中建科技集團深圳分公司黨總支書記、總經理,高級工程師,一級建造師魯曉通
魯曉通:尊敬的各位領導、各位來賓、各位同仁,今天非常榮幸能在這里代表中建科技為協會和各位同仁作關于智能建造的匯報。
總書記強調,我們要做中國制造、中國創造、中國建造,我們也長期強調新質生產力,建筑業發展的新質生產力何在?我們企業認為,就是要以數字化、智能化和新型的建筑工業化協同,一起來促進建筑業的高質量發展。
今天我的報告分四個部分:智能化的理念、建造的智能化、智能化的建造、智能化的創新。
首先談一談理念。我們一直講數字化、智能化和新型建筑工業化如何協同。什么是工業化、數字化、智能化?它們對傳統建筑業有怎么樣的促進和影響?三者的核心要素邏輯又應該怎么理解?在下面我進行一些簡單的闡述。
工業化的概念,主要體現在過程的連續化、產品的標準化、流程的集成化、過程的組織化和方式的機械化。到目前為止跟老百姓相關的衣食住行的領域,吃的穿的都已經實現了工業化,住的方面還沒有實現工業化,還在相對粗放的發展階段和格局。建筑工業化就是要以工業化、大規模的理念,以產品化的思維,通過智能化的機械設備和智慧化的過程管理,實現結構安全、建造高效便捷、形態多樣的建筑產品。
這里面有一個因果關系,就是工業化的結果是各類產品,建筑工業化的結果就是各類建筑產品,這里面圍繞的核心理念就是產品理念,整體來講,建筑行業還是以產品為導向,過去我們更注重的是過程的施工,不管是設計單位、施工單位還是后期的物業管理單位,我們更注重的是一個過程,施工單位按圖施工。現在的行業變革,比如智能建造,就要求我們有產品思維,以產品為核心,首先是尋找用戶的需求,結合需求、結合產品定位,圍繞一個產品。所以目前我們企業也是在打造這么一個產品總師制度,就是以產品為牽頭,模仿傳統的生產制造業。
再一個是數字化的概念。不管是以計算機還是互聯網技術為基礎,把各種類型的數據,通過二進制、數據存取方式,把物理世界、物理屬性和各類的場景映射到數字世界。在這個過程中,建筑業已經倡導了快10年的一個技術就是BIM應用,我們企業在BIM應用和推廣過程中有三點思考:BIM到底是成果還是技術?怎么樣完善建筑信息模型?怎么樣應用好BIM?
在這里講一下數字化和信息化的異同,信息化主要是被動的方式,它是借助于計算機或者網絡,將人們的各種活動進行收錄和傳遞,它主要體現在信息的協同、集成的共享,但是它對信息的收集是缺乏的。數字化主要體現在主動,就是主動地把各類的信息轉變為數字維度,再通過信息化的傳播方式加以傳播。
智能和智慧有什么區別呢?我們認為智能是一種看得見的動作,比如說把傳統的人工通過智能方式進行替代,它相當于是把人的能力進行延伸。智慧是把我們看不見的腦力進行延伸。
這里對工業化、數字化和管理能力做了一個思維導圖,核心是兩點,一是智能化可以提高生產能力,二是數字化可以提升管理能力。
技術和目標,它們有一個邏輯關系,現在有好幾個概念,包括數字化、工業化、智能化、綠色化,我們認為綠色化是最終的目標,底層的邏輯是基于數字化,通過工業化來進行發展,借助智能化的生產建造方式,最終實現綠色化。
第二部分談談建造的智能化。
我們講智能建造,就必然有這個要求,那一定是要求效率高、質量安全是可控的,成本相對要優,還要實行節能減排,實現綠色低碳。
作為一個比喻,智能建造如同人的人體,我們的算力是大腦,數據是血液,通訊和一些管理通訊的手段是我們的神經中樞,機械的建造方式是骨骼。
我們講萬物互聯是數字化的基礎,借助于數字化增強產業的基礎,實現智能化。現在在很多工地講智能建造,用了很多終端,比如無人機、數據采集設備,包括一些安全頭盔、智能影像、延遲攝影,都是一些數據收集的手段。同時,智能建造要有工業化的思維,向數字化進行轉型。工業化的思維就包含了建筑產品的標準化、技術的智能化、采購的區塊化,還有管理的智能化。通過從規劃、設計、生產、施工、運維和拆除這6個維度和階段,把建筑業的數字化、智能化進行完整的閉合和交圈。
(見PPT)這是中建科技講的REMPC五位一體,全生命周期的數據采集和應用,為業主的使用交付一個數據集。
這是我們在廣州的項目,當時做了一個相關的研究。
第三部分講一下智能化的建造。
中建科技是中建股份的二級子公司,也是中建集團技術平臺、投資平臺和產業平臺。這里講幾個案例:
