工期从大半年缩到两月！当建筑遗产也用上AI……

（来源：上观新闻）

AI为老砖墙做“体检”

历史建筑修缮，过去依靠人工逐面检查墙体裂缝、风化剥落，记录残损，再制定修缮方案，流程冗长。

杨树浦路670号怡和纱厂旧址是上海重要工业遗产，修缮工期紧张。1号楼是上海现存的最长立面清水砖墙，从勘察、人工判别损伤程度到输出完整修缮方案，传统方法往往需要耗费大半年。

上海建工装饰集团建筑遗产保护中心主任江旖旎介绍说，这一次，修缮技术团队在勘测时用上了AI。

面对残损率高达85%的清水砖墙面，先用无人机采集影像数据，再引入深度学习AI图像识别算法，训练AI对清水砖墙的风化、裂缝、剥落等各类损伤进行自动判别，根据损伤的不同程度，提供定制化修缮方案。

依托这项AI技术，该项目把原本需要半年才能输出的方案压缩到了两个月，工人修复清水砖的作业效率也大幅度提升近40％。

实际上，机器人扫描、AI识别，核心价值并不仅仅是快。一千多张砖墙残损样本输入算法，完成样本训练，上海的企业也为全国同类工业遗产砖墙修缮，奠定了智能化的科技基础。

更进一步说，前期数据的精准度，是所有后续步骤的“前提”。

比如“施工放线”，是把图纸上的设计尺寸、轴线、标高等，精准搬到真实工地上，用墨线、红漆等标记出来，作为施工参照基准。放线不准，别说后续墙体、柱子位置可能出现失误，包括一些定制构件等，都可能因尺寸、位置偏差而面临返工。

上海建工装饰集团总工程师连珍说，在施工过程中，常见到有些衔接处缝隙偏大，特别难看，或者定制组件到货后不能放进空间中，这类问题往往和前期放线不准有关。放线“差之毫厘”，施工就可能“谬以千里”。

过去，优秀的放线班组长会说，“听我的，保证后面严丝合缝”。但有这样水平的工人年龄越来越大，人数也越来越少。如今，“放线机器人”可以解决这一难题，并且达到毫米级精度。后续，还可以开发机器狗等先进设备。当然，相关设备还在测试阶段，离行业普及还有一段距离。

建筑遗产修复和更新，所用到的科技工具固然先进，但在市场上并不陌生，为什么全行业的推广普及还不够？

“智能设备不是拿来就能用的，它对整条产业链、生产方式都提出了更高要求。”相关研发人员解释说。

比如说，放线达到毫米级，意味着设计图纸精度几乎丝毫不差。图纸丝毫不差，意味着最初的数据测绘丝毫不差。那测绘的精度谁来保证？同样需要用到无人机、三维扫描等仪器。

所以，建筑修缮作为一整条产业链，某一个环节的科技进步，意味着整条产业链整体的智能迭代。

站在智能化的肩膀上

历史建筑的修缮，不仅在前期的测绘、勘探可以用科技手段，后续的每道环节，如今也都可以进行因地制宜的智能化创新。

江旖旎说：“北外滩世界会客厅项目中，我们遇到了多规格复杂加工、精准现场装配、极限工期的挑战。”

星空厅穹顶由1012个六边形造型玻璃构件组成，原始设计图纸的规格多达330多种。

首先，在设计时，情况就很复杂。

集团工程研究院数字建造中心团队使用了可视化编程建模平台，对孔径大小、表面弯曲程度、倾斜程度等核心变量进行控制，将静态设计过程转变为动态生成过程，生成了星空厅可实时调节的设计数字孪生。方案周期由此从数天压缩至几分钟，给设计效率带来质的飞跃。

其次，如果按传统方式，就要为几百种不同构件一一开模，成本高，时间长。数字孪生设计对海量构件做了归类、归并、优化，把原本300多种规格压缩为30余种，大幅减少模具数量，缩短加工周期，设计模型直接可对接下游加工生产。

