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01/22
2018

新建造:工业化建造

新建造即工业化建造。通过数字建筑实现现场工业化和工厂工业化,使图纸细化到作业指导书,任务排程最小到工序,工序工法标准化。将工程建造提升到工业制造的精细化水平。

建筑的施工过程与制造业相比,有着建造周期长、单体体积大、过程不可逆(或可逆成本极高)、受环境影响大等特点。传统的建造方式在生产效率、成本控制、产品质量等方面与制造业有着巨大的差距。

数字建筑将消费者、开发商、生产、物流、施工等单位整合在一起,通过软件和数据形成建筑全产业链的“数字化生产线?#20445;?#36825;条“生产线”将工厂生产与施工现场进行实时在线连接与智能交互协作。如图所示,实现工厂工业化和现场工业化,两厂(场)联动,工厂工业化基于标准化、流程化,可实现构件?#23433;科?#30340;大规模、柔性化生产。现场工业化好比是 “装配?#23548;洹保?#36890;过计划排程到末位到小时(甚至分钟)、任务执行最小到工序、“图纸模型”细化到构件的工业化手段实现精益建造。通过工厂与现场的一体化,将实现全产业链的协同,建造过程提升到工业级精细化水平,达到浪费最小化、价值最大化,精益求精的目标。

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图:工业化建造示意

  • 基于工序级末位计划,实现全过程精益建造

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图:精益建造场景示意

整体建造方案和总计划在设?#24179;錐我?#32463;确定,进入实体建造阶段后,数字建筑调度系统将整个施工计划结合建造条件和工艺工法库进行逐级拆解细化直至达到工序级任务包(包含作业指导书、作业辅助程序及自检程序),并基于智能算法将任务包进行自动排程(精确到小时级),然后依照排程顺序及约束条件向各个工作单元推送任务包,在执行过?#35752;?#21160;态反馈执行情况,并自动智能优化后续任务包、调整排程,向各个工作单元推送新任务包。

每项任务开始之前,作业人员会通过智能穿戴设备,利用VR、AR、移动终端等以动态可视化的方式查看作业指导书,学习和掌握?#31185;?#37096;件图、工艺工法、资源需用清单等;对于一些复杂节点或危险性?#32454;?#30340;作业,作业人员先进行作业模拟,再进行作业操作,以规避实施中的作业风险。作业指导书中包括保?#32454;?#39033;任务的质量关键要素、安全注意情况等辅助信息,保?#32454;?#20805;分的精细施工作业准备。

在每项任务执行时,作业人员在作业指导书基础上,利用作业辅助程序完成毫?#20934;?#30340;精确作业任务,大大提升作业效率与质量。任务执?#22411;?#25104;后,系统通过现场传感和自检程序进行自检,自动向调度系统返回任务执行情况。并通过对进度计划PDCA实施过程的实时跟踪,及时发现偏差,采取有效措施纠正偏差,确保实现进度目标。

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图:现场工作作业示意图

现场调度系统接收任务完成信息后,根据任务完成情况智能决策是否需要?#38498;?#32493;任务的排程做出必要的调整。同时会将本次任务的数据进行分析及结构化的归档,不断完善工艺工法库等,并形成建造过程大数据。现场调度系统的云端智能算法通过积累的数据可以不断的进行自我学习与进化,让现场调度系统更加智能,建造过程更加精益。

  • “厂场一体化”实现全产业链协同与柔性生产

数字建筑是融合了工厂生产和现场施工的一体化“数字生产线”。通过智慧调度系统可以充分链接工厂与施工现场,以现场工业化施工驱动工厂工业化生产,通过工厂生产,实现节能、环保、提质和增效,通过现场工业化施工,满足个性化施工及建筑的定制需求。通过厂场一体化最终实现全产业链协同与柔性生产。

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图:厂场一体化场景示意

在新设?#24179;?#27573;交付的数字化样品,按照施工要求,进行充?#32440;?#26500;,以达到指导施工和生产的要求。

在建造准备阶段,智慧调度系统基于客户个性化需求,快速实现对工厂产能、项目现场资源的模拟试算,并自动进行任务智能排程,自动生成相关联的生产、运输、施工任务,并按任务之间的搭接关系,分发给相关单位及责任人。

