5天就能蓋好一層樓，建造效率大幅提高，而蓋樓所需的工人卻在大幅減少，能節(jié)省60%的人力，這便是“造樓機器人”的神奇所在。
日前，山東省首臺套“天蟬”住宅施工機器人系統在青島落地，這也是全省首臺“造樓機”。該系統在主要工序中的智能裝備化率超過60%，可以實現將傳統的建筑施工工序例如混凝土振搗、鋼筋綁扎、澆筑養(yǎng)護等集成整合，一體化推進施工生產。7月11日，青島早報記者來到膠州市中云街道黃埠嶺片區(qū)棚戶區(qū)改造項目現場，探訪“天蟬”的與眾不同。
01高效
5天蓋一層樓節(jié)約六成人力
7月11日上午，記者來到黃埠嶺片區(qū)棚戶區(qū)改造項目，還未走進施工現場，便能看到幾棟樓體已經拔地而起。在3號樓外，可以看到樓體頂部包裹著藍色“箱子”，這個“箱子”還在樓體的外立面緩慢移動著。而整個施工現場，并沒有工地該有的繁忙與嘈雜，而是井然有序，為樓體施工的工人也不多見。
“這個藍色的‘箱子’，就是中建八局自主研發(fā)的新一代住宅施工機器人系統，名叫‘天蟬’。”中建八局四公司黃埠嶺片區(qū)棚戶區(qū)改造項目技術部經理陳澤鋒介紹，黃埠嶺片區(qū)棚戶區(qū)改造項目是這套新一代住宅施工機器人系統在全國的首次落地。
記者走近樓體，可以看到這個藍色“箱子”內含乾坤。“里面包含混凝土振搗機器人、整平機器人、鑿毛機器人、覆膜機器人等十幾種智能裝備，在智能控制系統的統一調配下，實現協同作業(yè)�？梢园阉斫鉃橐粋�將傳統的建筑施工工序集成整合起來的‘箱子’，這個‘箱子’可以覆蓋整個施工作業(yè)面，并實現自動爬行。”陳澤鋒介紹，在“天蟬”系統內部，不同分工的自動化機器人被懸掛在空間頂部的精密軌道上運行。與此同時，施工人員則在底部輔助作業(yè)，與機器人協同合作，共同完成放線、鋼筋綁扎、支模、澆筑、振搗、養(yǎng)護等各項施工工序，實現流水化作業(yè)。待本層施工任務完成，“天蟬”系統僅用1小時即可準確爬升至另一層，實現工序的循環(huán)往復，直至整棟樓完成建造。“外觀上可以看到的紅色立柱，就是‘天蟬’自爬升系統最頂部的支撐柱部分，它克服了傳統爬升方式誤差適應性差、支點無法同步受力、埋件倒運困難等行業(yè)難題，1小時頂升一層，可調節(jié)50毫米誤差。頂升過程由同步控制系統控制，避免不同步頂升。系統的應用，同等條件下可以減少六成的人力投入。”陳澤鋒介紹，該套系統的成功應用將用工量縮減60%以上，工期縮短約30%，施工速度最快可達5天蓋好一層樓。在降成本方面，用鋼量不到傳統造樓用鋼量的五分之一，直接成本能夠降低80%。
02安全
遮風擋雨施工不怕惡劣天氣
“在以往的建筑工地上，尤其是高樓的外立面施工，屬于高空作業(yè)，施工安全是重中之重。”項目執(zhí)行經理劉興林表示，如今用了“天蟬”住宅施工機器人系統之后，他們心里就踏實多了。“外側的圍護體系和上部的折疊天幕，組成了作業(yè)圍護系統。通過掛架與圍護體系包裹在樓梯外圍，有些高空作業(yè)項目直接被機器人取代，大大降低了工人施工的危險性。”劉興林介紹，面對惡劣天氣時，系統頂部的折疊天幕可覆蓋整個作業(yè)面，將暴曬、暴雨等惡劣天氣隔離在外面，為內部的施工工人提供舒適的作業(yè)空間，同時也為建筑成品質量養(yǎng)護提供可控的環(huán)境條件，改善混凝土的養(yǎng)護環(huán)境。“上有遮風擋雨的天幕，下有圍擋，工人在里面吹不著風、淋不著雨，只需要手持‘平板’就能指揮造樓機工作。”劉興林說道。
