“滴答、滴答,請注意,正在作業……”11月15日,在廣東省東莞市鬆湖明珠項目工地上,粉紅色的地坪研磨機器人正一邊播報語音安全提示,一邊穿梭作業着。
鬆湖明珠項目總經理劉宇明告訴記者,與傳統人工作業模式相比,機器人的工作效率更高,帶來的揚塵污染更小,有效保障了施工人員的健康安全。
近年來,在數字技術驅動的新浪潮下,諸如地坪研磨機器人等數字化設備層出不窮。通過與人工智能、5G、大數據等新一代信息技術的深度融合與創新應用,數字建築已成爲産業轉型昇級的核心引擎。在政策、技術、産業等多重因素驅動下,建築業數字化正快速邁向一個全新發展階段。
【前沿技術助力,智能應用顯身手】 何爲數字建築?《數字建築白皮書2021》指出,所謂數字建築,是基於數字孿生理念,全面運用5G、BIM(建築信息模型)、物聯網等前沿技術,實現建築的全過程、全要素、全參與方的數字化、智能化,從而構建項目、企業和産業的平臺生態新體系。
一直以來,中國建築業都面臨着産品性能欠佳、資源浪費等問題,因此,在産業數字化背景下,智能應用研發漸成行業共識。
據瞭解,鬆湖明珠項目中所使用的機器人均由廣東博智林機器人有限公司生産製造。依據産品綫劃分,該公司研製的建築機器人已有近50款,且大多爲解决行業痛點而生,其中18款已投入商業化應用。“以往墻面油漆噴涂環節只能依靠人工,像膩子打磨、油漆噴涂都會彌漫濃重的粉塵和有害氣霧。”博智林助理總裁王克成舉例介紹,使用室内噴涂機器人,可實現底漆、面漆等水性材料的全自動噴涂。僅需半天培訓,工作人員就能快速上手,遠程操控完成作業。
事實上,博智林研發的建築機器人不僅將建築工人從繁重的工作中解脱出來,還極大提昇了施工質量與效率。
例如,測量機器人工效爲人工的2.5倍以上,測量精度在1毫米内;通過機械臂,地磚鋪貼機器人能够精準實現地磚的抓取和放置,保证地磚平整度達0.5毫米;樓層清潔機器人可清掃石頭、碎塊及灰塵,清潔覆蓋率達90%……
除了硬件的高科技,不少智能建築軟件也在建築業數字化轉型中大顯身手。
位於侏羅紀世界努布拉島的假山瀑布,是北京環球影城度假區的標誌性景觀之一,這一令人震撼的場景便是中建二局安裝公司大量的使用BIM技術搭建而成的。
只見在BIM工程師寧涣昌的電腦屏幕上,橋架、風管、電纜等設備變身一條條“絲綫”,按照1比1尺寸比例嵌入軟件。面對盤虬卧龍的管綫布局、縱横交錯的框架搭建,工程師們只得以亞毫米的精度“抽絲剥繭”,將一根根綫纜連接到設備終端,最終成功將實際誤差縮小在3厘米以内,實現了燈光、音響、設備的精準安裝。
“BIM技術之於機電施工,就好比X光之於外科醫生,利用BIM技術可以形成可視化模型,就像給建築‘拍片子’。”寧涣昌對記者説,“在我看來,數字化賦能,確實讓我成爲一個更懂建築的工程師。”
【全週期可視化,安全管理好保障】 工程項目建設不僅標準繁多、要求嚴格,而且參與人員數量規模較大,現場管理難度極高。實現高效率施工作業,大多依賴於項目管理人員的組織管理能力。
然而,人爲管理能力再强,也常有鞭長莫及之處,更難免有百密一疏之時。以數字賦能全生命週期管控的智慧工地系統適時出現,使得管理者更加“耳聰目明”,成爲破題利器。
走進安徽碳鑫科技有限公司焦爐煤氣綜合利用項目部辦公室大廳,迎面是一塊綜合看板大屏,包括現場人數、工種統計等實時管理數據,一目了然。
