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BIM技術為智慧建造提供技術支撐,推動行業轉型升級。

BIM學者

I 一個專業的BIM圈子

加快推進以BIM數字化技術為基礎的產業網際網路平臺建設,融合應用感測器網路、低功耗廣域網等技術,全面提升智慧建造資訊化水平;研究建立與智慧建造相匹配的產品、施工、設計BIM整合設計等標準體系,為推進智慧建造提供全面的技術支撐,推動行業轉型升級。

3月4日,在廣東順德碧桂園鳳桐花園專案工地上,一臺粉紅色“高個子”智慧隨動布料機矗立在施工作業面上,這個專案所有樓棟的標準層都是這款機器人泵出的混凝土澆築而成的,累計作業量已超過2。2萬立方米;在8號樓一層通道處,樓層清潔機器人迎面緩緩而來,自動執行施工現場小石塊與灰塵清理工作,所過之處地面變得潔淨如新……

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外牆噴塗機器人在作業

今年2月初,住房和城鄉建設部門在全國範圍內確定了7個智慧建造試點專案,要求加大智慧建造在工程建設各環節應用,儘快探索出一套可複製可推廣的智慧建造發展模式和實施經驗。鳳桐花園專案位列其中,這是碧桂園集團全資子公司廣東博智林機器人有限公司(簡稱“博智林”)首個建築機器人商業應用專案,也是目前國內率先引入建築機器人並批次應用於工程建造過程的試點專案。人和建築機器人相互協同造房子,這種有些“科幻”的場景,在這個工地上已成為現實。

混凝土布料、地面研磨、牆面噴塗……“機器人建房”夢想照進現實

中國擁有世界上大的建築市場,建築業是我國國民經濟的支柱產業,2020年約佔我國GDP份額的26%左右,但整體大而不優。中國工程院院士丁烈雲就曾表示,我國建築業創造了諸多世界領先,同時也面臨著產品效能欠佳、資源浪費巨大、安全問題突出、環境汙染嚴重、生產效益低下等問題。同時,現今從事建築行業的農民工老齡化嚴重,用工荒、用工成本上升等問題持續加劇。

建築行業亟須尋找實現高質量、可持續發展的突破口。當前機器人正處於創新突破的重要關口,相關技術的不斷突破將進一步賦能傳統產業,包括建築行業。讓“機器人建房”,繁重、重複、危險的部分工作由機器人來完成,這是不少行業人士的一大夢想。碧桂園集團董事會主席楊國強就曾多次表示:“過去是工人在地盤走來走去,未來是機器人在地盤走來走去,我們要像生產汽車一樣在工地生產我們的房子。”

博智林公司目前有7000多名員工,其中研發人員4000多名,包括一大批來自國內外的土木工程、機器人、人工智慧、數字化等領域的優秀人才。公司成立兩年多來,與清華大學、香港科技大學等知名高校開展產學研專案、人才聯合培養、專案聯合申報等方面合作,與華為、達索、埃森哲等知名企業合作共建特種機器人產業生態。

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博智林科創大廈

截至2021年2月26日,博智林在研建築機器人及智慧產品近50款,已遞交專利有效申請3042項;已獲專有技術授權984項,其中發明專有技術262項。目前博智林已形成混凝土施工、混凝土修整、砌磚抹灰、內牆裝飾等12個建築機器人產品線,適用於大多數現澆住宅、PC裝配式住宅、工廠、公共建築等建築型別。針對市面上缺少建築機器人行業可用的核心零部件的現狀,博智林堅持核心技術自主研發,深耕機器人伺服、感測器、導航、視覺、軟體五大核心繫統,自研的鐳射雷達多項指標達到行業領先水平。

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室內噴塗機器人

博智林機器人公司相關負責人介紹,建築機器人施工相比人工具有獨特的優勢,標準化施工可以極大地提高生產效率和質量,同時保障施工過程的安全性,達到綠色、安全、環保、優質的綜合效果。比如,外牆噴塗機器人可用於高層住宅或商業建築外牆面的自動噴塗作業,沒有傳統作業的高墜風險,最大噴塗效率可達300m /h,安全又高效。

“揚塵少了很多,磨得快,還很乾淨!”在鳳桐花園地下車庫作業現場,一名工人在平板電腦上一鍵下發任務,高約1。7米的地坪研磨機器人隨即開啟自主作業,遇到柱子等障礙無需人工干預即可自動轉向,地面在下方磨盤打磨下很快變得光滑如鏡面,沙塵被全部收進後方的集塵袋中,再也看不到灰塵瀰漫的場景。據介紹,以1000㎡施工面積計算,傳統施工需要3-4名工人連續工作8小時才能完成,但採用地坪研磨機器人只需要1個人,7個小時即可完工,效率提升近3倍。

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混凝土施工機器人作業中

依託碧桂園豐富的應用場景,博智林建築機器人產品在研發過程中透過嚴格的工地測試應用不斷迭代完善,過程繁複而艱辛。博智林混凝土施工機器人產品線負責人曲強博士,在產品研發過程中曾長時間跟團隊成員泡在工地,在廣東夏日烈日暴曬下變成了大家口中那位“黑黑的博士”,胳膊上的“熊貓手”讓人印象深刻。

