发布建筑业首个百亿字符大模型，上海建工四建集团加速智能化布局

由上海建工四建集团自主研发的建筑行业首个百亿字符知识增强对话大模型Construction-GPT（Beta版），10月16日正式上线。由此，技术人员通过对话问答方式，只需5~10秒就能够检索到需要的建筑工程技术资料。

虽然Construction-GPT目前仅供四建集团内部使用，暂时并未对外开放，但“我们已经接到了许多外部的咨询。”上海建工四建集团副总工谷志旺表示。

根据计划，这一大模型预计今年年内开放建筑专业词嵌入、非结构化文件解析等相关API接口供行业使用，为四建集团以及行业的数字化转型提供更多支持。

大模型背后的数字化布局

建筑业是国民经济的支柱产业，根据中国建筑业协会数据，2023年上半年，我国建筑业实现增加值37003亿元，同比增长7.7%，占GDP比重为6.24%。

数字化是中国建筑业从基建大国走向建造强国的必由之路，但当前的一个基本现实是，建筑业的工业化、标准化程度低，因此，与如火如荼的制造业数字化转型相比，建筑业的数字化转型尚在起步阶段。

比如，在技术资料检索工作中，建筑行业还是大量采用人工检索方式，效率低下。这也是Construction-GPT大模型推出的原因。

在施工现场，使用规模庞大的钢筋/钢管两种建筑材料，还主要是采用分批次人工点数方式完成，属于耗时耗力、效率低下的高度重复性工作，且点数结果准确率受人为因素影响大，存在恶意篡改结果的风险。

所以，工业化、标准化程度低，是影响建筑业数字化转型的主要阻碍。”上海建工四建集团技术总监余芳强说。

近日，上海建工四建集团副总裁、总工程师张铭在中国图学学会BIM专业委员会第九期BIM大讲堂发表主题演讲时，总结了数字建造的6个痛点：一是建造过程工业化、标准化程度低。二是正向设计不普及，数据源头质量不高。三是施工现场网络覆盖率低，数据采集传输困难。四是复杂环境下的数字化装备，技术不成熟。五是工地现场数据不互通。六是各阶段信息断层严重，全生命数字价值难以实现。

作为建筑行业的先行者和排头兵，四建集团较早启动数字化转型，自2010年竞标迪士尼项目，建立BIM研究应用机构，迄今13年。2014年，四建集团又成立了工程研究院，聚焦数字建造和城市更新两大核心技术领域，以及展演类公共建筑、超高层和市政工程等关键技术领域，提升创新能力。

13年来，研究团队在智能深化设计、数字化测绘、平台化管理以及智慧运维等领域做了大量探索，在国内率先启动基于BIM和AI的建筑产业互联网平台的研发，并在中共一大纪念馆、上海大歌剧院、上海图书馆东馆等重大工程中成功完成示范应用。

2022年9月28日正式开馆的上图东馆，是上海一张新的“文化名片”。它不仅是全球世界级城市最大的公共图书馆，也是国内单体建筑面积最大的图书馆。作为项目的建造总承包单位、数字化运维服务商，四建集团使用自主研发的智慧建造和运维平台，把上图东馆打造成了全国首个实现全生命周期BIM应用的大型综合图书馆。

这个基于BIM的公共建筑智慧建造与运维平台，集成了楼宇自控、能源监测、视频安防、图书分拣、报修服务等各个系统的数据，形成了上图东馆数字孪生模型；将建造过程中的海量数据“无损”传递至运行阶段，解决了目前公共建筑从建造到运维的跨阶段信息断层严重、数据融合困难、管理粗放、智能化水平低等问题。

比如，在设计阶段，通过平台上部署的设计BIM自动转化算法，可以自动完成设计模型解析、图纸与模型一致性审核、构件分类、数据匹配等工作，减少80%的设计模型向施工应用转化的时间。

在施工准备阶段，平台提供了各个分项工程智能深化设计与数字化施工管控功能。以二次结构为例，包括构造柱自动生成及检查、导墙圈过梁自动布置、砌体智能排布、材料统计及出图、施工方案智能生成、特殊尺寸砌体工业化加工等功能。进一步地，基于AR等虚实融合技术，支持基于BIM的二结构质量分析、检查等功能，形成了模型驱动的二结构工艺数据链。在多个项目应用实践，提升二结构策划效率50%，节约5%以上材料，保障了施工质量。

在施工管理阶段，平台基于高清视频监控技术，实现对四建集团所有重大工程的远程、掌上监控；并应用5G AI技术，实现视频监控集中存储和安全风险智能识别，主动发现“未带安全帽”、“抽烟”等工人违规行为，提高工地管控水平。

在运维阶段，通过自主开发的图书分拣系统远程管理模块，上图东馆可以对图书分拣系统的运输小车实时监控；并出现故障时主动报警，将维修响应时间从原来的1个小时降低到15分钟，效率提升了10倍以上。开馆两个月，平台共计监测图书分拣运送9674次，在线处理维修工单124项。并且，通过平台提供的建筑耗能系统运行策略优化、精细化节能管理，以及窗帘等维护系统智能控制等技术应用，减少建筑碳排放量20%以上。平台还通过对BIM和视频监控的虚实融合，基于人脸AI识别技术实现室内人员亚米级定位和轨迹追踪，支持特殊人员快速寻找，提升应急管理水平。

2021年底，该平台通过了上海市经信委验收和CNAS软件测试认证，成为国内首批面向公共建筑智慧建造和运维的工业互联网平台，而且入选了住房和城乡建设部首批智能建造创新服务典型案例。

