李劲:各位专家大家下午好,下面我跟大家分享《大型枢纽机场工程智能建造技术应用与创新实践》。
首先我们了解下智能建造实施的背景。
古人云“工欲善其事,必先利其器”,自古以来我们智慧的劳动者就已经知晓了运用工具是提高生产效率的很好利器,人类发展到今天我们现在盖大楼也不再是简单的靠人工进行扎钢筋、浇混凝土,而是逐步的向技术人员操作键盘、智能大脑、数字化调配各种机器人精准化施工的方向发展。
住建部和民航局等13个部委联合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,这个指导意见里明确指出了智能建造既是促进建筑业转型升级的现实需要,也是贯彻落实新发展理念的必然要求,更是建筑业与数字技术深度融合的关键路径。
在2021年12月民航局也发布了推动民航智能建造与建筑工程工业化协同发展的行动方案,这个方案里也明确指出,机场建设实施要从建设智慧工地,研发推广智能装备,探索智慧化的管理三个方面提升建设实施的智能化水平。
我们中建三局为了适应行业的新形势也构建了企业级的智能建造体系,以数字链接、智慧赋能、价值重塑为主旨,聚焦架构的升级、模式的升级,深耕管理信息化,建造智能化、产品智慧化、产业互联网、数字产业化,以此来推动项目传统的生产工艺、生产组织、生产方式的变革,形成建筑行业新质生产力。
基于以上背景,让我们以白云机场三期扩建工程T3航站楼的项目为例,在智能建造的技术方面通过应用与创新实践来开展的交流。
首先白云机场项目是一个中国民航和广东省重点的建设工程,其中T3航站楼采用集中式的主楼加指廊式的构型,总建筑面积有42万平米,这个项目是去年3月份开工的,计划到2025年底具备通航的条件。
这个项目建造的要求比较高,为了贯彻《智能建造协同发展指导意见》,明确了在白云机场三期扩建工程中要全面推行全员、全专业、全生命周期的智能建造技术应用,突破技术瓶颈,助力机场工程建设领域的智能建造走在行业的发展前列。
根据以上要求,我们制定了项目上制定建造的管理目标。
这个目标主要是5个“1”:第一是通过全面实现一张网络,构建现场的万物互联,一套模型贯穿建筑全周期,一个平台集约化的协同管控,一体化的智慧工地应用场景,以及一系列的智能装备研发与应用。
总体来说就是打造5个“1”的智能建造实施目标,服务项目管理,实现价值创造,为了实现以上的目标,我们建立了三级的智能建造体系,施工总承包单位跟业主、设计、监理、造价、咨询等单位实行智能建造的联合办公,将智能建造与项目管理深度融合,全面赋能。
在建设初期,就秉承了标准统一,构架清晰、实施有序,执行有力的原则,制定了一系列的智能建造实施标准文件,打造研发与应用生态,用于指导落地实施。
有了以上的体系、机制,就要开始实施落地,下面我主要介绍航站楼项目的智能建造研发与应用的情况。首先还是介绍一张网络,在开工初期,由于我们T3航站楼的施工区域是属于拆迁地区,所以基本上没有网络覆盖,通过部署5G基站,实现现场的网络全覆盖,然后结合卫星导航等技术准确的定位现场道路各个部位的功能设施,实现了现场施工要素的感知与互联。
第二个,一模到底。在这个项目初期我们也制定了总体的BIM应用目标,根据全生命周期BIM应用的要求,通过建立一套BIM模型,开展虚拟与现实两个空间的同步建造,实现设计、施工、运维三个阶段全程的覆盖,保证安全绿色、质量、工期、成本四大管理目标实时在线,完成人机料法环五大管理要素的全面监管。
在此目标之下,我们做了以下几项工作。
第一,模型的深化。首先在设计模型的基础上,创新性的提出了检验实体为核心的应用体系,开发模型切割插件,实现模型构建分项工程,进度计划、工程量一键关联,通过基于BIM模型的质量管理、进度管理、计量管理,提升BIM模型使用的价值。
第二,模型的编码。本项目是民航BIM分类标准的首个贯标项目,创新的采用了混合分类法的编码模式,大幅提升了数据处理的效率和精度,促进数据信息在不同的建设阶段、不同的实施主体之间能够交互和共享。
第三,施工BIM的应用方面。主要是通过BIM虚拟仿真对大型花冠柱的吊装、网架整体提升等重大方案以及关键的节点进行模拟,以验证施工方案的可行性、安全性,提升实施的效果和管理的效率。
在进度管理方面,是将BIM模型与进度计划以及生产要素挂接,通过摄影与激光扫描技术实现进度计划与实际进度实时对比,动态的追踪、及时的纠偏,提升计划管理的效能。
在质量管理方面,现场工程师人手一本电子工具书,内存有三维模型、节点大样、交底视频等等这些按模施工的技术资料,可以随时的调用和察看,精准指导施工。同时我们采用的移动终端也配备了按摩施工助手小软件,采用先进的BIM+激光雷达测量技术,实现模型与实物的现场叠加,实时开展实模一致快速检查,提高质量验收的效率。
在计量管理方面,我们以设计模型作为招标计量的基础,施工深化模型作为过程计量的条件,竣工模型作为竣工结算的依据,通过优化BIM数量的规则,开发计量软件,实现BIM模型工程量与清单匹配,以及更加灵活的分区计量组合形式,可以更加精细的开展进度计量的控制。
在数字交付方面,本工程是全专业基础模型格式非常的多,数据量也很大,所以准备通过定制开发,数据资产管理平台、编制最优的BIM轻量化技术方案,来完成超大体量多元异构数据资产的整合工作。
