中建科工基于管理数字化和装备智能化进行探索,围绕“虚拟+现实”“工厂+现场”的协同,打造前中后台的全专业指挥体系和全生命周期平台。
中建科工集团有限公司(以下简称“中建科工”)是中国最大的钢结构产业集团、国家高新技术企业,隶属于世界500 强中国建筑股份有限公司。公司聚焦以钢结构为主体结构的工程、装备业务,为客户提供“投资、研发、设计、建造、运营”一体化或核心环节的服务。
中建科工紧紧围绕高质量发展目标,构建科技与工业核心“双引擎”,实施“投资+建造”“产品+服务”的发展路径,不断延伸业务领域,致力于打造世界一流的创新型、资本型、全球型企业,致力于成为预制建筑产品的开发商和产业集成商。中建科工通过钢结构专业承包、施工总承包、EPC 等模式在国内外承建了一大批体量大、难度高、工期紧的标志性建筑。
中建科工围绕钢结构智能制造,大力推进技术创新、产品创新和管理创新,在智能工厂管理云平台、设计协同、机器人、智能产线等方面积极探索,构建起以钢结构装配式建筑、智慧车库、慢行设施等产品为代表的新一代建筑工业化产品体系,培育并形成了一批以智能制造生产线、模块化建筑等为代表的具有核心知识产权和科工特色的研究成果,逐渐走出了一条规模、质量、效益稳步协调发展的“钢结构+”特色道路。
《报告》编写组在调研中了解到,中建科工研发了国内首条重型H 型钢结构智能制造生产线,2017 年入选工业和信息化部“智能制造综合标准化与新模式应用项目”。作为一条智能化的钢结构模块化生产线,它实现了自动上料、自动物流、自动翻转、智能焊接等功能,改变了传统制造模式,不再严重依赖人工数量与技能水平,生产效率相比人工手工生产大大提高。同时,中建科工通过自身实践经验,形成了焊接参数数据库与大数据分析模型,对生产线进行全面升级,通过智能焊接装备的研发与应用实现核心工序的自动智能化焊接,拉通材料传输、监测、控制等工艺流程,打造了人机料集成的管控系统,大大提升作业效率。
在强调工厂智能化生产的同时,中建科工也致力于施工现场建造装备的研发,不断提高机械化、自动化作业水平,包含从测量、切割、运输、安装到表面处理等全流程全套工序的机器人。例如开发了自动化墙板安装机器人,实现了墙板从抓取到安装就位的全过程自动化,能够有效减少人工,提高现场墙板安装效率及安装质量,降低现场施工安全风险;研发的墙板数控无尘切割设备,可以实现板材现场切割过程的数控机械化和无尘化,在提升板材切割质量的同时,极大减少现场墙板切割产生的粉尘和噪声,保障人员健康。中建科工在智能建造装备方面已经形成系列研发产品,并对外销售和服务。
中建科工基于管理数字化和装备智能化进行探索,围绕“虚拟+现实”“工厂+现场”的协同,打造前中后台的全专业指挥体系和全生命周期平台。通过这些平台的全面协同,将二维图纸和三维设计模型进行同步,形成整体解决方案和管理模式,从而提升项目现场人机料的管理效率。
针对钢结构装配式的施工特点,中建科工打造了基于BIM 技术的整体解决方案,包含进度管理、构件追踪、物料管理和设备管理等管理系统。可以实时分析项目的安装进度,对钢结构装配部件进行物流追踪,实时反馈部件的运输位置;在部件到达项目现场之后,还可以提供现场堆放的方案,包括部件搜索、调用的信息管理等。同时集成智能定位、视频监控、工地广播塔、智能灯控、智慧喷淋、塔吊防碰撞等感知系统,感知项目建造全过程,对项目现场进行智慧管理,从而实现智慧建造、绿色建造和生态建造。
在项目建造过程的不同环节,中建科工利用大数据、云计算等先进技术,运用信息化、数字化的管理手段,提升精细化管理水平,建成了由总部贯穿至项目的多层级管理驾驶舱,提供多维度精准的数据服务,实现了企业各管理层级、各业务系统的全覆盖。
深圳南山智谷产业园项目是中建科工集团携手深圳大沙河创新产业园建设开发有限公司、深圳招商房地产打造的重点项目,项目位于留仙洞东侧,雄踞沙河西路核心地段,占地面积约4.5 万平方米,总建筑面积约42 万平方米,旨在打造生产、生活、生态“三生共融”的第五代科技生态园标杆。建成后将成为南山“科技创新+总部经济”双轮驱动战略的抓手、南山“智系品牌”中最具总部范的园区,同时也是南山区在建重点项目。
该项目依托中建科工“BIM+5G+AR”智能建造协同平台、智慧化工程指挥中心,针对项目难题,开展了技术创新、方法创新和方案优化。中建科工运用智慧工地技术,实现现场无人机监控,并且把三维空间扫描建模技术和三维BIM 技术相结合,实现同一地点,不同时间的模型变化对比,进而达成工程进度和隐蔽工程检查的数字化管理。同时将二维图纸和三维BIM 模型进行自动关联,实现现场可视化查看和管理。
深化设计阶段,基于BIM 技术的多专业协同深化设计,建立了钢结构及钢筋模型,对节点钢筋进行碰撞检查以及排布模拟,优化施工方案。同时借助AR 技术将相关工艺流程、质量要求做数字化交底,避免后期钢筋安装不上或钢结构后期取孔等问题。
在施工过程中,借助现场图纸AR 交底、动态预演重难点施工模拟、可视化交底、三维模型辅助技术复核等提高了施工效率,同步配合鹰眼、无人机巡查、智慧化工程指挥中心助力科学决策,精准施工。
调研中,中建科工表示目前设计软件的国产化水平和基础较为薄弱,与机器装备和制造装备的集成度不足。例如测试软件和机器装备的集成,国外可通过一体化处理直接在设备上进行加工,但我们目前还需要经过一系列转换,相关软件与机器人的结合还需要后续不断研发。
因此,智能建造发展一方面需要政策性指引,不仅需要国家层面的政策支持,更需要各个地区和相关部门的引导落地。另一方面,智能建造发展也需要加大装配式技术和产品的应用与推广,只有装配式产品大量推广,才能产生更多和更深的应用场景和价值。未来,中建科工将继续在装配式和自动化生产领域加大研发投入,通过平台搭建与机制建设助力企业创新发展,重点围绕“工业化、绿色化、数字化”三大方向,加强技术攻关和协同合作,推行集成产品开发模式,大力发展建筑智能化技术,推进“钢结构+”产品创新,助力建筑业高质量可持续发展。