北京中航空港建设工程有限公司副总经理徐永钢

北京中航空港建设工程有限公司副总经理徐永钢

 
机场工程施工数字化转型的实践与展望

 

 

徐永钢:今天来说应该是一个智能建造的盛会,今天所有的专家讲的有解读规范、平台应用,作为我来讲我还是想结合我们民航机场施工企业讲一讲我们在机场工程施工中对我所在的公司它的数字化转型的一些实践以及展望。

我的报告分为四个部分,首先因为中航建设是作为国内民航机场施工的主流企业还是做一个小小的简介,我们在做哪些工作和内容。

第二部分给汇报下机场工程施工的数字化需求,其实对我们施工企业来讲我们更关注的是数字化转型过程中,我们自己的需求在哪,第三部分跟大家汇报下中航建设在近些年数字化转型的工作实践,第四部分也是个人对民航机场专业工程数字化转型的思考以及展望。

北京中航成立于2010年,目前由央企保利长大控股,现在是中国保利和中国航材两大央企双轮驱动的一个企业也是一个老牌的国内民航专业工程的施工企业。

公司拥有的资质,在民航专业工程里都是一级资质,包括我们的场道、灯光、弱电工程,目前入库了军队采购供应商名单,在军用和民用机场双翼齐飞。公司非常重视科技研发,多次获得了国家优质工程的金质奖,包括鲁班奖,目前公司在2018年取得了高新技术企业的认证,专利以及软著目前有50余项。

自成立以来,中航建设先后承接了国内100多个大中型机场以及拉萨玉树等应急工程,以及安哥拉、多哥四个国外机场500余项的监测项目。

第二部分跟大家介绍下机场工程数字化管理的需求,我们数字化转型首先是政策层面进入新时代,国家在各行各业包括我本人,之前在从事公路工程施工,从各个行业来讲国家现在对数字化技术在基础设施建设应用中的要求逐步提高,要求也在逐步深化和细化。

对民航行业,民航总局在2021年印发了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,于2022年印发了《智慧民航的建设路线图》,从此来看民航的数字化时代真正到来了。

但是作为民航专业工程的施工企业,当时国家包括民航总局提出数字化建造要求时,我们也在思考,我们是整个BIM的核模单位,这块我们作为施工单位思考数字化管理需求的本质到底是什么,我个人认为我们现在做的数字化并不是为了数字化而数字化,实际上我们更多需求的本质还是离不开质量、安全和效能。

机场数字化管理需求怎么样体现?通过思考我们觉得第一部分就是我们的虚拟建造,也是我们在管理过程中自己施工过程中的痛点,一个是图纸负荷这块,另外工艺模拟,可以做到对一线工程,因为前面几位专家也讲到,可以形成一种比较形象的对一线工人的交底。

第二块,民航工程它施工的点比较散,面又比较广。这样的话对我们现场管控来讲,不可能面面俱到每个点都能到位,这样的话我们就需要把数字化施工的监控引入到自己项目的施工过程管理里,也就是我们思考了后得出我们管理需求分解为三方面。

第一方面就是图纸深化,包括两方面的内容:1、设计图的负荷;2、深化的设计。尤其是民航的场道工程施工,可能面临很多交叉管线的碰撞,这样的话我们通过BIM模型的图纸深化,就可以把交叉直观性的碰撞更加直观化。

第二,施工组织顺序的模拟,可以优化施工组织,大到整个项目的组织小到分布分向工程,比如场道工程的道面,施工时如果运用到这个技术能不能用BIM的技术做到一直可以保有比较好的工作面,我们在做场道施工时可能做着做着发现场道的工作面没有了。

第二部分是工艺模拟,施工现场通过BIM模型进行预演,可以把工艺工法模拟出来,这样可以做到技术交底更加形象化,工程建设行业尤其是施工单位一直有句话,其实真正的质量更多是把握在一线工人的手里。

一线工人也尝试了很多交底手段,比如文字类的,现场口头类,其实效果不好,我们现在通过形象化的技术交底,可以使技术工人知道他在做业工程中的要点。

第三方面是数字化的施工监控,可以精准施工作业和检测监控自动化,实现设备保工艺、工艺保质量,当时港珠澳大桥提出一个建设理念就是设备保工艺、工艺保质量,减少很多人为的干扰和干涉。