随着数字建造的持续推进，余芳强表示，建筑业数字化的一大趋势是，从设计施工阶段向运营维护、更新改造的建筑全生命期转变。

目前，四建集团自主研发的基于BIM的协同建造管理平台，已在国家智能建造试点工程嘉定北菊园项目等内外部40多个项目中成功落地应用；自主研发基于BIM的智慧运维管理平台，取得了较好的经济效益和社会效益；依托“上海建筑改建与持续利用工程技术研究中心”，在城市更新领域形成了既有建筑结构改造技术、既有建筑地下拓建技术、历史建筑保护修缮技术、不间断运营改建技术、既有建筑功能提升技术和既有建筑数字孪生技术等六大核心技术。

“我们开发的智慧运维系统，目前已经有数千万的销售额，包括医院、图书馆、博物馆和办公楼等建筑”。余芳强说，在这一点上，四建集团已经实现了从产业数字化，到数字产业化的升级。

数字化能力的提升，也带动四建集团整体实力提升。上海市建筑施工行业协会公布的2022年度上海市建筑施工企业综合实力数据统计结果显示，四建集团再次登上上海施工企业30强榜首。这也是自2017年度以来，四建集团连续6年蝉联第一。

从数字化走向智能化

经历了BIM应用、数字建造，现在，四建集团正在走向智能建造、智慧建造。

2020年，住房和城乡建设部等13部门发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，提出，要以大力发展建筑工业化为载体，以数字化、智能化升级为动力，创新突破相关核心技术，加大智能建造在工程建设各环节应用，形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链融合一体的智能建造产业体系。

对于智能建造、智慧建造，谷志旺表示，四建集团的布局是，一方面加强智能装备的研发和应用，比如砌墙机器人、拆除机器人、小型移动式智能化混凝土/砂浆制备与输送装备、预制墙板工具式智能调垂系统等；一方面发力人工智能的算法研发和应用。

2020年12月，四建集团组建成立建筑人工智能研究室，为算法研发应用提供强有力支撑。

智能建造，也是应对当前建筑业用工问题的有效策略。“未来10年，建筑业用工是一个很大的问题，一是工人少，二是工种没那么齐全了。”上海建工四建集团工程研究院新技术研究中心副主任、建筑人工智能研究室主任张英楠说。

国家统计局发布的《2022年农民工监测调查报告》显示，2022年全国农民工总量29562万人，比上年增加311万人，增长1.1%。但在农民工的六个主要就业行业中，从事建筑业的比重为17.7%，比上年下降1.3个百分点。

从收入来看，从事建筑业农民工月均收入5358元，比上年增加217元，增长4.2%。虽然建筑业是六个主要行业中农民工月均收入最高的行业，但并未改变从业人数减少的事实。

中国建筑业协会的数据也显示，截至2023年6月底，全国有施工活动的建筑业企业139740个，同比增长7.91%；从业人数4016.41万人，同比减少3.79%。

截至目前，四建集团建筑人工智能研究室已经自主研发了31款数字化软硬件产品，主要面向建筑施工、历史建筑保护修缮两个领域。

近年来，我国建筑行业不断涌现出多种智能建造创新技术及其应用产品，但仍缺少专业针对建筑行业应用场景的人工智能开放应用产品。在这样的背景下，四建集团通过构建千万级别容量的行业海量数据集、面向多目标任务的建筑人工智能算法库，加持高冗余度GPU算力的云端运行环境，利用并行计算技术，开发了行业内首个建筑AI算法集成开放应用平台。

在建筑施工中，对于前述钢筋/钢管点数问题，研究团队利用深度学习模型裁剪技术，自主研发了大体量钢筋/钢管快速点数算法及相应微信小程序，由此，点数准确率高达99%，点数效率可提高60倍。

在建筑查勘中，研究团队利用图像拼接与目标检测算法，自主研发了毫米级裂缝快速定位与量测技术，仅通过全景摄影手段便可高效完成裂缝查勘工作，实现了图像采集 自动识别的数字化查勘过程，改善了传统人工查勘方式的不足。

在施工仿真中，研究团队基于Grasshopper、图纸对象识别与点云重建算法，实现了从点云数据到实体模型的自动生成，可快速构建空间钢结构线框模型与异形截面，显著节省了大量人工建模时间，提高了施工仿真效率，已为中国银联业务运营中心等6个项目提供了施工仿真服务。

在历史保护建筑领域，由于原始资料缺失造成的信息获取难、传统材料及工艺难以考证造成的保护修缮难、长期服役及材料劣化造成的损伤诊断难、建筑保护与安全性能提升相矛盾造成的安全维护难等问题，使历史建筑保护修缮“原真性”原则的落实难度加大。因此，研究团队将人工智能、物联网、大数据技术与城市更新技术融合，服务于城市更新。

依托上海音乐厅保护修缮工程，四建集团利用数字测绘和BIM技术、5G和物联网技术、人工智能和数值仿真技术等，自主研发了面向历史建筑全生命期的保护修缮与预防性保护数字孪生平台。

清水墙是历史建筑外立面的重要形式之一，针对清水墙损伤类别多、分布广，损伤检测人为经验占主导等问题，四建集团利用改进的YOLO模型，研发了行业内首例清水墙典型损伤智能诊断与评估系统，并成功入选2021年世界人工智能优秀案例集，为行业内唯一。

水磨石与水刷石是历史建筑中常见的特色材料，修缮时都是靠有经验的工人把水泥、石子等材料按比例试配，经过多次调试选出最符合建筑原样的。为此，四建集团研发了水磨石配比分析仪与水刷石配比分析软件，可以更快实现水磨石与水刷石的最佳调配效果。

“未来，我们会围绕大模型技术做更多的研发，比如建筑数字模型的自动生成、全方位的施工现场安全管控、项目远程管理、潜在风险评估等等。”张英楠说。