“用上造樓機器人后，我們工人可以少出力了。而且在這個‘箱子’里干活，也不愁日曬雨淋，就像在室內干活一樣，很有安全感。”幾名建筑工人說道。過去要完成一層樓的施工，傳統方式是將外圍的爬架進行“加高”，即向上再加設一層腳手架，同時拆除已建好樓層所有的鋁模板等材料，通過人工搬運或利用塔吊運往新樓層，耗時費力，而且危險。造樓機器人的出現，不僅節(jié)約了施工所用材料、人力，還給了工人滿滿的安全感。
03集成
內含五大系統和十多種機器人
“天蟬”住宅施工機器人系統集輕量化、模塊化、裝配化、平臺化、智能化、綠色化于一體，是一款整體頂升集成建造平臺，主要由“天蟬”自爬升系統、“天成”分布式智能施工系統、“天構”輕量化作業(yè)系統、“天盾”作業(yè)圍護系統、“天測”智能監(jiān)測系統五大系統組成。
記者跟隨施工人員走進樓體，在施工現場可以看到振搗機器人、整平機器人、鑿毛機器人、覆膜機器人等十多種機器人及智能設備。“這些系統作業(yè)基本全部由機器人完成，可實現全流程標準化施工，施工質量更是標準可控。這些智能建造機器人都被整合在這個‘箱子’的標準化集成基座上，系統在主要工序中的智能裝備化率超過60%，配合智能布料系統、高精準放線系統、自動噴淋系統、物料提升系統、智能監(jiān)控系統，可高效協同完成建設目標。”陳澤鋒說道。
“目前‘天蟬’系統中有5個裝備集成基座，11個桁車，讓智能裝備可以在不同軌道中靈活變軌，無障礙自由行走，覆蓋全部作業(yè)面。該系統還首創(chuàng)了‘天成’分布式智能施工系統，采用標準化構件設計與模塊化拼裝模式，可以像拼積木一樣輕松實現安裝、拆卸，可以適應不同形式、不同大小的作業(yè)區(qū)域，并且能周轉利用，助力資源節(jié)約與環(huán)境保護。裝備集成基座采用標準化接口，可擴展接入各種智能裝備，同時懸掛式裝備在作業(yè)時可以最大程度降低建筑機器人自重對樓板的損傷，實現‘零負載’作業(yè)模式。”陳澤鋒介紹。
04智能
“智慧大腦”實時監(jiān)測管理
如果說這些系統和智能設備是“天蟬”的“四肢”，為了能保證“四肢”的高效工作，就離不開“大腦”的精準調配。“‘天蟬’系統的高質高效運行，除了因為它有靈活的‘四肢’，還得益于它智慧的‘大腦’。我們團隊綜合應用了BIM、虛擬現實、物聯網等技術，自主研發(fā)出智能控制系統，組成了它的‘智慧大腦’。而且，在實體工地建設的同時，我們還會在虛擬世界通過搭建虛擬數字模型，實現對項目的實時監(jiān)測與管理。比如項目進展、施工進度，甚至哪些工序正在進行，都可以在控制系統里一目了然。”中建八局工程研究院院長馬明磊介紹。
由于“天蟬”住宅施工機器人系統內部還設置了多個傳感器，在造樓機的監(jiān)測屏幕上，可以實時查看造樓機的運行狀態(tài)，比如造樓機承重點受力情況、支撐系統的垂直度、鋼平臺的水平度及現場風速風向、溫濕度等。“一旦出現異常、偏差超出預定安全值，就會自動報警。”陳澤鋒說，在整個系統中設置了多款智能傳感器，可自動化全過程測量，將數據上傳云端，集成在“天測”智能監(jiān)測系統中，實現可視化實時監(jiān)測與危險預警，確保施工過程的安全。
