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三一筑工马云飞:建筑工业化是迈向智能建造的阶梯

三一筑工马云飞:建筑工业化是迈向智能建造的阶梯

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智能建造是建筑产业低碳发展的方向,而建筑工业化是迈向智能建造的阶梯,主体结构的工业化是关键,“更好更快更省”既是基本的商业逻辑,也是智能建造的终极目标。三一集团理解的智能建造是通过复杂技术研发与集成,系统化解决建筑建造问题,最终呈现“SPCS极简的智能建造”场景,让天下没有难做的建筑。


基于此想法,三一筑工以“把建筑工业化”为使命,“把建筑当产品,把施工当制造”,聚焦混凝土建筑主体结构,为建筑项目提供智能建造解决方案—“SPCS inside”,并与行业同仁一道“共建开放协同的智能建造新生态”。


一、智能设计—SPCS技术


三一筑工借助集团智能制造和成套装备优势,致力于通过SPCS结构技术体系解决装配式建筑最大痛点,同时通过三一筑享云平台全面打通“项目前期策划上平台、E/P/C实时在线协同、BlM孪生交付”智能建造等场景。这些场景要走向现实,“数智化”赋能智能建造与新型建筑工业化协同发展是基础。


这涉及建筑业全产业链技术变革,包括建筑结构技术、设计智能化、生产装备、生产管理软件操作系统,配套的施工工艺、施工装备(比如水平运输、竖向运输装备),施工作业面的配套工位器具,以及最终的BIM孪生交付,都需要在数字化平台上进行统筹谋划、协同推进。从全行业角度看,加大建筑产业互联网平台基础共性技术攻关力度,培育一批行业级、企业级、项目级平台,是难点,也是关键点。


智能建造须由智能设计作牵引,三一筑工开发出配套的适应于智能建造的空腔搭接、等效异构的“SPCS”装配式结构技术体系—由“设计、制造、施工三大硬智能和筑享云平台”构成,拥有“5231”硬科技(5类装备、2类标准、3类软件、1个项目协同管理云平台)。


其中,SPCS结构技术体系包含SPCS空腔预制墙和SPCS空腔预制柱。墙、柱预制构件与水平构件组合,不仅可用于建设剪力墙结构,还可建设框架结构和框架剪力墙结构,除了常规住宅建筑外,还可用于建设医疗、办公、商业、文教、科研等常见公共建筑,也可应用于管廊、水务工程、地下室等地下工程。该体系的基本原理是“空腔+搭接+后浇”,具有“构件重量轻、防水性能好、建筑品质高”等优势。


大道至简的“空腔墙柱+工模整板+模定节点+搭接后浇+面内作业”结构技术体系,可实现“墙柱梁板全预制+地上地下全装配”,直击建筑结构安全、漏水、外墙保温、劳工不足、效率低、造价高等痛点,大幅减少钢筋模板脚手架现场作业,契合建筑节能和高质量发展,且政策得分高,造价趋向低于铝模现浇,具有绝对竞争优势。


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在配套设计工具上,三一筑工科技股份有限公司携手中国建筑科学研究院北京构力科技有限公司,基于完全自主研发的国产化BIM Base平台的PKPM-PC软件,联合开发出PKPM+SPCS装配式智能深化设计软件。该软件创新突破智能建造设计领域发展瓶颈,解决了设计效率低、设计质量差、数据应用难的问题,实现了预制构件从智能设计到数据驱动自动化生产,为智能建造快速发展再添“利器”。


PKPM+SPCS智能深化设计软件具有规范化、智能化、全程化特点,具有专业性、灵活性、多样性、高效性和综合性等优势。软件契合建筑行业通用设计流程及设计师操作习惯,使用该软件,可实现结构自动拆分、快速深化、合规计算、智能优化、一键图表、数据支持等多项功能。


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二、智能生产——5G灯塔工厂


从2022年9月6日起,三一筑工5G灯塔工厂、5G灯塔工地正式对外开放,以开放共赢的心态迎接行业专家、业界同仁到访参观。其中,5G SPCF灯塔工厂是由筑享云+5G驾驶舱+(P/N/R+SPCS)设计数据+SPCI工业软件+SPCE智能装备组成,该工厂已经实现从中台数据驱动工序生产的3.0数字化阶段迈向以中台算法调度实时动态全局最优数驱动生产的4.0数智化阶段。