“工地的環境複雜多變,沒有任何經驗借鑑,也無法預測,我們只能泡在工地上請教經驗豐富的施工工人,搞清每道工序背後的原理,經過無數次試驗,才能做到讓機器人靈活自主應對工地複雜的現場情況。”曲強說。

去年9月25日,首批9款43臺建築機器人在順德碧桂園鳳桐花園專案舉行交接儀式,以建築機器人為核心的人機協同作業施工體系正式在一線投入使用,開啟實戰模式。截至目前,鳳桐花園專案已累計進場各類機器人20多款50餘臺。

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樓層清潔機器人

截至2021年2月,公司已有28款建築機器人及智慧產品進入工地測試,並有18款機器人在佛山鳳桐花園、海口國興安居房(PC裝配式專案)、萬寧興隆湖畔二期(PC裝配式專案)等超過15個專案中開展商業化試點應用,累計應用施工達80萬㎡,“機器人建房子”引領的建築行業革命正在到來。

推進全週期資訊化、數字化,搭建先進的智慧建造整體解決方案

凡是進過建築工地的人們,對於繁雜的工序、複雜的現場、粗放的管理會有直觀的感受。在如此複雜的空間裡,讓機器人像人類一樣智慧地工作,實現兼顧效率、質量、安全、環保、成本等要素的精益建造,用“比登天還難”來形容也不算誇張。即使研製出了聰明的建築機器人也未必能達到目的,如何透過資訊化、數字化技術將不同的建築機器人與施工環節一一匹配,並且系統整合起來完成整棟樓的施工任務,才是重中之重。

鳳桐花園專案透過BIM數字化系統應用,結合物聯網、雲計算、大資料技術,採用無人機、BIM整合設計最佳化、BIM協同平臺等7大類產品21項應用,把建設一棟樓的每一道工序細化拆分,實現建築工程專案全生命週期的智慧化和資訊化,實現建造方案視覺化、專案管理數字化,提高建造過程的安全性以及建築的經濟性、可靠性。

在專案智慧指揮中心,工作人員面對大螢幕點選滑鼠,專案任一樓棟、任一樓層、任一位置的工程細節都能以平面或三維檢視來直觀呈現,能遠端監控任一專案工地上建築機器人的實時狀態,並遠端對機器人下發工單。

作為全球首家嘗試大規模、系統性地研發及應用機器人來提升建築工業化水平的企業,博智林透過兩年半時間的全力奔跑,公司已經實現了建築機器人從自主研發、小批次生產到工程測試、工程服務及批次化商用,並進行了全面的端到端規劃及實踐,構建了完整的全週期閉環,成為全球領先的智慧建造與建築工業化整體解決方案提供商。

中國科學院院士、清華大學人工智慧研究院院長張鈸教授表示:“碧桂園集團在短短近三年時間裡,針對BIM、裝配式建築和建築機器人領域投入了大量的研發資源和人才,開展全面的研發,目前已經交付了大批次的機器人,已走在了全國乃至世界智慧建造和建築機器人領域的前列。”

推動世界建築科技發展,貢獻智慧建造的中國方案

當前,科技創新正在重塑全球經濟結構。機器人是“製造業皇冠頂端的明珠”,其研發、製造、應用是衡量一個國家科技創新和高階製造業水平的重要標誌。智慧建造與建築工業化協同發展,代表了建築業高質量發展方向,已經成為世界建築業大國不斷加大投入、積極探索的最前沿領域,特別是建築機器人應用前景廣闊、市場巨大,已經成為全球建築業的關注熱點。

博智林在建築機器人、智慧建造方面的佈局探索,很好地契合了國家戰略、行業趨勢和市場需求。同時,碧桂園已有29年房地產開發建設經驗和2000多個專案,2020年在建面積約3億平方米,此外還有擁有行業少有的全產業鏈資源優勢,這都為建築機器人提供了豐富的落地試驗應用場景。

作為智慧建造的引領者,2020年11月,博智林受邀與中國建築標準設計研究院等單位發起成立中國工程建設標準化協會建築機器人專業委員會,開展建築機器人相關標準的編制、建築機器人標準體系的構建等工作。截至目前,博智林已主導編制了《智慧施工升降機》、《外牆噴塗機器人》2項團體標準,並經廣東省建設科技與標準化協會發布;主導編制的《自升造樓平臺》、《建築工程智慧清潔機器人》、《建築工程室內實測實量機器人》等團體標準正在審查或立項中,為行業轉型升級貢獻經驗智慧。

近日,碧桂園集團創始人楊國強呼籲國家大力支援建築機器人及智慧施工裝置研發應用,支援相關核心零部件和關鍵技術的重點攻關;加快推進以BIM數字化技術為基礎的產業網際網路平臺建設,融合應用感測器網路、低功耗廣域網等技術,全面提升智慧建造資訊化水平;研究建立與智慧建造相匹配的產品、施工、設計BIM整合設計等標準體系,為推進智慧建造提供全面的技術支撐,推動行業轉型升級。

2012年11月以來,我國大力推動機器人科技研發和產業化程序,國家也出臺多項利好政策,新基建加速數字化、智慧化與建築施工現場深度融合,我國建築產業現代化正進入“快車道”。中國建築業協會副會長劉錦章表示,數字化轉型是推動建築產業高質量發展的重要途徑,從“中國建造”走向“中國智造”是中國建築業發展的大勢所趨。

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