
中建科技集团深圳分公司党总支书记、总经理,高级工程师,一级建造师鲁晓通
鲁晓通:尊敬的各位领导、各位来宾、各位同仁,今天非常荣幸能在这里代表中建科技为协会和各位同仁作关于智能建造的汇报。
总书记强调,我们要做中国制造、中国创造、中国建造,我们也长期强调新质生产力,建筑业发展的新质生产力何在?我们企业认为,就是要以数字化、智能化和新型的建筑工业化协同,一起来促进建筑业的高质量发展。
今天我的报告分四个部分:智能化的理念、建造的智能化、智能化的建造、智能化的创新。
首先谈一谈理念。我们一直讲数字化、智能化和新型建筑工业化如何协同。什么是工业化、数字化、智能化?它们对传统建筑业有怎么样的促进和影响?三者的核心要素逻辑又应该怎么理解?在下面我进行一些简单的阐述。
工业化的概念,主要体现在过程的连续化、产品的标准化、流程的集成化、过程的组织化和方式的机械化。到目前为止跟老百姓相关的衣食住行的领域,吃的穿的都已经实现了工业化,住的方面还没有实现工业化,还在相对粗放的发展阶段和格局。建筑工业化就是要以工业化、大规模的理念,以产品化的思维,通过智能化的机械设备和智慧化的过程管理,实现结构安全、建造高效便捷、形态多样的建筑产品。
这里面有一个因果关系,就是工业化的结果是各类产品,建筑工业化的结果就是各类建筑产品,这里面围绕的核心理念就是产品理念,整体来讲,建筑行业还是以产品为导向,过去我们更注重的是过程的施工,不管是设计单位、施工单位还是后期的物业管理单位,我们更注重的是一个过程,施工单位按图施工。现在的行业变革,比如智能建造,就要求我们有产品思维,以产品为核心,首先是寻找用户的需求,结合需求、结合产品定位,围绕一个产品。所以目前我们企业也是在打造这么一个产品总师制度,就是以产品为牵头,模仿传统的生产制造业。
再一个是数字化的概念。不管是以计算机还是互联网技术为基础,把各种类型的数据,通过二进制、数据存取方式,把物理世界、物理属性和各类的场景映射到数字世界。在这个过程中,建筑业已经倡导了快10年的一个技术就是BIM应用,我们企业在BIM应用和推广过程中有三点思考:BIM到底是成果还是技术?怎么样完善建筑信息模型?怎么样应用好BIM?
在这里讲一下数字化和信息化的异同,信息化主要是被动的方式,它是借助于计算机或者网络,将人们的各种活动进行收录和传递,它主要体现在信息的协同、集成的共享,但是它对信息的收集是缺乏的。数字化主要体现在主动,就是主动地把各类的信息转变为数字维度,再通过信息化的传播方式加以传播。
智能和智慧有什么区别呢?我们认为智能是一种看得见的动作,比如说把传统的人工通过智能方式进行替代,它相当于是把人的能力进行延伸。智慧是把我们看不见的脑力进行延伸。
这里对工业化、数字化和管理能力做了一个思维导图,核心是两点,一是智能化可以提高生产能力,二是数字化可以提升管理能力。
技术和目标,它们有一个逻辑关系,现在有好几个概念,包括数字化、工业化、智能化、绿色化,我们认为绿色化是最终的目标,底层的逻辑是基于数字化,通过工业化来进行发展,借助智能化的生产建造方式,最终实现绿色化。
第二部分谈谈建造的智能化。
我们讲智能建造,就必然有这个要求,那一定是要求效率高、质量安全是可控的,成本相对要优,还要实行节能减排,实现绿色低碳。
作为一个比喻,智能建造如同人的人体,我们的算力是大脑,数据是血液,通讯和一些管理通讯的手段是我们的神经中枢,机械的建造方式是骨骼。
我们讲万物互联是数字化的基础,借助于数字化增强产业的基础,实现智能化。现在在很多工地讲智能建造,用了很多终端,比如无人机、数据采集设备,包括一些安全头盔、智能影像、延迟摄影,都是一些数据收集的手段。同时,智能建造要有工业化的思维,向数字化进行转型。工业化的思维就包含了建筑产品的标准化、技术的智能化、采购的区块化,还有管理的智能化。通过从规划、设计、生产、施工、运维和拆除这6个维度和阶段,把建筑业的数字化、智能化进行完整的闭合和交圈。
(见PPT)这是中建科技讲的REMPC五位一体,全生命周期的数据采集和应用,为业主的使用交付一个数据集。
这是我们在广州的项目,当时做了一个相关的研究。
第三部分讲一下智能化的建造。
中建科技是中建股份的二级子公司,也是中建集团技术平台、投资平台和产业平台。这里讲几个案例:
一个是深圳新能源的汽车产业园区,这个项目总共分两期,右边是一期,左边是二期,整个项目最高结构高度151米,项目主体结构采用钢框架+ 现浇核心筒结构,外维护体系是采用外挂墙板,水平结构是采用预制空心楼板和预制叠合板,地下室有3层。
第二个是工业代表的上楼项目,叫坪山生物医药加速器项目,这个项目总建筑面积68万平方米,最高的一栋塔楼196米,建成之后是坪山第一高。
这个项目也紧挨着生物医药加速器项目,总建筑面积25万平米,主要也是一个生物医药的工业上楼项目,因为过去两三年我们集团在工业上楼这个产品维度上应用的案例和场景相对较多,研究也相对较多,下面我主要针对工业上楼产品中间的智能建造应用进行一个简单的汇报。
首先是REMPC五位一体管理模式,就是把研发、设计、生产、招采+施工5个环节打通,在企业内部也是把这5个维度作为公司内部的5个部门,把数据拉通。
第一步是通过BIM技术,建立项目的基本载体,通过轻量化的BIM设计,传统的BIM设计,它的模型量是很大的,不便于上传云端,它对电脑的算力要求也比较高,也不方便一些业主领导和各个参建单位查阅,所以首先要对模型进行轻量化,只是把相关方需要的信息上传平台,在云端或者在线下把所有数据进行储存。
第二,通过数字化的模型建造,还可以进行一系列的模拟,包括施工平面的布置模拟、整体施工进度的模拟,还有非标的或者工人不熟悉、班组不熟悉的构建吊装的模拟。当时在这个项目上有很多新型构建,新的吊装工艺工法,当时也是通过数字模拟的方式,对项目的管理团队和作业班组进行了交底。同时还可以对复杂的施工节点进行模拟,当时这个项目有一个在华南地区首创的装配式环梁的工法,当时这个复杂节点一共有160多处,对每一处都做了BIM模型的模拟,模拟之后再通过BIM模型出具相关的节点图,在工厂把相关的钢筋笼做好,在现场直接吊装,极大地减少了工期。
第三个是建造过程中的数字化模型仿真模拟,这里面很多企业都在应用了,我们强调的是数字孪生,你手中有一个BIM模型,借助现在的AR技术,可以用pad或者其他移动终端,在现场查漏补缺。确保你的建模跟现场相互符合。我们现在尤其是在机电板块,基本实现了三全BIM:全员、全过程、全专业,出5部分的图纸:水暖电+管综+地下室预留预埋。
第四个板块是建立了一个建筑全生命周期的信息传递汇总和储存追溯机制。数据化的前提就是要有数据收集,我们在后端有数据处理的平台,我们叫中国建筑信息化平台,在项目的前端就要把装配式构建以及各类洁具、卫浴进行相关的编码,把这些信息输入到终端的BIM模型中,在建造的过程中通过不同的颜色可以知道这面墙是完成了还是没有完成。
第五个板块是实现以工程大数据为核心的智慧管理,包括质量和安全方面。我们现在有很多安全管理人员、质量管理人员,他们收集到很多的数据,现场检查到一些质量安全的问题,通过平台大数据的处理能力,我们就可以判断出来,比如说质量在什么环节容易出问题,在哪些部位容易出问题,安全在什么时段、在什么分项工程里面容易出问题,通过数据的收集汇总到后台,通过大数据的分析,就可以有针对性地增强质量和安全管理的力量,确保现场是可控的。
基于大数据核心,还可以进行智慧的商务管理。以中建系统为例,我们有很多在建项目,也有很多二级单位,不同的项目有不同点,也有相同点,通过基层数据的收集,我们就能够快速掌握相同类型、相同部品的单方造价,不管是成本还是收入都能及时掌握。而且通过大规模的分供分包的供应商库,也可以便于我们快速优选供应商。
同时我们还会对现场的形象进度,包括现场的施工状况进行数据采集。我们在现场还有很多智能建造的管理设备和终端,包括一些VR设备,以及一些塔吊监测、远程监控,通过这些信息的收集汇总到后台,便于决策。
在工厂端,我们也联入了智慧建造平台,实时可以对工厂的施工加工情况进行监控,包括从原材料到智慧产线,再到后期的材料存放场所,再到运输过程,都有一个直接的监控,到后续项目要交付之前,我们再通过智慧的工程测绘设备,对整个工程现场进行侧实现了外观质量可控、测绘精度可控。
在这个项目建造过程中,我们也是应用了钢筋绑扎机器人、涂装机器人、抹灰机器人,因为这个项目的主体结构是钢结构,在钢柱上还用了一个钢柱自动焊接机器人,通过这些智慧手段的应用,践行智能建造。
同时,这个项目为了践行绿色低碳,整个项目的临建区屋面满铺了光伏板,这个光伏板基本上可以满足整个项目的照明和60%的空调用电,而且我们也是用了光储直柔设备在项目上配备了一台大容量光伏调节器(储能电池),在白天基本上电是超发的,到了夜间再从储能器进行电力的使用。