“安全生産始終是項目建設最重要的目標,智慧工地最重要的作用就是實現了在綫安全管理。”項目經理聶磊説,該系統能够快速準確地對數據進行處理識别,並可進行全天候、全流程、全方位的監管,極大减少人力投入。
比如,當施工人員進出工地時,智慧工地系統都會自動“刷臉”智能核驗人員身份信息。對於連續長期未進場人員,系統將自動予以凍結,註銷其入場權限,再入場時需重新進行入場安全培訓。
“我們將視頻AI算法與工地監控相結合,提供安全帽、反光衣、非施工人員越綫等多種智能識别算法,可實現對工地上‘人的不安全行爲’的自動化、智能化監控。”項目部信息化實施人員説,“若有工人未佩戴安全帽,系統後臺會自動抓拍並實時報警,管理人員通過手機等設備就能進行管理。”
爲工程項目鎖上“數字安全鎖”,安全帽智能化昇級亦不可或缺。在中交四航局南沙横瀝項目現場,工人們佩戴的智能安全帽格外引人注目。
“智能安全帽的後方安裝有感應裝置,當工人們戴上它進入施工區域時,我們管理人員能實時掌握工人的動向。”項目部黨支部書記林烏殿介紹稱,智能安全帽還具備實時語音對講功能,發生緊急事故時,施工人員可長按安全帽上的SOS一鍵求救按鈕,相關人員收到求救信息後可鎖定該工人位置,實施快速救援。
除了“人的不安全行爲”,“物的不安全狀態”也是導致意外傷害事故的重要原因。
近年間,背靠專業化的技術團隊,數字建造技術和産品提供商品茗股份在塔機安全輔助技術等核心技術研發上取得突破,擁有多項發明專利。其中,塔機安全監控管理系統尤其得到用户認可。
“由於塔機結構龐大、穩定性較差,且伴有高空作業,一旦發生意外,極有可能造成重大損失,因此安全管理不容忽視。”品茗股份硬件産品總工康凱説,當塔吊過載、風速過大、傾角异常時,監控管理系統會自動采用智能防碰撞技術,通過降檔、降速等措施保证塔吊安全,並第一時間將隱患信息推送給相關負責人,以此將安全事故遏制在萌芽狀態。
據介紹,品茗塔機安全監控管理系統目前已應用於超過85000臺塔機,在北京大興國際機場、中國西部科技創新港、科威特國際機場等項目中均有落地應用。
【强化緑色導向,瞄準“雙碳”未來】 根據中國建築節能協會統計,作爲碳排量“大户”,中國建築全過程碳排量占全國碳排量的比重超半數,其中建築材料占比28.3%,施工階段占比1%。
“建築運行每年還要排放20億噸以上的二氧化碳,因此大力减少建築領域碳排放,需要大幅改變目前建築業各環節的理念與方法。”中國工程院院士江億指出,能否更快更好推進建築數字化,直接影響着“雙碳”目標實現進程。
由中建八局承建的吉林北山四季越野滑雪場,是國内首個大體量人防洞室改擴建而成的四季越野滑雪隧道,也是數字化低碳建築的“新名片”。
“原人防洞無完整圖紙資料,給我們施工帶來不小阻礙,像洞内截面變徑就多達52處,擴挖過程中也存在坍塌和涌水情况。”中建八局技術工程師郭海岩在接受本報采訪時表示,爲解决這一問題,施工團隊專門使用三維激光掃描儀,確定需要爆破的具體位置,精確洞室開挖運出量,並將爆破的18萬立方米花崗岩作爲回填材料,極大减少項目建設和使用所帶來的能源消耗。
不僅如此,爲盡量少佔用原有自然景觀,施工團隊利用數字化模型設計,從山體中“鑿”出衆多使用空間,並將鋼構件加工區、拌合料加工區等設置在室内,節約用地超1500平方米。
同時,施工團隊還利用BIM技術將室外雪道與實際山地地形融合,藉助模型演示,將24種2400餘顆苗木移栽至植被低覆蓋區域。據統計,項目利用BIM技術,共完成對復雜洞室的設計優化方案200多項,解决4215處碰撞問題,减少鋼材浪費約56噸。