一個是深圳新能源的汽車產業園區,這個項目總共分兩期,右邊是一期,左邊是二期,整個項目最高結構高度151米,項目主體結構采用鋼框架+ 現澆核心筒結構,外維護體系是采用外掛墻板,水平結構是采用預制空心樓板和預制疊合板,地下室有3層。
第二個是工業代表的上樓項目,叫坪山生物醫藥加速器項目,這個項目總建筑面積68萬平方米,最高的一棟塔樓196米,建成之后是坪山第一高。
這個項目也緊挨著生物醫藥加速器項目,總建筑面積25萬平米,主要也是一個生物醫藥的工業上樓項目,因為過去兩三年我們集團在工業上樓這個產品維度上應用的案例和場景相對較多,研究也相對較多,下面我主要針對工業上樓產品中間的智能建造應用進行一個簡單的匯報。
首先是REMPC五位一體管理模式,就是把研發、設計、生產、招采+施工5個環節打通,在企業內部也是把這5個維度作為公司內部的5個部門,把數據拉通。
第一步是通過BIM技術,建立項目的基本載體,通過輕量化的BIM設計,傳統的BIM設計,它的模型量是很大的,不便于上傳云端,它對電腦的算力要求也比較高,也不方便一些業主領導和各個參建單位查閱,所以首先要對模型進行輕量化,只是把相關方需要的信息上傳平臺,在云端或者在線下把所有數據進行儲存。
第二,通過數字化的模型建造,還可以進行一系列的模擬,包括施工平面的布置模擬、整體施工進度的模擬,還有非標的或者工人不熟悉、班組不熟悉的構建吊裝的模擬。當時在這個項目上有很多新型構建,新的吊裝工藝工法,當時也是通過數字模擬的方式,對項目的管理團隊和作業班組進行了交底。同時還可以對復雜的施工節點進行模擬,當時這個項目有一個在華南地區首創的裝配式環梁的工法,當時這個復雜節點一共有160多處,對每一處都做了BIM模型的模擬,模擬之后再通過BIM模型出具相關的節點圖,在工廠把相關的鋼筋籠做好,在現場直接吊裝,極大地減少了工期。
第三個是建造過程中的數字化模型仿真模擬,這里面很多企業都在應用了,我們強調的是數字孿生,你手中有一個BIM模型,借助現在的AR技術,可以用pad或者其他移動終端,在現場查漏補缺。確保你的建模跟現場相互符合。我們現在尤其是在機電板塊,基本實現了三全BIM:全員、全過程、全專業,出5部分的圖紙:水暖電+管綜+地下室預留預埋。
第四個板塊是建立了一個建筑全生命周期的信息傳遞匯總和儲存追溯機制。數據化的前提就是要有數據收集,我們在后端有數據處理的平臺,我們叫中國建筑信息化平臺,在項目的前端就要把裝配式構建以及各類潔具、衛浴進行相關的編碼,把這些信息輸入到終端的BIM模型中,在建造的過程中通過不同的顏色可以知道這面墻是完成了還是沒有完成。
第五個板塊是實現以工程大數據為核心的智慧管理,包括質量和安全方面。我們現在有很多安全管理人員、質量管理人員,他們收集到很多的數據,現場檢查到一些質量安全的問題,通過平臺大數據的處理能力,我們就可以判斷出來,比如說質量在什么環節容易出問題,在哪些部位容易出問題,安全在什么時段、在什么分項工程里面容易出問題,通過數據的收集匯總到后臺,通過大數據的分析,就可以有針對性地增強質量和安全管理的力量,確保現場是可控的。
基于大數據核心,還可以進行智慧的商務管理。以中建系統為例,我們有很多在建項目,也有很多二級單位,不同的項目有不同點,也有相同點,通過基層數據的收集,我們就能夠快速掌握相同類型、相同部品的單方造價,不管是成本還是收入都能及時掌握。而且通過大規模的分供分包的供應商庫,也可以便于我們快速優選供應商。
同時我們還會對現場的形象進度,包括現場的施工狀況進行數據采集。我們在現場還有很多智能建造的管理設備和終端,包括一些VR設備,以及一些塔吊監測、遠程監控,通過這些信息的收集匯總到后臺,便于決策。
在工廠端,我們也聯入了智慧建造平臺,實時可以對工廠的施工加工情況進行監控,包括從原材料到智慧產線,再到后期的材料存放場所,再到運輸過程,都有一個直接的監控,到后續項目要交付之前,我們再通過智慧的工程測繪設備,對整個工程現場進行側實現了外觀質量可控、測繪精度可控。
在這個項目建造過程中,我們也是應用了鋼筋綁扎機器人、涂裝機器人、抹灰機器人,因為這個項目的主體結構是鋼結構,在鋼柱上還用了一個鋼柱自動焊接機器人,通過這些智慧手段的應用,踐行智能建造。
同時,這個項目為了踐行綠色低碳,整個項目的臨建區屋面滿鋪了光伏板,這個光伏板基本上可以滿足整個項目的照明和60%的空調用電,而且我們也是用了光儲直柔設備在項目上配備了一臺大容量光伏調節器(儲能電池),在白天基本上電是超發的,到了夜間再從儲能器進行電力的使用。
