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智能建造项目数字管理平台的探索与实践

智能建造项目数字管理平台的探索与实践

打印 0条评论来源:中国勘察设计杂志

建筑业作为我国国民经济的支柱产业,2022年总产值达到31.2万亿元,近十年来占国内生产总值的比重一直保持在6.85%以上,吸纳就业超5200万人。随着时代与经济的发展,建筑行业生产管理方式粗放、信息化水平低下、资源消耗与环境污染严重等问题日益突出。为促进建筑行业的高质量发展,近年来,国家大力提倡并推广智能建造,并陆续出台了多项政策促进其落地。


中国工程院院士丁烈云指出:“智能建造作为新一代信息技术与工程建造融合形成的工程建造创新模式,在实现工程要素资源数字化的基础上,通过规范化建模、网络化交互、可视化认知、高性能计算以及智能化决策支持,实现数据驱动下的立项策划、规划设计、施(加)工生产、运维服务一体化集成与高效协同,交付以人为本、智能化的绿色可持续工程产品与服务。”尽管业内对智能建造的定义尚未形成完全统一的看法与理解,但对于其工业化、数字化、智能化的三个基本特征已形成共识。党的二十大提出加快数字中国建设,如何借助智能建造同步推动数字化程度低下的建筑业实现转型,已成为建筑行业需面对的重要课题。


平台建设概况


基于上述背景,碧桂园旗下广东博智林软件科技有限公司依托博智林建筑机器人的科研背景,全面开展关于智能建造数字化技术应用的研究。针对智能建造的需求,专门搭建了一体化的智能建造项目数字管理平台,并结合全过程工程咨询服务的方式,将研究成果投入实际工程实践,取得了丰硕的成果。


智能建造项目数字管理平台(以下简称“平台”)以BIM技术为基础,面向建筑全生命周期的策划、建造、运维,深化建筑全生命周期的数据融合应用,结合先进的云计算、人工智能(AI)、物联网(IoT)等技术,项目各参与方围绕同一三维可视项目BIM数字孪生模型,针对不同业务场景进行协同作业,对项目成本、进度、质量、安全等多方面进行有效的数字化管控,实现项目建造现场的精益管理,以及项目数字化孪生交付后的智慧绿色运维。


平台整体采用“一体化平台、乐高式模块”的建设理念,既保证建造全过程底层数据的统一性与连通性,又能根据项目不同使用方所关心的不同业务场景,灵活适配产品模块组合,满足使用方对产品的阶段性点状需求与未来的可扩展性面状需求。


平台项目应用分析

设计策划阶段


规范建模资源与标准,建立全专业信息集成的项目建筑信息模型(BIM)。基于项目需求,创建BIM基础资源库,包括族库、材质库、构造库、功能空间库、项目样板等。项目遵循统一的模型建制、审核、交付标准,完成满足建筑全生命周期的业务需求的数字化集成模型(以下简称“BIM集成模型”),模型精细度按需灵活可控。


高效实用的数据体系,与全周期业务高度适配。用户可通过平台的BIM数据引擎模块定制及维护适合自身项目或企业情况的BIM数据标准。在模型上传至平台后,BIM协同模块通过云端自动解析,根据项目业务场景预配数据模板,将模型转为标准数据并与业务清单自动关联适配,以满足下游各参与方的业务(成本、材料、工序、质量、安全等)管理需求。


AI智能校审,协同优化设计。借助AI技术,将规范条文拆解为计算机可识别的结构化数据,模型上传平台后,通过BIM智能校审功能模块,可实现设计成果的部分辅助自动校审,减轻人工校审负担。各参与方可围绕平台上统一的BIM模型进行设计成果复核、审查、优化,并针对关心的问题发起基于BIM可视化三维模型的多方沟通交流。


建造实施阶段


项目工程量、材料量云计算,各方在线统一查取。将BIM构件与成本信息挂接,通过平台的云算量模块,调用云计算能力进行模型快速在线算量计算。算量结果为构件级模型实物工程量,并将算量结果最终同步推送上云,归集到平台上项目统一的BIM集成模型。各类工程人员无需专业成本人员介入,均可通过项目平台统一的BIM集成模型,随时随地按照不同维度获取各自所需的工程量、材料量信息,数据公正、透明、公开,整个工程成本造价“一本账”横向纵向管到底。


以计划进度为主线,全面带动施工生产管理,驱动建筑机器人多机协同作业。平台通过BIM构件与施工工序关联工程量与材料量;项目各参与方通过平台的计划进度生产管理模块,在线协同管理计划与进度;平台自动将各种构件施工信息同步到项目作业位置与计划任务工单中。


以施工计划驱动人机任务工单生成,发送至机器人智能调度系统(FMS),驱动机器人自动领料与施工。完工后,生产计划进度模块自动收集来自FMS与材料管理模块反馈的机器人施工进度、作业数据、材料的计划量、领用量、实际使用量,形成工单闭合。人机作业进度自动反映到平台的BIM集成模型中形成进度可视化,现场各级施工管理人员可通过平台,及时对施工现场的进度情况进行可视化浏览查看与执行偏差分析,以确定下一步应对策略。确保整个项目一盘棋,机器人多机穿插协同作业,保障项目按计划有序推进。