工厂打通了构件设计、生产、交付全流程,实现了全周期、全角色、全要素在线协同。三一筑工为工厂提供软硬件一体化数字工厂解决方案,连通设计端,支持BIM正向设计,通过SPCI工业软件实现设计数据高效自动转化为生产数据,驱动PC产线划线、布模、钢筋、浇筑、养护等智能装备完成自动化生产;采用一件一码管理方式,实现从订单、生产、堆场、运输到交付的生产全过程管理,做到构件数据实时可追溯;提供产线看板、智能堆场、钢筋管理等智能应用,打造全方位数字工厂,提高瓶颈环节生产效率;打通工地端,完成工地、工厂协同要货,实现PC工厂的JIT(实时生产系统)生产;数据仓库流转生产全过程,打造数字孪生工厂,实现PC的孪生交付。


三一筑工的PC生产管理系统实现了订单自动下达、原材料自动输送、库存管理透明化、生产过程高度精益化、订单交付时效管理和品质管控全面系统化。系统还能根据交付计划自动排定生产计划,在线最优组合排程,确保全过程自动化生产模式的实现。


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三、智能施工——5G灯塔工地


5G灯塔工地由筑享云+5G+工模技术+面内作业+智能装备组成。5G灯塔工地在基于SPCS结构体系构件装配的“1.0工业化”、工模技术与BIM-PCM孪生建造的“2.0自动化”基础上,目前已经进阶“3.0在线化”阶段。3.0阶段,可以实现工位、器具全周期管理,面内作业全要素、全角色数据在线。


未来,将通过强化“智能装备+算法软件”双引擎,打造“4.0数智化”灯塔工地,全面实现计划、设计、制造、施工等关键角色、关键要素在线协同,达成实时动态全局更优。


三一筑工智能施工以PC构件的装配化施工全流程为主线,聚焦主体结构,在吊、量、定、浇、测全场景智能化和主体结构BIM孪生仿真两个方面形成灯塔效应。


吊装环节:现场全局可视,镜头精准锁定构件;数据和算法驱动自动避障,自动规划吊装路径;吊装全流程BIM孪生。


测量环节:构件空间位置数据基于BIM可视;数据中台自动分析并判定测量结果,指导调整、校核。


固定环节:工位器具“一件一码”,数据驱动共享、回收、修复的全周期管理;“模定节点”,智能提升装备“人机协同”安拆。


浇筑环节:基于工业互联网的多搅拌站协同调度;数据驱动智能泵送装备自动精准布料;数据驱动智能装备振捣、整平、磨光。


检测环节:算法软件基于BIM模型及标准自动生成检测方案;数据驱动检测机器人智能检测。


交付环节:基于BIM的建造全周期数据透明;全流程数据在线,实现孪生交付。


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四、智能平台——筑享云平台


三一筑工基于“共建开放协同的智能建造新生态”的愿景开发出“筑享云”建筑产业互联网平台,该平台依托树根互联的工业互联网技术,打造了项目“全周期、全角色、全要素”的在线协同平台,可以为智能建造提供数字化整体解决方案。


平台包含项目管理、深化设计管理、构件生产管理、现场施工管理、BIM数字孪生交付5个核心模块,支持用户进行平台策划、定制化设计、数字工厂自动化生产、数字工地智能化施工、一件一码孪生交付及数据化运营,有利于实现建筑产业链的互联互通。


未来的智能建造并不局限于主体结构。从专业层面来看,还包括机电安装、装饰装修、智能家居、绿色环保,从宏观层面来看,还包括智慧社区和城市大脑。


三一筑工将继续立足于技术创新与市场需求,坚定不移地加大对研发的投入,全面提升研发、生产、管理和服务的智能化,持续推动自身全产业链在生产制造、售后服务、运营模式领域的变革与创新发展,与业界一起打造更加稳健、长效的共赢机制,共同推动我国建筑工业化向纵深发展。


原文见《建筑》2022年第18期42-44页


(责任编辑:何雯丽)



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