世环通小程序

机施集团数字化智能施工技术探索和实践

   日期:2022-12-01    
上海市机械施工集团有限公司副总裁、总工程师贾宝荣、贾总为大家分享的课题是,
机师集团数字化智能施工技术探索和实践。
大家聊天区,
掌声欢迎。
这已经打开了,
您这边可以直接开始。
的,
谢谢主持人。
接下来由我来跟大家交流一下这个钢结构方面的这个智能化数字化的建造技术,
也是以我们集团最近的一些案例作为一个工程的背景,
主要分五个方面进行一个交流。
第一个是数字化的实况设计,
第二是数字化的加工制作,
第三是高精度的数字测控。
第四是智能的施工技术。
第五个是我们的智慧管理平台上面的一些探索。
那首先我想简单的一两分钟把我们公司的情况做一个简要的这个介绍。
我们是上海技术集团,
是上海军工的下面的全职子集团,
应该是有六十四年的这个发展历史。
主要的业务板块是钢结构一体化方面的,
还有这个市政基础设施方面的。
因为今天主要交流的是钢结构。
那我们在监控我们的监控办公,
在我们的江苏的海门,
也有这样的一个大型的加工基地,
年产能能达到十五万吨。
我们钢结构板块也是在国内,
也是最早承担这个,
大型钢结构工程的施工企业之一。
在国内的话,
四百米级的,
包括六百米级的一些超高层,
像广州电视塔跟上海中心大厦都由我司来承建。
目前在建的这个超三百米级的应该有五栋左右的超高层正在施工正在施工。
大瓜杜板块,
体育场馆、交通枢纽,
超级工厂等等,
也是一些众多的一些工程的一个案例。
接下来对五个主题分依次进行一个介绍。
第一个是数字化深化设计,
主要分了这几个方面。
第一个前期策划我们都知道一些大型的复杂的工程,
前期策划非常之重要,
尤其是结构比较复杂,
界面比较复杂的一些工程。
所以我们做一些大型的工程之前,
我们会往往通过一些数字化的前期策划,
来完成相关的工作,
使得效率更加高效工作更加扎实。
首先对结构的形式我们进行一个研究,
尤其是一些非常紧张重要的政治工程。
往往可能从效果图开始,
我们可能就要做一些配合,
做一些施工方案的一些策划。
那这个时候可能对结构上面的研究,
配合设计院也,
方案单位也,
做一些研究。
对一些主要的结构体系,
包括一些这个工作量,
进行一些策划,
为我们的施工方案的主要技术路线制定和方案的这个实施。
去做一些打下一些基础。
第二个就是提高我们的沟通效率。
因为有了数字化的这样的模型的方法跟模拟的方法,
我们可以加快各专业的一个协同,
加速方案的一个落地。
第三个就是指导我们的工程准备,
也就是我们的施工的数字部署。
围绕我们的厂部流程,
界面的管理,
专业的施工都可以做一些数字方面的部署。
第五个就是各专业的一个整合,
在我们的数字化的这样的一个模型里面,
我们可以做这样专业的整合,
为我们的管理体系效率的提升搭建一个共享共享的平台。
右面这张图实际上就是我们之前应该是目前在建的临港顶尖科学家会堂的原来的一个方案,
一点零版本。
现在呢可能是实现了十四到二点零的版本。
我们做的大量的前期策划工作,
然后方案就基本落地。
而且现在方案进行调整以后,
我们再做了这样的一个前期化的工作,
现在施工已经接近于收尾的过程状态。
第二个就是正向设计。
我们都知道数字化的这个深化设计,
实际上用模型的正向的这样的一个设设计是是比较合适,
也是现在的设计的一个主流的方向,
对于我们施工企业来讲,
实际上我们也是在掌握这样的一门专业技能。
从概念方案到协调各专业这种综综合模型的这个审核,
到施工的模型的交集,
这个实际上是全过程的这样的一个一个一个一个一个路径。
到右边是我们做的两个一个方案。
当然工程不是很大,
但是整个的正向设计的路径是完全打通的。
第一个是临港的滴水湖的这样的一个滴水湖的一个会议中心,
从效果图到方案到施工图,
到深化设计,
到工厂制作到现场的这个施工竣工验收。
只花了大概大概三到四个月的时间,
也是功效功效非常之高。
第三个是数字方向,
这个本身就是作为钢结构来讲,
是必须要做的。
也就是我们所谓的深化设计,
围绕设计的这个图纸,
围绕着我们设计的对节点的一些构造方面的要求,
我们会对每一个复杂的机型进行一个精准的方向,
将我们的三维模型,
然后再进行构建的零件级的拆分,
同时能够匹配我们的建造工艺,
以及我们的一些方案方面的选择。