再比如说，柔性化加工环节。江南传统木雕窗花、菱格雕，是很多历史建筑修缮绕不开的构件。

市面上虽有成熟的机械木雕设备，但大多只能做粗雕，完成之后还需要老师傅手工二次修刻，很难实现完整透雕效果，量产与精细化程度双双受限。

为解决传统木雕构件的复刻难题，工程研究院与上海工艺美院联合开发了数模一体化的雕刻机器设备。

记者在上海工艺美院看到了安装调试完成的全套设备。其原理，是采用工业六轴机械手，配合Robot离线编程仿真平台，集成Rhino+Grasshopper参数化建模环境，进行自定义机器人运动学建模、CAD模型直接导入、加工路径自动规划与碰撞检测，应用粗、中、精分步铣削工艺。

拿在手里的机雕样品，保证细节清晰度的同时，也有效抑制了木材崩边与撕裂。机雕木刻表面的光洁度和轮廓精度，完全达到了设计预期。

换句话说，未来在大批量木雕工程中，运用这项智能化设备，可以从手工依赖向自动化、智能化的技术升级，成为高效、精准且可复制的加工手段。

当然，数字加工不能完全替代匠人，而是把重复、高强度切削交给设备，把艺术判断、细节微调留给工匠。建筑修缮充满大量非标准化、需要综合人文判断的场景，机器可以处理数据、完成重复性加工，但是价值判断、文化理解依旧要由人完成。

对一些非遗传统工匠来说，他们的手工劳作时间、精力都非常有限。未来还可以给非遗工匠穿戴上“外骨骼”装备，帮助他们减轻劳作负担。并且，在这套设备的帮助下，一些非遗技艺可“数字化”留存，快速供年轻人学习。

具体到建筑修缮，行业一直面临隐性经验的流失。很多老总工、老工长、老匠人几十年积累下来的判断逻辑、施工诀窍，散落在个人脑子里，没有系统化沉淀。过去新人入行，要“吃萝卜饭”，跟着老师傅长年累月实战试错，才能慢慢掌握门道。

现在，运用这套技术装备，可以采取“AI总工”模式：把资深总工、工艺专家的项目经验、判断逻辑、处理手法提炼封装，做成可复用的AI工具。

刚入行的年轻人，即便从业时间尚短，也可以调用这套成熟经验，“站在前辈数字化信息的肩膀上”，不必完全依靠漫长试错。

不是先实验，而是工地倒逼

2023年，中央宣传部、文化和旅游部、国家文物局等十三部门印发《关于加强文物科技创新的意见》（以下简称《意见》），强调要“运用先进技术加强文物保护和研究”。

在上海，围绕文物“防、保、研、管、用”这5个环节，建筑遗产使用科技创新的实践案例其实很早就有。

比如说“防”。淮海中路1843号，满园绿色的深处，有一幢红瓦白墙的小洋房，它就是上海宋庆龄故居。它不仅修缮做得出色，“预防性保护”也是一大特色。

自2018年起，修缮后的宋庆龄故居，委托上海市建筑科学研究院进行数字化预防性保护。

通过加装各种传感器、智能设备，采用数字孪生技术，故居在使用过程中可能出现的倾斜、不均匀沉降、振动、白蚁等多种参数数据，都实时呈现在文物建筑健康监测平台中，可在线、连续、实时监控。

直白地说，不需要等到建筑已经发生问题才处理，只要检测到某个数值在上升过程中，“量变”还没到“质变”时，就可以派人进行检查和运维。

当时，项目组已经集成三维激光扫描技术、BIM技术、物联网技术、人脸识别技术、GIS技术等技术，建立了一个文物建筑预防性保护综合运维管理系统，实现文物建筑风貌的云浏览和虚拟展示。

换句话说，即便运维换人，根据平台展示的数据，也能随时随地做到高质量监控和预防性保护。

有时候，前端的“防”，也是后端的“管”和“用”。目前还在不停业修缮更新中的上海展览中心也用到类似的技术。

上海展览中心序塔高度达到110米，属于国内为数不多的超高历史保护建筑。塔顶五角星、金箔鎏金部位修缮，需要搭设巨型脚手架，但按照文保规则，脚手架不允许直接拉结在历史建筑本体上。采用特殊方式搭建的脚手架，处在百米高空，大风环境之下，存在很大安全风险。