05幕后
攻堅8個月“天蟬”終問世
“天蟬”住宅施工機器人系統的成功落地，離不開幕后優(yōu)秀的研發(fā)科研團隊。
為了研制“天蟬”住宅施工機器人系統，中建八局秉持自主創(chuàng)新的原則，組建了一支由10余位博士和50余位工程師組成的研發(fā)團隊。團隊歷經8個月的持續(xù)攻堅，最終讓“天蟬”住宅施工機器人系統成功問世。研發(fā)過程中，中建八局采用自研的技術平臺和產品平臺，通過模塊復用和算法集成，大幅提高裝備產品研發(fā)效率，降低開發(fā)及制造成本。記者了解到，目前一臺套“天蟬”住宅施工機器人系統的制造成本大約在400萬元，目前只在青島膠州市黃埠嶺片區(qū)棚戶區(qū)改造項目3號樓進行了試點應用，效果得到驗證后，未來有望在更多住宅樓建設上大面積推廣使用。
“‘天蟬’住宅施工機器人系統全部過程采用的是非人工直接操作的手段，可以讓住宅建造實現效率提升和質量保證，它的整體建造質量其實是可以通過免檢的，能讓老百姓真正住上滿意、安全的好房子。這是山東省發(fā)布的首臺套住宅施工機器人系統，應該也是行業(yè)邁出的第一步，得到了住建部和省住建廳的關注。”中建八局四公司負責人丁灝表示。目前，山東省內諸多城市和建筑業(yè)企業(yè)已率先探索，深度推進智能建造的發(fā)展，以綠色、低碳的建造方式引領行業(yè)變革，開辟出經驗可借鑒、可推廣、可復制的發(fā)展模式。而“天蟬”住宅施工機器人系統的出現恰逢其時，是傳統住宅建造領域的一次突破性革新，它作為更先進的生產工具，通過綜合應用數字化、智能化建造技術，升級建筑行業(yè)的生產形式，把人從基礎建造工作中解放出來，推動產業(yè)工人隊伍由“操作型”向“技術型”轉化，為建筑業(yè)轉型升級提供了有力借鑒。“我們希望通過應用‘天蟬’，升級行業(yè)生產組織形式，推動產業(yè)工人素質提升，從而帶動建筑業(yè)整體發(fā)展。”提及未來的發(fā)展愿景，丁灝說道。
/鏈接/
黃埠嶺片區(qū)即將換新顏
此次應用“天蟬”住宅施工機器人系統的膠州市中云街道黃埠嶺片區(qū)棚戶區(qū)改造項目，是一項改善民生、優(yōu)化人居環(huán)境的重要惠民工程，是貫徹城市規(guī)劃、落實城市規(guī)劃的重要舉措，是西部城區(qū)有機更新的強勁動力，能夠切實改善居民工作生活環(huán)境，為片區(qū)乃至整個街道的經濟社會發(fā)展提供有力支撐，對于城市更新和城市建設有著重大意義。
黃埠嶺片區(qū)棚戶區(qū)改造項目位于膠州市中云街道，總投資約19億元，項目總占地面積7.76公頃，東西長328米，南北長276米。項目規(guī)劃建筑面積20.31萬平方米，主要包括13棟24至26層住宅樓，3棟1層服務用房，設置地上地下停車場，建設綠地、花壇和廣場等公共設施。
黃埠嶺片區(qū)棚戶區(qū)改造項目建設是響應國家城市更新行動的重要舉措，將建成一批高品質保障性住房，一改原有棚戶區(qū)臟亂差的局面，對改善居民生活環(huán)境，提升周邊配套水平及城市品質有重要意義。此外，項目以“天蟬”住宅施工機器人系統為核心，利用數字化技術賦能設計、生產、施工和驗收全過程，并應用了模板智能加工生產線等多種機器人和設備，形成了建造過程全場景的智能建造群體工地。