施工现场通过工序级末位计划驱动项目施工现场的流水线作业,并联动工厂工业化的生产线,分析工厂物料、模具等资源,智能进行排产和生产调度,并生成物料采购计划、备料清单等。基于模型,加工数据可无缝传递到数字化加工设备,如数控机床、3D打印机等,进行自动化的数字加工和柔性生产。各个工厂的生产进度及质量状况都时时反馈到智慧调度系统,由智慧调度系统智能判断是否需要调整生产任务。

运输调度任务由智慧调度系统根据工厂、施工现场现状自动生成,并将运输任务发送给相关的运输单位。运输单位在进行装车时,通过扫描RFID或二维码,对运输物?#26041;?#34892;识别和确认。运输调度系统对构件的运送过程进行全时跟踪,可实时获取运输车辆位置及运输物品信息,对运输过?#35752;?#20986;现状况,导致部分构件进场延迟、物品与配送计划不符?#20219;?#39064;根据装配方案分析对现场的影响,并计算出最优调整方案,将对现场施工计划的影响降到最低。

现场施工作业以任务包的形式由系统现场调度进行统一管理。构件、?#31185;?#37096;件送达现场后,通过智能终端进行进场验收,并及时反馈给作业人员施工作业任务包,在施工作业前,施工人员可以通过VR等方式熟悉装配工艺、质量要求等,施工中,可利用智能化设备进行精密安装与质量检验,提高安装效率与精度。现场施工装配完成后,完成情况不仅会反馈到现场调度系统形成作业闭环,同时还会反馈到智慧调度系统,由智慧调度系统判断是否调整后续的生产、运输、安装调度工作,从而形成从构件、?#31185;?#37096;件的使用到生产、运输的闭环控制,实现两场/厂联动。

  • 虚实融合的智慧工地,实现智能作业与高效管理

数字建筑通过对施工现场人员、机械、材料、环境等生产要素信息的实时采集与感知,并与云端的虚拟工地相互?#25104;洌?#23454;时互联。通过对数据进行分析?#29616;?#21033;用人工智能进行科学决策,通过各种智能设备对施工现场进行联动执?#26657;?#26500;建虚实融合的智慧工地,对各种问题与风险进行主动预警和预测性作业,让施工现场作业更智能,管理更高效。

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图:智慧工地示意

现场所有人员都将穿戴智能设备,以虚实场景融合的方式进行工作。通过智能设备可进行身份识别,确认其身份并授权进入某些区域进行工作。通过智能设备接收工作任务包,进行可视化技术交底,学习掌握标准化的工艺工法,并基于末尾计划将工作细化到小时。通过智能设备可追踪和分析人员的活动轨迹和分布、以及人员行为是否具备危险性等,并可进行智能预警和干预,使人员工作更安全和高效。

现场所有的机械都配有远程控制和传感模块。远程控制模块负责接收调度系统传递来的任务包,按任务中的操作指令及控制参数进行精准作业。传感模块实时采集设备的运转情况、负荷能耗情况,并将每一个操作指令的执行情况及时回传,由调度系统智能分析设备运行状况是否符合任务包要求。若有偏差,调度系统将综合分析各种因素,将最优方案推送给远程控制模式,调整设备工作状态,?#32929;?#22791;更高效的运?#23567;?/span>

现场所有生产材料和待装配的构件、?#31185;?#37096;件等,?#21363;?#26377;电子标签。这些电子标签是现场材料与虚拟建造场景中材料匹配的ID,一方面通过人员穿戴的智能设备的感应和现场各种传感器的感应,详细记录材料的进出场、进场检验、场内物流、使用、质量检查等情况,另一方面可以快速查阅材料全过程资料,使材料管理更智能,使用更精益,质量更有保证。

通过施工现场的各种智能感知设备,实时采集和获知施工现场的噪音、污染、扬尘,以及周边环境的变化等情况,并在云端进行分析与决策,一旦发生异常情况进行主动干预或预警,与人员、设备等进行联动,使施工现场环境更文明和绿色环保。

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