为此，上海建工装饰集团工程研究院自主开发了监测布点软件与实时数据监测软件，对脚手架应力、沉降、倾斜做24小时不间断预警管控。整套监测数据连同数字孪生模型成套交付给业主，为后续建筑日常运维、未来再次修缮留存完整数字档案。

该套监测系统此前也在圣三一教堂室内修缮中使用，但绝大多数历史建筑不会搭设百米级巨型脚手架，因此该套技术虽具备推广价值，但常规项目使用频次并不高。

建筑遗产本身千栋千面，修缮时面临的问题千奇百怪。许多科技创新，是被现场问题“倒逼”出来的。

江旖旎举例，比如外滩12号原汇丰银行大楼的修缮。很多人听说过12号大楼里的穹顶十分有特色，但其中华厅的修缮过程却鲜为人知。

起初，勘测中华厅的小吊顶时，修缮团队遇到挫折：楼板空间狭窄，人没有办法“钻”进去勘测，在不破坏现有吊顶的情况下，如何评估、勘探吊顶内部空间结构呢？

修缮团队想到了一个出乎意料的工具——内窥镜。在吊顶上打个小洞，内窥镜伸进去，“看”到了吊顶内部的全貌。这一“看”，让人十分惊讶——再根据经验和文献综合判断，确认中华厅吊顶原本是全彩绘，而非白色粉刷涂料。

为了卸板前不损伤现有饰面，项目组引入3D打印技术，自主研发特种光固化柔性增材支撑模组。

“这样一个模具成本很高，好在数量不多。”一位工作人员说。由此，对饰面形成全方位贴合保护，避免二次损伤。

团队还使用了金属探测仪，探明麻丝石膏金属麻丝安装位置，再结合影像，推导出整体结构。

中华厅历经多次修缮，已经看不出原始彩绘样貌。除了对粉刷层进行史料考证、微创勘察，又结合体视光学显微镜进行研究，项目组最终通过数字投影还原了粉刷层遮盖下原始彩绘的图样，并进行数字建模。

通过多轮专家论证，根据全国文物保护单位的保护级别和要求，国家文物局提出可逆性保护。团队以完整保护彩绘层为目标，自主研发了可逆式保护涂料。

目前，修缮后的中华厅依然是白色涂料吊顶。鲜有人知道，涂料之内，藏着漂亮的红绿黄组成的瑰丽面容。

“不过，为将来恢复彩绘做准备，我们修缮用的可逆式涂料是可以快捷去除的。”工作人员说。而未来的修缮，可根据这次数字孪生模型精准施工，甚至精确到每一个螺丝上，以此最大程度还原历史风貌。

复盘外滩12号的修缮工程，每一步科技工具的运用，都来自具体工地问题的倒逼。有些工具可复制可推广，比如数字孪生建模。但有些暂时其他项目用不上，比如支撑模具、内窥镜、金属探测仪等综合手段。很多面向修缮场景的定制化技术，通用性有限，回报周期漫长。

一个工具，如果只为某一栋独一无二的历史建筑修缮难题量身开发，项目结束之后，投入很难收回。

又比如说，外骨骼助力装备，行业内都知道可以减轻工匠重体力劳损，保护匠人身体，同时提高效率。但普通项目很难承担外骨骼成本，往往只有遇到一定规模、量级的高精尖项目，才能先行试点。

“我们的科技创新，全部来自现场真实痛点。”连珍说。

单个项目做技术研发并不赚钱，因此很多小企业没有动力投入研发。建筑遗产的科技创新，处在城市更新一线的大型企业、国有企业等，在一个个项目中，被倒逼出不少科技储备。小项目用来做样本训练、技术验证和储备，当遇到大规模同类项目，储备的软硬件就可以规模化落地，摊薄前期研发成本。

寻求“数据对齐”，探索“上海方案”