以项目现场数字孪生,全面驱动施工现场数字化管理通过BIM+GIS(地理信息系统)实现工程施工现场的数字孪生呈现,同时结合IoT、AI、远程监控等技术,对现场的人员、设备、材料、安全、质量、环境进行全面管控,以达到减少项目浪费、降低项目风险,保证交付质量的绿色施工。


人员方面,可实现劳务实名制认证,进退场考勤管理结合工人工资分账,提升用工效率,降低用工风险。设备方面,可实现大型高危设备的建档备案与结合物联传感设备的实时监测。质量与安全方面,可实现移动端巡检整改。


材料方面,可接收到生产计划进度模块推送的材料需求计划,并与企业NC、SAP等系统打通,实现材料从前期计划、采购到现场入库、领用、库存盘点等材料的全程数字化管理。


绿色施工方面,通过物联传感设备对施工现场的用水、用电、扬尘、噪声进行实时监测,保障绿色施工。通过视频监控技术,可实现监控画面的查看、回放、抓拍,并可在手机端完成移动监控。此外,通过AI图形识别技术,可对一些人员的违规异常行为与危险源进行识别警示。


交付运维阶段


通过BIM集成模型的项目竣工资产数字孪生交付,完成工程策划建造过程所有有效信息向运维方的移交;集成物业运维系统与物联网平台,实现多源数据的空间可视化应用,满足建筑物的安全与能耗管控、事件快速响应、空间设备快速定位、材设资产巡检维保等运营需求。


平台的特点分析


对比传统的项目管理平台,该智能建造项目数字管理平台有以下特点:


平台数据精准、灵活可控,同时满足智能建造与传统建造所需


平台底层BIM数据精准度可以达到构件级、实物级,不论是几何信息还是非几何信息,都可与真实的工程保持满足业务所需的数字孪生。例如,平台上BIM集成模型所承载的构件尺寸、工程量、材料量都来源于模型实物量,既可以直接用于下游的成本计价,也可以直接用于与生产PC构件(装配式预制构件)的智能制造设备对接,满足建筑工业化所需;施工计划可按照构件去分配排布,达到小时级工序,与工业级智能建造设备(如建筑机器人)能够快速实现对接,既能达到智能建造精准数据驱动建造全程目的,更能满足常规建造业务对数据相对基本的要求,数据精准程度有能力按需调控,既不妥协就低,也不盲目追高。


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智能建造项目数字管理平台

产品体系


平台数据与业务场景适配程度高,满足一模多业务应用


基于以上所述的基础数据精准程度,计划、工序、质量、安全等业务相关的清单信息能按照各项业务不同的要求,通过构件逐一与基础数据相互关联,以BIM模型作为项目数据的统一且唯一的载体,便于项目各参与方基于同一个可视的平台数据源,提取与反馈信息数据,极大地体现项目数据的公平、公正、透明性。该平台可实现用“一个BIM模型”满足一个项目多参与方多业务场景所需,一个项目共享同一个数据环境。


平台各系统数据底层贯通,打破数据壁垒


该平台应用范围贯穿项目全生命周期,从设计、施工到最终的交付运维,都可以通过该平台进行管理。这些看似相对独立的业务系统,都基于平台同一个数据底座一一BIM集成模型的数据去构建,通过技术手段打破了数据在项目阶段等维度上的壁垒。


目前,大多数传统建造数字化产品,从架构搭建伊始,都是单点或者散点式布局。后期在使用时,通过某些数据逐一两两打通的方式串并在一起,只是关注到了工程的某一个阶段或者某一方。而真实的项目信息数据像流水一样,从前至后贯穿融合在一起。该平台正是通过基础架构中这一庞大的数据底池,让项目信息能够畅通无阻地在项目全周期发挥效用。


业务平台一体化、系统功能模块化,操作便捷可灵活扩展


基于上述特点,平台在操作使用上实现业务平台“真正一体化”。平台统一Web端登录,无需安装,无需频繁切换登录系统与操作端;登录平台后,针对不同岗位设置,提供个性化的移动工作台、管理驾驶舱,使各级人员在能够实时获取到最真实的同源项目数据的同时,又受到不同访问权限的严格管控,不仅解决了信息采集、共享的问题,而且基于平台为项目在线搭建了整套的管理体系,模块化的建设理念满足了项目对平台灵活定制与未来扩展的需要。


结 语


截至目前,通过结合全过程工程咨询服务的方式,该平台已在广州、上海、佛山、汕头、江门等全国百余个项目中得到规模的实践应用,取得了良好效果。其中,多个项目入选国家级、省级智能建造试点项目。


当下正值建筑行业转型升级与走向高质量发展的重要关口,如何通过建筑数字化、智能化升级,进一步提升建筑业发展质量和效益,是摆在全体建筑业从业人员面前的一个挑战与机遇。今后,博智林软件科技将通过更多的研究与实践,逐步完善与优化平台功能与性能,紧盯有效可复制可推广的目标,为智能建造打造数字新引擎。


(责任编辑:何雯丽)



延伸阅读:

基于智能建造的结构施工阶段劳动力资源动态控制研究 山西省住房和城乡建设厅关于公布智能建造应用场景目录的通知 长沙着力推进国家智能建造试点城市建设,培育壮大智能建造产业集群

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[责任编辑:Susan]

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