第四部分,智能化的创新。
我们讲用新质生产力推动建筑业的智能建造,首先是技术要实现革命性的突破,包含了我们的技术路径、关键的技术、建造的方式、构件的生产方式,最终实现机遇幸得标准化、模块化、新型工业化的智能建造技术体系。我们的生产要素需要创新性的配置,包括智能化的设备、工厂化的生产、机械化的建造。在智慧应用方面还要应用互联网、大数据、人工智能的实时管理,最终实现建筑业的高质量发展。
这里面我们提出一个概念,就是通过结构的底盘,就像造汽车一样,对于建筑物而言,我们的结构就是一个底盘,在这个底盘之上,它可以承载装饰、围护结构、机电机构。首先要确保这个底盘是标准化、通用化的,在这个底盘上面承载的方式,可以通过原化的设计、多元化的变化,来实现不同的功能需求和外立面的多样组合。
传统的建造是从图纸设计、工地生产到辅助安装,图纸设计和使用都是割裂的,现场只是按图施工,至于是否是一个好的产品,是否满足需求,一般是不会关注的。但是现在要建造人民满意的房子,就需要智能化的设计、智能化的制造、智能化的建造,是以产品思维来进行通盘考虑。
这里也是有一个方法论,首先是要了解这个项目的需求,先对需求端进行调研。以我们几个工业上楼项目为例,我印象非常深刻,这几个项目都是我们采用EPC方式承包的,这个项目的方案就是由中建科技进行实施的,所以这个项目方案非常关键,工业上楼的项目,建设单位对需求不是很明确,因为以后的使用方不是建设单位,使用方是后面的承租单位,所以首先就要搞清楚招商的问题,后续这个产业、业态入园,或者入园企业,它的需求是什么?这里一般就有两种类型,一种是定制化的,比如说已经有企业明确了意向,可以进行定制化的设计。但是现在很多工业上楼项目,大部分都是入园企业不明确,这时候我们就采用广谱化、柔性设计、弹性可变。首先大概的对这个园区进行规划,它是重型生产还是轻型的,它的生产业态是电子产品还是一些传统的生产业态。以新能源项目为例,当时这个项目的厂房区是L形布局的,单体的长度是80米,L形连起来是160米,我们调研了新能源上下游中轻型的业态,基本上他们的产线不会超过120米,因此160米是可以满足需求的,两边还可以配置一些办公和辅助的生产用房。
我们现在强调要实现像造汽车一样造房子,我们企业现在有一类新的产品,在深汕有一个大的工厂,以前我们这个装配式建筑都是构件化的,就是一个一个构件,你是做一个阳台、做一个凸窗、做一个飘板,现在整个行业在向模块化转型,在模块化领域更能践行智能制造。一个标准层就是由几个模块吊装组成,过去在工厂生产构件,现在把构件生产完之后,再有一个总装车间,把不同的构件总装成模块,最后把模块吊运到现场安装,这对传统的建筑方式产生了很大的颠覆。
这里讲几个我们的设计实例。这是我们之前的一个工业上楼项目,这里强调的是柱网的标准化,我们强调结构底盘。从右边看,不管它是轻小型的生产产线,还是重型的,它的柱网是不会变化的,变化的是里面的产线和空间的布局,这样实现柔性可变,便于以后建设单位去招商和承租,也便于招商承租之后一些承租方的变化,实现弹性可调。同时我们还有一系列的相关构件,尤其是在工业上楼建筑产品里面,我们还是建议采用大跨度的空间。在深汕的一个厂房,用装配式的混凝土,最大跨度已经达到18米,中间没有次梁,整个净空控制得也很好。我们的工厂有大量的构件生产,通过工厂的实践,也可以反哺我们的设计理论。
(见PPT)这是针对不同的工业上楼项目,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,我们有不同的对应的方案和方式。我们讲智能建造,前端就是智慧化的设计,设计一定是要起到引领作用的。
同时对整个建筑的立面也是分了不同的档次,有幕墙的,也有外挂板的,还有传统涂料腻子的,根据业主单位不同的诉求来进行匹配,这样就实现了先有一个结构底盘,把结构底盘造好,再往上承载,不管是外立面还是水平结构,或者是机电系统,最终实现多样化的,满足业主需求的建筑产品。
(见PPT)这是我们对不同柱网下对现浇和预制做的对比,这里面的对比主要是主材的对比,措施费时这样一块没有对比。我们现在的传统现浇和装配相对比,装配的材料用量,尤其是混凝土量和含钢量,一般都会比传统现浇高一些。它优在它的措施费,它不像传统建造方式一样进行大规模的支模和带水作业,现场相对简洁、美观,而且更容易实现工完场清。
以上就是我对智能建造和智慧化建造的一点浅显看法,感谢各位领导。