隨着城市建築更新加快,許多工業用地和設施在二次利用過程中,往往需要進行環境風險評估和污染治理。藉助數字技術,提高風險評估與修復技術的智能化水平,爲施工用地污染治理提供瞭解决方案。
“怎麽才能把現場數據前後鏈接起來,像一個自動化工廠一樣?”帶着這個問題,2019年,北京建工修復公司成立“智慧修復職工創新工作室”,致力於構建大數據平臺,以求實現環境智能修復。
據介紹,大數據平臺的“生態環境數據管理系統”利用物聯網技術,通過傳感器、攝像頭、手機等終端設備,實現對項目全過程的實時監控、智能感知與數據采集。透過中控室大屏幕,整個項目的運行情况一覽無餘,覆蓋修復工程的全生命週期,真正滿足全鏈條技術要求。
“技術要適應需求,更要超越需求,實現修復技術的數字化、可視化、智能化,這是我們未來攻關的重要方向。”北京建工修復公司副總經理李書鵬説,“我相信,不久的將來,會有更多的智慧化成果應用在環境修復的不同場景,依靠數字技術爲産業發展賦能。”
【數字藍圖繪就,産業轉型正當時】 “當前,中國正加快部署推進新基建,培育壯大數字經濟新動能,中國建築業迎來戰略發展機遇期。”中國社會科學院“一帶一路”國際智庫專家委員會主席趙白鴿表示,“在此背景下,如何抓住數字化轉型的發展機遇,在新技術、新製造、新基建和新業態等方面取得突破,成爲建築業搶佔未來發展制高點的必然選擇。”
鼓勵建築業數字化轉型,營造“産業+數字”的安全健康新生態是關鍵。目前,多地已提出具體舉措,力求産業轉型行穩致遠。
例如,江蘇省提出要加快推進BIM技術在規劃、勘察、設計、施工和運營維護全過程的集成應用,實現工程建設項目全生命週期數據共享和信息化管理;廣東省提出要加强“機器代人”等應用場景建設,企業購置、使用智能建築專用設備符合條件的,可按規定享受投資扺免企業所得税政策;浙江省進一步强化數字化引領,提出要加强物聯網、大數據、雲計算、人工智能、區塊鏈、城市信息模型(CIM)和5G等在建築領域的集成應用……
數字化時代,客户需求個性化、信息化和工業化深度融合,也對建築企業的角色定位提出新的要求。
“推動建築産業數字化,要以客户個性化需求爲出發點和歸結點,因爲客户體驗决定了未來産業發展趨勢。”復旦大學特聘教授黄奇帆預測,由於産業發展邏輯由零和競争向生態共贏轉變,數字建築服務商等新角色將成爲産業核心。
中關村智慧建築産業緑色發展聯盟理事長刁志中分析,未來,建築企業一方面可向運營服務商轉型,另一方面可轉型爲代建服務商,爲有土地資源的企業不僅提供物理實體建造服務,同時還提供數字虚體建造服務。
與此同時,建築産業數字化轉型離不開數字化專業人才支撑,需要加强人才培養和儲備。
近日,上海城建職業學院土木與交通工程學院已正式更名爲數字建造學院,這是上海同類院校中第一家以“數字建造”命名的學院。“未來企業需要的是複合型人才,從學校角度説,需要培養更多適合當前大環境、能靈活應用數字建造技術的學生。”院長劉亞龍介紹,去年學院已嘗試開設建築工程技術專業(智能建造方向),學習内容涉及雲計算、物聯網、區塊鏈等,受到不少學生家長歡迎。
中國職業技術教育學會會長魯昕認爲,教育部印發的《職業教育專業目録(2021年)》涉及19個專業大類,覆蓋了數字建築所有場景。“從微觀層面來講,新版職業教育專業將致力於服務數字智能建築、智慧城市管理與智慧城市人才培養。”(劉樂藝)