尤其是节点构造方面的选择,
为后续的这个施工以及加工做一个基础。
第四个就是参数分析。
参数分析也是数字化应用的一个非常重要的一个一个方面。
在设计里面应用很多,
其实对我们这个深化以及施工也带来很大的便利。
这边有一个例子,
就是我们现在在做的临港的冰雪之星的滑道,
还有三个滑道,
初级、中级和高级。
这个滑道它实际上是个双曲的这样的一个一个一个一个结构,
上面是浇混凝土,
下面是我们的钢筋桁架楼层板,
再下面是我们的一个框架的这个结构。
那由于双曲的这个结构的形式,
导致我们的楼层板的是双曲,
也要处于一个双曲的状态才能离开这样造型,
所以非常的复杂。
我们通过参数化的分析,
对三个滑道的双曲部位进行一个数字化的分析。
所以拆解出我们能够用平板的方式能拟合作这样的一个底膜的造型。
所以做了这样大量的一个分析,
最终得以让这个方案得以实施,
用在框架结构上面。
通过七星钢的方式,
阶梯这个基金刚的方式,
再结合我们的这个参数化确定的楼层板,
最终拟合住这样的一个双曲的造型,
为滑道的混凝土的施工奠定了一个非常的基础。
第五个是专业管理。
对结构施工来讲,
其实相连的专业界面非常重要。
例如普京的钢结构,
钢结构跟幕墙,
以及这个钢结构跟内脏等等,
界面非常复杂,
尤其也尤其是一些细部的节点构造,
跟我们的界面工艺以及施工的这个先后顺序都有关系。
这里举了一个例子,
就是目前在建的浦东的大科技院,
也就是我们上海的大科技学院。
在浦东的在浦东他的这个螺旋的这个结构,
楼层的楼梯结构,
它的顶部跟平台之间非常复杂。
由于你们有进行的钢结构,
也有大量的钢筋的一个穿射跟卯固,
包括跟混凝土的这样的一个织膜跟胶的关系非常复杂。
所以我们也是通过这个数字的这样的一个核模,
已经模拟来最终确定了这样的节点构造以及施工的先后顺序。
这是在建的顶级科学家会上,
我们对钢结构幕墙屋面进行了全过程的整合,
以及全过程的这个供需的推演,
确保了复杂的这个结构与幕墙以及屋面之间的这样的一个合理的工序工艺的这样的一个施工。
喂,
快速的这样的一个施工,
打下了一个基础。
在钢结构跟内脏的一个配合上面,
在顶尖科学会上也一样,
它的这个会议的中心的体系比较复杂。
里面的一些股价体系,
某种程度上也是一种钢的转换体系,
量也比较大,
结构也比较复杂。
所以我们也是用了这样的一种多端一体化的这样的一个数字化的管理方法。
对一些复杂的龙骨体系,
从设计到施工,
做了一系列的这个数字化的这样的一个工艺的二十万方面的安排,
为内装的板块,
大单元的板块的安装。
应该说是也是也是奠定了这样的一个前期工序的一个基础。
第六块是数字输出。
数字输出用的也可能会比较多,
尤其对一些复杂的钢结构的一些造型,
钢结构,
异形钢结构和功能钢结构的一些特殊加工的一些控制的一些点位的坐标也,
进行一个实现的输出,
为加工的一些定位。
包括现场安装的一些定位来打架的一个基础。
最后一个就是工艺研究。
我们以目前在建的奉贤新城的在水一方项目为例,
这是一个有双层薄翘的这样的一个结构体系。
因为薄翘我们都知道,
是纯混凝土施工,
它的模板体系会非常的复杂,
尤其是在双曲,
而且曲力会比较小的地方,
处理是非常难的。
那我们也运用了这样的前面讲的参数分析的方法,
再结合我们的工艺来制定这个组合的模板的方案。
目前我们也是对一些特别复杂的区域,
我们进行了这个用三d打印的这样的一个模板的方式,
来实现双曲难度最大的一些体系。
这也是我们对公用数字化这个工艺研究方面做了一些探索。
目前可能也制定了六块左右的区域在做三d打印的这样的一个模板的方案。
第二个想介绍一下整个数字化的加工制作方面。
第一个就是整个的一个套料的管理,
我们整个建工钢构来讲,
整个加工制作就是在数字化智能化建造方面也做了大量的这种探索和应用。
目前可能有接下来几个方面。
第一个就是数字化的套料管理,
整个也是用这个sigma软软件来进行一个全数字化的这个套料管理。
包括数字化的这个制造工艺方面,
我们的智能焊接云管理系统以及信息化模拟预定系统,
对一些复杂的进度要求较高的一些构建进行这个出厂前的进度的验收,
还有仓储管理。
基于这个数字化仓储管理的这个二维码信息管理,
对所有的构建的这个状态进行全过程的这个管理。
再加上七个方面,
也是第一个是我们数字化下料切割,
