虚拟孪生与AI共塑智能建造:中国经验如何引领建筑业“新质生产力”跃迁

温故智新AIGC实验室

TL;DR:

达索系统与中南建院合资公司中达数字发布ZDPLM 1.0,通过虚拟孪生与AI的深度融合,将“像造汽车一样建房子”的理念带入现实。这不仅解决了建筑行业长期存在的数据孤岛和协同低效问题,更在设计、施工到运维全流程实现了效率与精度的革命性提升,预示着中国智能建造经验有望引领全球行业发展,成为“新质生产力”的典型范例。

传统建筑行业,一个被“经验主义”和“碎片化”长期桎梏的古老领域,正站在一场由数字孪生与人工智能驱动的革命性转折点上。长期以来,从项目规划到实际交付,建筑业面临着数据孤岛、协同低效、技术整合难度高、构件产品化率低等诸多挑战,这不仅拖累了项目周期,也增加了成本与风险。然而,随着达索系统与中南建院合资公司中达数字推出ZDPLM 1.0,并成功应用于随州中医院创新中心项目,一个全新的“像造汽车一样建房子”的未来图景正逐渐清晰,其背后是技术、商业与哲学深层融合的系统性变革。

技术融合的底层逻辑:虚拟孪生与AI的“双引擎”驱动

ZDPLM 1.0的核心优势在于其独特的技术架构——以虚拟孪生为基础底座,以AI为辅助引擎,形成了二者协同配合的“双引擎”系统[^1]。达索系统2025年发布的第七代解决方案3D UNIV+RSES,为此提供了统一的框架,将待建建筑、虚拟资产、AI虚拟助手、工程师人体虚拟模型及施工设备机器人等多个虚拟孪生体,集中于一个统一的虚拟环境中。

  • 虚拟孪生:打破数据壁垒,重构信息流 虚拟孪生远不止一个简单的三维模型,它是一个能沉淀建筑全生命周期数据的动态数字载体。从勘察阶段的地质数据,到设计阶段的构件参数,再到施工进度、运维设备运行数据,所有信息都被可视化、可追溯、可复用。达索系统全球执行副总裁许善淞强调:“这些分散的结构化项目数据,必须依托统一的3D体验平台,才能发挥最大价值。”虚拟孪生将零散的建筑信息转化为可被智能分析和利用的“数字资产”,为后续的AI介入奠定了坚实基础。它构建了一个数字世界与物理世界实时映射的镜像空间,使得复杂项目的所有参与方都能在一个共享的真实数据环境中协同工作,这从根本上改变了传统建筑信息传递的线性、割裂模式。

  • AI:激活数据价值,驱动智能决策 在此基础上,AI扮演着激活数据价值的关键角色。它将建筑施工项目数据与结构化业务流程结合,构建智能模型,主要体现在三个方面:

    1. 知识经验复用:AI能够将过往项目的成功经验和最佳实践转化为算法,实现“知识库”的快速迁移与应用,比如将医院病房的结构参数直接应用于新项目,大幅提升设计效率。
    2. 辅助决策优化:在设计阶段,AI可推荐能耗更优的建筑形态;在施工阶段,能预警潜在风险并智能调配资源;在运维阶段,能预判设备维护需求,从被动响应转向主动管理。
    3. 效率提升与创新赋能:AI虚拟助手能够自动收集相关技术知识,减少工程师的重复性劳动,让他们能够专注于更具创造性和创新性的工作,加速行业的整体创新步伐。

这种“基础底座+辅助引擎”的模式,不仅体现了技术层面的创新,更展现了一种人机协作、智能增效的未来工作范式。它将繁琐、重复的任务交给AI,将复杂、创新的决策留给人类,使得建筑师、工程师和管理者能够以前所未有的深度和广度参与到项目的全生命周期管理中。

重塑全生命周期:从设计到运维的范式变革

ZDPLM 1.0的技术特点已在多个实际场景中得到验证,深刻优化了传统建筑流程的各个环节,其效果是量化且显著的:随州中医院创新中心项目实现了**数据复用率提高95%以上,设计差错率降低90%**的惊人成效[^1]。

  • 设计阶段:生成式设计的效率革命 传统的建筑设计周期漫长且易错。通过AI的“生成式设计”能力,过往项目的知识经验得以在不同项目间高效复用。达索系统建筑、工程与施工行业副总裁Rémi DORNIER指出,布依格建筑(Bouygues Construction)利用该技术,在输入场地信息和建筑功能后,可在40分钟内生成10余种停车场布局方案,极大缩短了设计周期[^1]。这种效率提升,让设计师能将更多精力投入到创新和优化上,而非机械的重复劳动。

  • 施工阶段:智能协同,消弭壁垒 多方参与、沟通渠道分散、缺乏有效协同机制是传统施工的顽疾。ZDPLM通过AI虚拟助手整合施工全流程数据,实现进度风险预警与资源智能调配。同时,虚拟孪生能模拟施工全过程,对关键环节进行优化。西松建设(Nishimatsu)的实践表明,通过精准定位起重机位置,项目工期缩短了2个月,预算节省了2%[^1]。这在总承包商利润空间有限的行业背景下,是极其宝贵的效益提升。