第四部分,智能化的創新。
我們講用新質生產力推動建筑業的智能建造,首先是技術要實現革命性的突破,包含了我們的技術路徑、關鍵的技術、建造的方式、構件的生產方式,最終實現機遇幸得標準化、模塊化、新型工業化的智能建造技術體系。我們的生產要素需要創新性的配置,包括智能化的設備、工廠化的生產、機械化的建造。在智慧應用方面還要應用互聯網、大數據、人工智能的實時管理,最終實現建筑業的高質量發展。
這里面我們提出一個概念,就是通過結構的底盤,就像造汽車一樣,對于建筑物而言,我們的結構就是一個底盤,在這個底盤之上,它可以承載裝飾、圍護結構、機電機構。首先要確保這個底盤是標準化、通用化的,在這個底盤上面承載的方式,可以通過原化的設計、多元化的變化,來實現不同的功能需求和外立面的多樣組合。
傳統的建造是從圖紙設計、工地生產到輔助安裝,圖紙設計和使用都是割裂的,現場只是按圖施工,至于是否是一個好的產品,是否滿足需求,一般是不會關注的。但是現在要建造人民滿意的房子,就需要智能化的設計、智能化的制造、智能化的建造,是以產品思維來進行通盤考慮。
這里也是有一個方法論,首先是要了解這個項目的需求,先對需求端進行調研。以我們幾個工業上樓項目為例,我印象非常深刻,這幾個項目都是我們采用EPC方式承包的,這個項目的方案就是由中建科技進行實施的,所以這個項目方案非常關鍵,工業上樓的項目,建設單位對需求不是很明確,因為以后的使用方不是建設單位,使用方是后面的承租單位,所以首先就要搞清楚招商的問題,后續這個產業、業態入園,或者入園企業,它的需求是什么?這里一般就有兩種類型,一種是定制化的,比如說已經有企業明確了意向,可以進行定制化的設計。但是現在很多工業上樓項目,大部分都是入園企業不明確,這時候我們就采用廣譜化、柔性設計、彈性可變。首先大概的對這個園區進行規劃,它是重型生產還是輕型的,它的生產業態是電子產品還是一些傳統的生產業態。以新能源項目為例,當時這個項目的廠房區是L形布局的,單體的長度是80米,L形連起來是160米,我們調研了新能源上下游中輕型的業態,基本上他們的產線不會超過120米,因此160米是可以滿足需求的,兩邊還可以配置一些辦公和輔助的生產用房。
我們現在強調要實現像造汽車一樣造房子,我們企業現在有一類新的產品,在深汕有一個大的工廠,以前我們這個裝配式建筑都是構件化的,就是一個一個構件,你是做一個陽臺、做一個凸窗、做一個飄板,現在整個行業在向模塊化轉型,在模塊化領域更能踐行智能制造。一個標準層就是由幾個模塊吊裝組成,過去在工廠生產構件,現在把構件生產完之后,再有一個總裝車間,把不同的構件總裝成模塊,最后把模塊吊運到現場安裝,這對傳統的建筑方式產生了很大的顛覆。
這里講幾個我們的設計實例。這是我們之前的一個工業上樓項目,這里強調的是柱網的標準化,我們強調結構底盤。從右邊看,不管它是輕小型的生產產線,還是重型的,它的柱網是不會變化的,變化的是里面的產線和空間的布局,這樣實現柔性可變,便于以后建設單位去招商和承租,也便于招商承租之后一些承租方的變化,實現彈性可調。同時我們還有一系列的相關構件,尤其是在工業上樓建筑產品里面,我們還是建議采用大跨度的空間。在深汕的一個廠房,用裝配式的混凝土,最大跨度已經達到18米,中間沒有次梁,整個凈空控制得也很好。我們的工廠有大量的構件生產,通過工廠的實踐,也可以反哺我們的設計理論。
(見PPT)這是針對不同的工業上樓項目,比如在24米以下、24米到50米、50米到100米,不同的高度、不同的地下室,我們有不同的對應的方案和方式。我們講智能建造,前端就是智慧化的設計,設計一定是要起到引領作用的。
同時對整個建筑的立面也是分了不同的檔次,有幕墻的,也有外掛板的,還有傳統涂料膩子的,根據業主單位不同的訴求來進行匹配,這樣就實現了先有一個結構底盤,把結構底盤造好,再往上承載,不管是外立面還是水平結構,或者是機電系統,最終實現多樣化的,滿足業主需求的建筑產品。
(見PPT)這是我們對不同柱網下對現澆和預制做的對比,這里面的對比主要是主材的對比,措施費時這樣一塊沒有對比。我們現在的傳統現澆和裝配相對比,裝配的材料用量,尤其是混凝土量和含鋼量,一般都會比傳統現澆高一些。它優在它的措施費,它不像傳統建造方式一樣進行大規模的支模和帶水作業,現場相對簡潔、美觀,而且更容易實現工完場清。
以上就是我對智能建造和智慧化建造的一點淺顯看法,感謝各位領導。