當前的建筑業正在經歷一場深刻變革，在先進技術整合的推動下，行業的生產力和經濟效益正在被推向新高[1]。迄今為止，智能建造技術已在工業4.0的框架下持續發展，而為實現這一轉型目標所整合的自動化與信息技術體系被稱為“建筑4.0”[2]。智能建造技術涵蓋建筑信息模型（BIM）、物聯網（IoT）、機器人以及基于人工智能（AI）的專業決策支持系統等一系列創新成果。本文旨在探討這些技術在建筑領域的應用現狀，并展望未來發展趨勢及其在全球范圍內可能產生的影響。
一種被稱為“建筑5.0”的新型產業范式正在形成，其目標是在延續“建筑4.0”成果的基礎上，進一步實現環境可持續性、人類/社會福祉以及應對氣候變化與頻發自然災害的基礎設施韌性等拓展性目標。多家行業權威媒體，如Construction Dive [3]和Geo Week News [4]，對日益增多的計算機輔助工具、傳感系統解決方案、自動化控制技術、生成式AI模型以及其他變革性技術特征給予了充分關注——這些創新成果正在重塑建筑行業的每個細分領域及相關商業活動。
在“建筑4.0”框架下[2]，當前應用的智能建造技術呈現出多樣化的實施手段與方法體系，并包含源于信息與通信技術、工業自動化及機器人技術領域的各類決策支持工具。
BIM已成為一項成熟技術[5]，在發達國家它已經成為現代建筑實踐的標志性工具。BIM通過創建物理結構及其關鍵性能參數的數字化孿生模型，實現了三大核心價值：提升可視化水平；促進設計師、施工方、材料供應商與設備廠商之間的協同作業[6]；以及優化全生命周期項目管理。BIM允許利益相關方參與從設計到拆除再到回收的項目全流程，從而有效減少設計失誤、降低建設成本并縮短工期。如今，幾乎所有大型建筑公司和項目業主均采用BIM，以提高建筑師、工程師、承包商、供應商及咨詢團隊間的溝通效率。在虛擬與混合現實應用以及人機交互方面，BIM功能迭代正加速推進，尤其體現在那些能夠將點云數據輸入模型中從而自動生成實際建成狀態更新的技術。
IoT正在徹底改變建筑工地的運營模式。通過部署各類傳感器與互聯設備，可實時采集材料和設備使用狀態、環境參數等全維度項目數據。這些實時數據流能夠實現預測性維護、減少設備停機時間并強化安全管控機制[7]。例如，搭載生物醫學傳感器的可穿戴設備[8]能夠持續監測工人的生命體征，在健康異常或突發狀況時立即發出警報。此外，配備IoT技術的智能機器可實時評估自身運行質量、預警潛在故障并優化燃料/能源消耗與作業效率。更為重要的是，IoT系統能持續監測建成設施的結構性能，并將數據轉化為可供設施使用者與管理者參考的有價值的信息。
建筑領域機器人技術的首個概念設計與原型機[9]可追溯至20世紀70年代末的蘇聯[10]。十年后，日本大型建筑企業在機器人作業系統研發領域取得重大突破。當前，建筑機器人技術[11]的應用市場持續擴大，尤其是在中國[12]。自主和半自主無人機廣泛應用于工地測繪、監測與巡檢作業，相較于傳統作業方式顯著降低時間與經濟成本。機械臂在土方開挖、砌筑、焊接及混凝土澆筑等工序中展現高精度與高效率優勢，有效提升生產力并降低人力成本。提升施工安全與職業健康水平是推動機器人應用的重要動因。當前研究前沿聚焦人機協作優化配置，旨在通過將建筑拆除轉化為解構回收[13]，從而實現建筑材料的循環利用與資源再生。
建筑行業也正在見證3D打印技術的興起[14]，該技術能夠突破傳統設計標準限制，快速、經濟地制造出各類異形結構性與非結構性建筑構件，實現形狀與尺寸的多樣化定制。
區塊鏈技術在建筑領域[15]中的應用有望重塑項目的采購與締約流程。其中“智能合約”的實施潛力尤為引人注目，該技術能夠實現合同管理流程的全面自動化，進而對所有項目參與方產生深遠影響。
AI技術正在革新建筑行業的決策流程[16]。機器學習算法通過分析海量項目數據，識別趨勢并預測結果。例如，AI技術可以通過分析項目數據優化施工進度安排，從而輔助資源分配與風險管理。此外，AI驅動的軟件可以輔助生成精準的成本估算并優化工期管理。大型語言模型[17]及其配套軟件展現出顛覆性潛力，有望從概念規劃、設計、成本估算、采購、項目工程管理到設施運維、改造更新、拆除和回收等環節，全面重塑建筑項目全生命周期的運作模式。
雖然智能建筑技術優勢明顯，但其全球應用程度存在顯著差異。中國、美國、英國、德國、日本等主要經濟體憑借雄厚的基礎設施建設與高素質人才儲備，在BIM、機器人技術及IoT應用方面處于領先地位。在荷蘭、丹麥、瑞士、以色列、韓國、澳大利亞等規模相對較小的經濟體，智能建造技術同樣在推動行業進步中發揮關鍵作用。得益于政府與私營部門對數字化轉型的持續投入，上述技術在這些國家的整合應用更為深入。整體而言，智能建造項目及其相關產品與服務市場預計將保持穩步增長態勢[18]。