第三大点就是一个平台,这里我就对主要功能、核心功能进行简要的介绍。基于协同平台的集约化管理是通过集约化的管理平台开发,各个参建方使用其系统功能完成各类业务的数据操作,实现项目建设全周期、全链条、全要素业务覆盖,以及以此来提升流程的效率,降低管理成本。
另外基于协同平台的BIM数据的资产管理,通过打造BIM通用数据环境,实现多元异构数据的共享与互通、互交,积累以BIM为主要载体的工程数据资产,通过数据处理、分析来辅助项目的决策。
第四个应用场景就是一体化的智慧工地应用场景,我们这个项目上面是采用中建三局自主研发的智慧工地管理平台,对现场实时的监控,通过数据采集与分析提升施工过程的管理水平,它这个核心有两大内容,第一个就是通过工程指挥中心的全景监控、会商系统、单兵巡检、远程协同、业务数据统计以及展示等功能,穿透企业的组织管理,有效的实施后台的指挥与赋能。第二个智慧工地管理系统,通过管理系统的千里眼、顺风耳、神经末梢等系统现代的科技产品,实现生产要素与管理要素的智能化管理。
这里面我简要介绍一下智慧工地的总体部署和一些场景,现场的智慧工地建设包括质量、安全、环境、进度、供应链等26项业务的在线管理与业务替代,并且实现了对业主及监管机构的数据推送,下面有几个典型的应用。
第一,视频监控。我们通过全天候的高清视频覆盖,为企业总部及现场各个管理部门提供视频信息和调用服务,并结合图象智能的分析、研判等手段,开展辅助指挥决策,增强工程管理智能化的水平。
第二,劳务实名制。通过智能识别系统,对在场工人的人数、工种、健康状况等信息实时的动态记录,为劳动力的调配、工资发放提供重要的依据。通过对人员信息的识别,排除安全隐患,为项目部提供人财物全方面的保障。
第三,智能车辆管理。通过智能定位系统对现场车辆实时的位置、状态等信息进行监管,采用AI识别系统对车辆进行实时清洗识别,提升车辆的安全和环保的管控。
第四,质量安全管控。在质量管理方面,智慧工地系统可以通过实时监控现场施工、检验验收等环节,及时的发现并纠正不合格的施工品质,提供施工品质和质量。在安全管理方面,智慧工地系统可以实现现场的安全评估、隐患排查、安全培训等多方面的管理,从而保证施工现场的安全和人员的健康。
第五,由于我们项目上面大型网架构建,大概有16.3万件,所以构建的识别与运输、存储、组织都比较困难,我们开发了识别+移动终端相结合的管理系统,运用人工智能算法自动识别并盘但堆场构件的转用归属,实现大量的构件在入库时实时的跟踪和精准的定位,大大提高了查找构件的效率,解决了行业的难题。指挥工地的应用场景还非常的丰富,欢迎大家明天可以到我们现场进行指导交流。
第五项主要的智能方面就是一系列的智能装备研发与应用。
第一,我们通过建立协同式的BIM翻样,数控化的加工、信息化的管控为一体的钢筋加工中心,提升钢筋加工的效率与质量降低损耗促进集约化加工生产的新模式推广。
第二,钢网架采用智慧锁,采用集受力与监测一体的光纤光栅智慧钢索,使拉索自身具有感知受力功能,与采集设备连接实现锁力的实时测量。
第三,自主研发的无人化物料运输系统,采用智能装备集群协同完成材料的拆码、按需取料与运输,定量卸料,通过动态规划合理调度马路机器人、水平运输机器人等智能装备,实现材料取运效率最大化。通过管理任务节点切换手动模式等方式及时的应对各种突发的情景。
第四,在建筑机器人方面,我们主要使用了砌筑、抹灰、焊接等多款建筑机器人辅助施工,提高生产效率保证安全与纸张。
砌筑机器人与同等条件下传统人工砌筑对比,人工减少了50%,也节约了工期,在抹灰机器人方面综合工效为人工抹灰的3-5倍,空谷率是人工抹灰的1/30,垂直度与平整度的合规率在95%以上。
轨道焊接机器人通过高压接触传感,自动识别构建的类型,多层多道豁口填充系数自动计算相比人工焊接效率提高了50%,六轴焊接机器人通过自动识别焊接轨迹,在特殊的构件焊接过程中工效提高了三倍,焊接的质量合格率达到99%。
最后两项属于创新技术的应用,第一项就是采用三维激光扫描技术,除了满足日常质量验收的需求外,可以通过三维扫描点云对比的方式进行验收,不仅解决了结构超高区域、钢横架金属物面的深化设计、实测实量等现场的难题,还避免了安全隐患。
另一个就是倾斜摄影技术,由于机场项目处于禁飞区,现场开发了一款基于塔吊的自动倾斜摄影装备,通过装备的移动和塔吊的旋转实现全区域的数据采集,创建实时的现场模型、辅助计划与平面管理。
目前阶段我们开展了以上技术研发与应用,随着各个专业的不断进场施工,还会有更多的智能建造创新技术在项目上应用,为项目带来更高的价值。
辛勤的耕耘也会换来丰硕的成果,在这个项目建设初期,我们确立了特大枢纽机场,智能建造技术研究与应用的课题研究方向,经过前一阶段的不懈努力和探索,到目前已经完成了专利受理24篇,论文录用14篇,公法6项,软著两项,参编国家标准1项,并且成功入选“十四五”国家重点研发计划课题的示范项目,为打造行业智能建造应用的典范夯实了基础。
白云机场三期扩建工程智能建造综合技术研究与应用贯穿了整个建设周期,实施过程中也会遇到很多挑战,我们将以大战用我,用我必胜的坚定信念,勇攀数字化建设的高峰,形成可以复制的宝贵经验,助力行业的智能建造变革。
我的分享就到这里,谢谢大家,请大家批评指正。