第三部分,目前我们公司参建了十余个机场建设项目都在践行数字化的转型,把过程中一些实践和体会拿出来跟大家做一个分享。

刚才讲了对施工类企业,我们数字化转型更多是管理需求内升的驱动,这有三个方面,一个是图纸深化,第二是工艺模拟,第三是数字化监控。图纸深化都是用BIM技术来实现虚拟建造,解决了主要管线面交叉施工的痛点,管线面交叉施工,北京中航近些年做了比较多的施工项目,面临交叉和施工难度应该比较大,包括当时的鄂州机场。还有施工顺序模拟优化我们的施工组织顺序。

第二个大的方面就是工艺模拟,生成工程动画现场三级交底可以更加直观,这也是解决现在施工企业面临一线技术工人,技术管理和工人操作脱节的痛点。

第三数字化监控,利用北斗卫星和物联网视频监控以及人工智能等技术,主要的技术原理就是通过前端装置或者设备到数字化管控中心,实现现场无人监控。

这张图是我们在项目上做的土石方BIM模型的深化,通过土石方BIM模型的深化,既可以实现工程量的自动符合,新建机场时对施工单位来讲可以起到最好的作用,为我们土石方的调配提供一个依据,这样的话我们也可以把你自己的生产要素以及土石方的运距和土石方的量匹配在一起,可以得到一个最经济的土石方调配方案。

第二张PPT就是我们这个图纸深化在排水沟BIM模型深化里面的一个应用,包括了我们的盖板暗沟、双孔、微型沟,还有一个应用,在我们现场管理应用最多的还有一个就是这种钢精的模型,通过这个模型对现场检测钢精绑扎的精度和效果还是比较直观的。

第三个,这一页PPT也是一个示例,不单只是雨污水井的碰撞检查,其实我们在利用这个BIM模型的时候尤其是在做场道工程涉及到有交叉施工的时候,可以通过这个BIM模型对碰撞进行检查,没有这个数字化施工之前,经常会遇到项目部做到哪一段突然发现相邻标段或者是其他专业工程的单位那里有一个井,或者有一根管、有一根线,这样的话无论对工期还是对施工质量,到时候处理完之后,回填各方面质量都保证不了,这样的话我们可以超前的通过图纸深化得到碰撞的结果。

第四个方面示例就是我们道面工程,场道工程里面道面工程应该是涉及飞行区安全最关键的一个层级,我们通过建模可以看到我们哪个区域是设置有道面板钢筋补强,哪些区域是有道面传递感以及分缝是怎么分的,包括我们道面整体的结构情况,都很直观的可以通过图纸的深化、通过BIM模型来进行展示。

下一个图纸深化的应用就是一个施工组织的模理,我们可以通过尤其是做到水稳层和道面层,我们整个的施工组织对后续的最紧张的工期可能越来越关键,因为我们有可能自己通过自己施工组织,把自己的运输路线堵住了,也有可能把你自己后续的施工组织的有一些问题就带出来了,可能会存在像以前经常会听到没有工作面了,但是你看着其实在施工过程中还是有已经完成的水稳层,但是为什么施工不了?实际上我们就可以通过图纸深化这一块来进行施工模理,得出我们最优的施工组织路线,因为以前光二维的图纸或者通过横道图、网络图这一块是不能直观展现的。

另外,可视化浇底方面,包括我们现在项目上进行施工浇底它就相对比较简单了,带上工人到现场之后,通过我们模型的模拟,模拟完就可以告诉工人你开槽要怎么开。

刚才是一个示例,现在讲到的产业工人、技术工人,其实我觉得可能我们现在通过这种模式形成我们产业工人这种团体是更加方便和便捷的。

第三个方面就是数字化转型,数字化监控的应用,其实刚刚开始初期的时候,接触数字化监控我们这一段时间也在湖北的鄂州机场,现在来讲应该是从最初期的施工设备的监控,已经到我们现在目前应用扩展到全方位了,包括了我们数字化的施工监控,包括我们的智慧实验室,包括我们的智慧料场,包括我们的智慧管网,包括我们的平安文明工地,应该现在也是数字化监控的从施工设备的简单单一的监控已经扩展到全方位。