/延伸/
智能建造青島先行
“天蟬”住宅施工機器人系統的亮相與使用，只是我市建筑行業(yè)智能建造的一個縮影。
作為全國首批24個智能建造試點城市之一，近年來我市加速建筑業(yè)與數字化、智能化先進技術的深度融合，按照“政策有實效、試點有實景、科技有實用、產業(yè)有實體、企業(yè)有實力”的工作導向，推動建筑業(yè)高質量發(fā)展，一批智能化設備、技術得以應用推廣。
2023年，市住房城鄉(xiāng)建設局等16部門聯合印發(fā)《青島市建筑業(yè)高質量發(fā)展行動方案》(以下簡稱《行動方案》)，以推進建筑業(yè)高質量發(fā)展為主線，以工業(yè)化、數字化、綠色化轉型為方向，推動建筑業(yè)實現質的有效提升和量的合理增長，為建設新時代社會主義現代化國際大都市貢獻住建力量。
《行動方案》中對未來發(fā)展目標進行明確：到2025年，全市建筑業(yè)總產值達到4500億元，全市300億級建筑集團突破5家，100億級突破12家，特級(綜合)資質企業(yè)達到20家。加快推進智能建造和新型建筑工業(yè)化協同發(fā)展，建成智能化工廠20個，創(chuàng)建智能建造示范項目100個，打造5個建筑產業(yè)互聯網平臺和3個國家級裝配式產業(yè)化基地，裝配式建筑占城鎮(zhèn)新建民用建筑比例達到50%以上。
《行動方案》對“智能建造”進一步明確，要從積極構建智能建造發(fā)展體系、提高項目建設數字化水平、大力發(fā)展裝配式建筑、推動產業(yè)集聚化發(fā)展等方面提高行業(yè)工業(yè)化、數字化發(fā)展水平。
智能建造是建筑業(yè)高質量發(fā)展的必然趨勢和轉型升級的重要抓手，這已成為行業(yè)內的普遍共識。2022年11月，住建部將24個城市列為首批智能建造試點城市，以科技創(chuàng)新推動建筑業(yè)轉型發(fā)展，青島位列其中，成為全省唯一入選的試點城市。
其實，早在2021年，青島便開始推行“智慧化工地”建設。市住房城鄉(xiāng)建設局出臺相關政策明確青島智慧化工地的建設標準、評價標準和接口標準，按照八大類、76項應用細項，采取A級、AA級、AAA級分級建設及應用管理，不同的級別對應不同的智慧化水平。青島也因此成為全國首個財政資金支持智慧化工地建設的城市。
經過多年探索，青島不斷完善智慧化工地的頂層設計，制定了“1333N”智慧化工地管理服務平臺二期建設方案，“1”是一個業(yè)務全集成、數據全共享、管理全覆蓋、過程全監(jiān)管的一體化平臺;第一個“3”是牢牢錨定“標準化”“數字化”“智慧化”三個發(fā)展方向;第二個“3”是聚焦質量、安全、文明施工三大業(yè)務板塊;第三個“3”是打造政府、企業(yè)、項目三級管理體系;“N”是多維度、多場景的聯動應用。
截至今年5月末，全市近3000個項目接入智慧化工地監(jiān)管平臺，打造A級以上智慧化工地182個，其中AAA級工地23個。在數字化的加持下，青島許多工程建造場景發(fā)生了顛覆性變化，建筑工業(yè)化和智能化正在成為現實。
本版撰稿觀海新聞/青島早報記者楊博文
攝影觀海新聞/青島早報首席記者孫啟孟 |