  • 建造阶段:迈向“无图建造”的工业化转型 ZDPLM平台融入了高端制造业的MBD(Model-Based Definition)技术,推动建筑业向“无图建造”的工业化模式转型。通过模型定义替代传统的二维图纸,实现“一模到底”。虚拟孪生模型中,每个构件的参数、安装要求都清晰明确,AI甚至能生成施工指导书,减少了现场制作带来的效率低、精度差问题,显著提升了构件产品化率。这标志着建筑业正从手工匠造迈向精密工业制造。

  • 运维阶段:智慧监测,从被动到主动 建筑运维长期以来处于被动模式。ZDPLM利用虚拟孪生同步建筑的实际状态,AI实时分析设备运行数据,能够提前预判维护需求,彻底改变了“出问题再维修”的模式。中南建筑设计院有限公司副总裁胡曙海提到,中南建院正积极探索数据的可交易性,挖掘运维阶段数据的经济价值,这为建筑全生命周期的商业模式带来了新的想象空间。

产业生态的构建与商业价值的重估

单一项目的成功难以撬动整个行业的变革,因此,达索系统与中南建院、中达数字以及多家生态伙伴共同发起成立了“达索系统中国基础设施行业人工智能(AI)联盟”[^2]。这不仅仅是一个技术合作,更是一个旨在重构产业生态、加速规模化应用的战略举措。

  • 标准化与共建:加速技术普惠 联盟以ZDPLM产品为统一平台基础,汇聚成员力量,共同建立行业通用的算法数据库,推进基础设施行业典型场景的标准化建设。这种平台化、生态化的战略,旨在降低AI和虚拟孪生技术的应用门槛,使其能快速复制推广到更多企业和机构,真正实现技术普惠。张慎表示,联盟将通过用户、业务伙伴和技术伙伴三个生态的建设,共同完善产品迭代,开发可复制解决方案,并做好国产软硬件的兼容适配,确保技术应用的安全性。

  • 资本的逻辑与本土化战略 达索系统对中国的投入展现了其**“在中国为中国”的坚定本土化战略**,并计划逐步实现“从中国走向世界”的宏伟目标。他们预计五年内中达数字团队将扩大至500人,并将AI作为核心辅助力量,将达索系统在其他工业领域的先进解决方案融入到建筑产品研发中[^1]。这不仅是市场扩张,更是知识和技术输出的体现,反映了资本对中国智能建造市场巨大潜力及其全球影响力的深层认可。同时,对数据安全(“所有用户案例的数据要留在中国……符合中国信创产业的规范要求”)的承诺,也为联盟的长期发展提供了信任基石,符合中国市场对数据主权和安全的重视。

  • 数据资产化与新型商业模式 随着虚拟孪生和AI对全生命周期数据的沉淀与激活,建筑数据将不再仅仅是项目管理的一部分,它将成为一种可交易、可增值的战略资产。胡曙海提出的“数据可交易性”概念,预示着未来建筑行业可能出现基于数据价值流转的新型商业模式,例如通过提供预测性维护数据服务、建筑性能优化方案等,开辟新的盈利增长点。

未来展望:智能建造的全球化浪潮与新质生产力

“像造汽车一样建房子”的理念,不仅仅是技术层面的创新,更是对建筑业本质的哲学思辨与重构。它意味着将传统上分散、经验驱动的建造过程,提升到标准化、模块化、精益化、智能化的工业生产高度。

  • 3-5年技术演进预测: 未来3-5年内,我们可以预见ZDPLM平台将持续优化其多源异构数据融合能力轻量化大型模型落地能力。通过标准化接口和开放服务,它将更深度地整合外部BIM、IoT、AI算法,形成更强大的解决方案。生成式AI在建筑设计中的角色将更加突出,不仅能生成多样化方案,还能根据环境、材料、成本等约束条件进行深度优化,甚至自主进行初步结构分析。具身智能机器人与虚拟孪生的结合,将使得“无图建造”在现场执行层面更加智能化,实现更高精度的自动化施工。

  • 社会影响与未来工作: 智能建造的普及将对就业市场带来深远影响。传统重复性、体力密集型的工作将被自动化取代,但同时也将催生大量数字建模师、AI算法工程师、智能建造项目经理、数据资产运营师等高技能、高附加值的新兴岗位。教育体系需要加速转型,培养具备跨学科知识和数字素养的复合型人才。工作模式将更加强调远程协作、数字平台管理和数据分析能力。从长远看,这有助于提升建筑从业者的工作环境、安全性和职业满足感,并提高整个行业的生产力与全球竞争力。

  • 中国实践的全球化意义: 在国家“新质生产力”和“人工智能+”战略的引导下,中国在基础设施领域的丰富经验与巨大的市场规模,为智能建造技术的落地和迭代提供了得天独厚的优势。达索系统“从中国走向世界”的愿景,不仅代表了其对中国市场的信心,更预示着中国智能建造的实践经验和创新模式,有望成为全球行业发展的重要参考和输出范本。这不仅是中国制造业升级的体现,也是中国在全球科技创新版图中话语权提升的关键一步。


## 引用 [^1]: [数据孤岛、协同低效?AI+虚拟孪生如何破解建筑行业数字化难题](https://www.infoq.cn/article/xzfxKqNaFh2CgxSfydNg)·InfoQ·(2025/11/8)·检索日期2024/05/29 [^2]: [建筑也要有PLM:达索系统与中南建院的中国路线](http://www.digital-times.com.cn/29714.html)·数字商业时代·(未注明日期)·检索日期2024/05/29