在大多數發展中國家，采用智能建造技術手段與方法仍面臨著重大挑戰。技術獲取渠道受限、培訓體系不完善以及資金約束等因素阻礙了技術推廣進程。盡管如此，這些國家正日益認識到技術創新的重要價值，許多國家正著手投資數字技能培訓與基礎設施升級。
智能建造[19]技術的未來前景廣闊，多個發展趨勢有望在未來數年內重塑行業格局。
隨著AI技術的不斷進步，其與施工流程的融合將不斷深化。未來的建筑工地或可廣泛應用自動駕駛車輛與無人機集群，實現實時數據采集與分析，從而推動項目管理效率的躍升。AI技術還將在優化安全規程、事故萌芽階段預判潛在風險等方面發揮關鍵作用。此外，AI或將重塑未來建筑機器人的環境感知與控制邏輯[20]。
在可持續發展實踐日益緊迫的背景下，智能建造技術將成為推動綠色建筑戰略的關鍵。能夠動態響應環境變化的智能材料與高效節能施工方法等創新成果有望實現標準化應用。此外，依托數字技術實現全生命周期追蹤材料性能的“循環經濟”[21]模式將加速普及，其核心價值在于促進資源循環利用與廢棄物減量。
如上所述，“建筑5.0”的新產業范式正在形成[22]。這一范式以IoT、AI、自動化與機器人技術等現有建筑技術為基礎，新增了三個核心側重點：實現環境可持續性發展、提升行業利益相關者福祉以及增強災害抵御能力。
數字孿生（即物理資產的虛擬電子復制體）這一概念將日益普及[23]。此類平臺將促進項目利益相關方之間的實時協作，并能夠根據持續分析和反饋即時進行調整。這種程度的整合可顯著降低成本并提升項目成果。
在地球上成功掌握智能建造的技術手段與方法是未來開展外層空間[24]探索性與商業性[25]建設相關活動的必要前提。美國、歐洲及中國等由政府支持的航天機構正積極推進源自地球智能建造解決方案的相關技術研發與測試。早在20世紀80年代美國柏克德公司（Bechtel Corporation）的商業計劃中，就已出現對大型工程建設企業設立太空建設部門的構想，相關規劃延續至今。
十年前，美國計算研究協會旗下智庫——美國計算社區聯盟（US Computing Community Consortium）就曾指出，必須加快建筑行業在性能傳感與分析技術、性能信息建模與仿真技術、自主化作業技術等領域的創新解決方案研發進程[26]。如今，十年過去，這些領域及相關方向已形成的技術儲備正為實現“建筑5.0”范式目標提供支撐。智能建造技術通過提升效率、保障安全、促進可持續性等維度重塑建筑產業格局。盡管智能建造已在基礎設施完備的發達國家和地區取得顯著突破，但其在全球欠發達區域仍面臨技術應用困境。未來，AI、IoT與機器人技術的深度融合將釋放更大潛能，綠色可持續發展理念也將獲得更深層次的工程實踐響應[27]。隨著全球建筑行業不斷向節能和碳中和解決方案演進，采用這些創新技術對于滿足快速變化的世界及其產業需求至關重要。通往更智能、更安全、更可持續的建筑發展進程，以及實現其全部技術潛力的旅程才剛剛開始，由此帶來的裨益或將持續數十年之久。
多個國際組織，包括國際建筑自動化與機器人協會[28]、國際智能建造學會[29]以及國際智能建造與生產學會[30]，正致力于引領智能建造技術研發與應用的未來發展。多本學術期刊，如《建筑自動化》（Automation in Construction）、《智能建造》（AI in Civil Engineering）、《智能建造與智慧運維》（Smart Construction）、《智能建造與可持續城市》（Smart Construction and Sustainable Cities）、《智能基礎設施與建筑》（Smart Infrastructure and Construction）、《智能建筑研究》（Smart Construction Research）以及《智能建造學報》（Journal of Intelligent Construction），聚焦于體現智能建造全領域方法與技術的主題。未來亟需在這些實體之間建立新的協同機制，并加強各機構利益相關方之間的合作。
智能建造技術的轉移中面臨諸多嚴峻挑戰，這些挑戰必須通過未來研究與開發加以解決。建筑行業具有高度競爭性，因此成功的技術轉移需要可靠且經濟高效的解決方案，這對于發展中國家實現智能建造尤為重要，因為這些國家缺乏資金和人員培訓，獲取先進技術知識的渠道有限。必須開發新型、適應性強、靈活的技術轉移模式，才能使智能建造技術在全球范圍內真正落地應用。