在专业人士看来，比起单独的科技创新，还有一个不容忽视的应用——如何用数字化技术，让上下游产业链“数据对齐”。

传统建筑修缮链条存在“信息割裂”：勘测单位完成测绘，交付图纸给设计方；设计方完成方案，交给施工班组，再到构件加工厂……每流转一个环节，信息就打一次折扣。勘测、设计、施工各方都说中国话，但各有各的语言体系，图纸与现场存在实际偏差、累积误差，需要返工是修缮项目的常态。

上海的企业如今尝试用XR设备，希望从图纸设计到施工落地，每一个环节都能在统一的数据精度上工作。目前，这个尝试需要产业链各环节的团队都协作配合，项目还在开发阶段。

《意见》中明确写道：由于起步晚、底子薄，我国文物科技的有效供给尚不充分，文物科研机构小散弱、科技人才严重不足、科技资源配置不均衡、科技管理体制机制不健全等问题制约文物科技创新，需要统筹解决。

这套模式也直面人才困境：历史建筑的科技应用，属于高度交叉领域，横跨遗产保护、工艺美术、数字建模、机械加工、机电暖通、AI编程、景观等多个学科，很难从单一高校直接产出现成的复合型人才。

据了解，上海的一些企业已经开始尝试产学研联合培养。一方面，企业和同济大学等高校合作，接收研究生、实习生做课题，把跨领域技术应用到建筑修缮；另一方面，和工艺美术院校合作，培育既会“传统手艺”，又会使用AI等科技工具的高复合型人才。

在这方面，上海有大量建筑遗产的项目经验，有各大科研机构、院校组成的教育优势，也有一批走在前端、正在摸索的领先企业。

上海可能不是古建筑、古文物数量最多的地区，但是这些诞生于工地现场的科技探索，正在为国内近现代历史建筑、工业遗产的全生命周期保护，提供一套来自一线的“上海方案”。

优秀历史建筑，正在数字时代，探索属于自己的守护方式。

【对话】

新的复合型人才培育是破局核心

解放日报·上观：您认为，上海企业在建筑遗产保护上，有哪些可复制、推广的经验？

蒲仪军（上海工艺美院建筑遗产修复与传承中心负责人）：我们从传统工艺的角度看，随着新生代匠人断层、资深匠人老去，数字化、智能化技术，可以将老匠人的具身经验、修缮专家的工程经验，转化为永久留存的数字资产，实现标准化、模块化、可持续传承。这也是传统手艺在走向建筑遗产修缮应用的过程中，一种很好的探索。

当然，建筑遗产的复杂在于，它可能每个项目问题都不一样，提供的科技解决方案也不一样，常常“一事一议”。所以企业的许多案例，都是“技术储备”，短时间内未必能够全面推广。这也是科技用于建筑遗产修缮时，面临诸多复杂挑战的原因之一。

解放日报·上观：有些底层的数据，全环节打通，加强协作，本身也是一种技术迭代？

蒲仪军：确实，如何数字化打通建筑遗产修缮全环节数据壁垒，这涉及整个行业，不是一朝一夕的事情。上海可以在这方面多做尝试和引领，既解决传统施工效率低、误差大、协同难的问题，又适配城市更新、遗产修缮、高端建筑的精细化需求，是行业高质量发展的必然趋势。

解放日报·上观：“科技+文保”，您觉得最难的卡点是什么？

蒲仪军：人才，是行业破局的核心关键。无论是非遗领域的工匠人才，还是建筑领域的工程人才，在未来“科技+文保”的实践中，必然需要“艺术+工程+科技”的复合型技能。

既懂非遗艺术审美、传统工艺内核，又懂现代修复理论，还能熟练运用数字化、智能化工具，打破艺术与工程、传统与现代的壁垒，这样的新一代建筑遗产修缮师很少。目前已经有一些校企联动试点，但仍然需要更多定向新生力量的培育。上海有条件先行先试。

原标题：《工期从大半年缩到两月！当建筑遗产也用上AI……》

来源：作者：解放日报 龚丹韵