第二个方面数字化监控的前端装置到数据处理的系统,我认为尤其从2019年到现在已经取得了很长足的进步。

这里也是拿几个设备来给大家做一下简要的介绍,第一个是强设备,我们其实现在监控的主要是通过结合我们关注的两个点,一个是点位,第二个加一个航机次数,这样的话它就形成一个自己的轨迹,形成轨迹之后,如果满足了施工要求之后,我们就可以在数字化资料研评的时候认为它已经施工合格了。

第二个是碾压,碾压应该是最早应用的,其实它主要采用的是前端装置,通过变速+轨迹的方式,但是变速要通过我们在施工之前的试验段来进行确定,然后来获取它的碾压轨迹对于它的区域,现在更加进步可能就是我们现在的定位系统更加精确了。

第三个就是装机,装机这块设备的智能化,以前用的比较少,这个也是从其他行业慢慢有些借鉴,还有一个装机的深度,能够根据装机的力自动绘制一个曲面图,可以监测装机的施工质量。

再汇报一个事例,这个其实以前在公路的时候应用都已经比较早了,现在有北斗系统运用的会越来越广,主要借助的是平面,加平面位置,加高层的两个数据结合的方式。

智慧实验室现在做到的主要是实验过程监控,这里通过一些视频的监控,另外一个就是实验的数据实时上传,我们现在有些项目甲方或者是质检站都会要求我们把有一些力学的数据直接接入,这样的话也保证了整个现场检测数据的准确性和纪实性。

另外,讲一下智慧工地方面,这里面主要是人员管理和AI识别,现在主要引用的这种AI识别就是现在目前我们可以做到对现场的不规范作业行为,比如这个工人不戴安全帽,还有一些火灾隐患,它可以通过视频的AI识别形式,可以进行预警,可以协助施工单位及时的去处理,避免次生灾害。

另外,包括我们现在的厦门机场,包括济南机场,现在抓扬城抓的都非常严,我们整个系统里面也有对整个环境监测的内容,在我们施工的话,因为现在有一些施工位置对于施工的违介的设置,由于时间关系,可能来不得设置,现在也引入了一种电子围栏,这样的话对于整个施工是一个双重保护。

第五是基坑检测和安全,也是通过数字化的手段监控周边地表的沉降,另外塔吊作业的一些力学数据的采集,包括风力的采集,保证塔吊的作业安全。

第四部分就是我个人的一些思考与展望,有讲的不当的地方请各位多多指导和包含。第一个方面,我们这么多年参与了很多数字化建设的机场项目,但是有一个最大的问题就是专业软件的开发与应用,我们现在有用奔特利的,但是目前的软件主要是A平台和B平台,这样的话我们现在国产软件能走到哪一步呢?另外,在我们做排水工程、结构工程的时候,钢筋的构件、插件,比如排水工程里面构件的插件开发,我觉得还要进一步的开发和应用,其实鄂州机场当时关于钢筋构件的开发就已经花了非常大的精力,但是到了后面的项目可能这套构件开发出来之后又没有用了,我觉得从更高的层面、从我们行业行业,是否可以实现进一步开发和统一?

第二个方面,行业协同。原来刚进入鄂州机场施工的时候,我们当时信心满满,希望实现的是全自动化、无人化,最终实现了无人驾驶压路机,但是也不是全结构应用,这说明一个问题,第一个我们现在目前的民航专业工程实际上我们的机械化程度,尤其是场道工程并不高。另外,我们现在通过数字化想实现全智能化的话,还需要进一步的和我们的工程机械专业的厂家做一个联动,我们有好的想法,真正落了地,想实现无人驾驶,想实现自动作业,实际上也需要另外一个行业的协同,就是工程机械行业的协同。

第三个,要求和标准的统一。我们现在应该经历了很多个机场的尤其是场道工程的建设,现在每个机场对BIM或数字化转型这方面的要求有高有低,并不是一致的,包括它的深度和广度,包括刚才有几位软件的专家讲的模型的颗粒度,要求都还是有一些区别,我建议能不能在这个行业层面进行一个,都是机场工程,我觉得是可以有一个统一的,但总体来讲,包括整个数字化转型都是满足需求,不要过度,来统一一个真正机场建设的数字化标准。

第四个方面的思考,中航建设实际上有三个专业,现在在建项目都在实施,我们现在灯光专业工程和弱电级空管专业工程,在我们施工过程中如何能够进一步进行数字化转型,现在我个人感觉还是有很长的路要走。