我们也是引进了这个这个激光激光的这个切割切割生产机器,
同时带零件喷码的功能的这样的一个机器,
做到了这个切割跟喷码的这个一体化。
当然我们现在也是在联合一些这个智能建造的,
包括机器人单位在研究我们的零件下料、切割跟破口的,
以及这个堆放的一体化的这样的一个工作站。
这个目前也是处于这个这个这个过程当中,
也是接下来是一个研发的一个重点。
对于一些零件,
因为这个工艺它牵扯的这个人力跟物理资源图也比较多,
而且很多是重复的这样的一个劳动。
所以我们要研究这样的一个临近不可切割工作站来弥补或者提高我们现在的一个功效。
在焊接设备方面,
也是做了一系列的研究。
因为我们钢结构的制作,
它的整个的一个标准化的设计,
收建筑的这种造型也,
这个建筑的这个设计理念也,
它的结构的形式的标准化程度还不够。
所以所以目前还没有完全做到这个完全的这个流水线生产。
但是在我们一些一些一些比较相对来说有规定的,
或者是在一些相对能够进行流程性生产的一些构建。
制作方面,
我们也是引进了,
或者是在在准备采购一些数字化的这个制造的一些装备。
因为我们桥梁板单元的装焊角一体流水线,
目前我们也是在在研究和准备投入之中,
以及我们龙门市的这个焊接机器人等等。
这些应该在是接下来的这个这个数字化制造装备方面会投入。
现场的话,
这个焊接的这个设备,
其实这两年进步也非常大。
我们在公司在早在十多年前就已经应用到一些工程当中,
包括整个上海中心的升级行价轨道式的这个全位置焊接机器人。
跟上海中的阻尼器,
长五米多的这个这个焊缝,
五公分厚的板的这个焊缝一次焊接成型,
以及我们空山中环这个双枪焊接机器人,
十几米的汉风的一次焊接成型。
当然这个是轨道式的,
所以应用场景还是相对比较有限。
那目前的话我们也是采购了采购了这个几台。
我们现在叫爬壁焊接机器人,
它对这个功放的适用性应该是更强,
可以在一些复杂的一些区域或者工况条件下能够完成作业。
这也是最新一代的这个现场案件的这个机器人。
接下来可能在这个重大工程中进行实践,
在进行研发的一个那喷涂装备机器人,
我们也进行了这方面的研究。
因为喷涂喷涂的这个环境大家都知道,
不是特别的。
所以能够如果能够用机器人来代替这个人工或半自动的这种喷涂,
无论是它的这个效率,
还是对对环保的这种这个提升都有比较重要的推动意义。
所以我们在京东钢构厂里面,
去年前年我们做了销量大量的研究。
目前工艺上面应该是可以打通。
但是在一些技术环节,
效率方面以及这个稳定度方面,
我们还需要做进一步的这个探索和研究。
这个可能也是在工厂制造方面的一个比较专题的研究跟推进能力。
最后一个就是特种设备。
我们早在做这个上海市阳光谷的时候,
就已经围绕着这个一些改进的这个机器人的切割,
做了大量的这个研究。
到现在我们做一些异形的复杂的钢结构的节点也,
包括杆件的加工也,
以及机器人的切割也。
我们现在可以完全可以做得到。
第一个是我们的这个t v的机器人,
右边这个案例是我们目前已经基本积极尾声的上海市区丰台上海市区丰台。
这是一个圆柱形的三角形的网格体系,
是一个悬挂结构,
对整个方管的方管的构建。
我们采用双师双璧的自动焊接,
这个生产线能够加工成型。
然后通过我们t v切割机器人进行这个切割,
再通过我们的半自动化模具进行进行组装,
最终完成一个个的节点以及我们的杆件到现场完成一个高精度的这个拼装。
那目前项目做的是非常的这个成功,
跟我们数字化的这种这个设备的性能,
跟这个它的能力是分开的。
第二个的话,
我们也是在探索一种叫高刚性的加工机器人。
就老早以前我们的构建要机加工也,
要到一个比较大的机加工中心去做。
也就是说要进行一个构建的搬运。
那我们换一种思路,
现在是想做一个这种这种轻便型的,
但是只不过是高刚性的加工机器人,
就是构建不动用高端加工机器人的移动来完成他的这些特殊部位的一个机机加工的这样的一个施工。
这个也是在研究的这样的一个过程中,
这样可以提高我们整个构建加工的这样的一个效率。
第三个想介绍一下高精度的数字测控在施工领域里面,
测控或者是测量的要求,
应该说是比较高,
尤其是钢结构,
它有一些高精度的这个要求跟拼装精度的要求。
所以我们围绕着这个数字测控,
我们有一些这个高精度测控,
也有些数字化方面技术的探索。
第一个是立项工程,
在一些城市更新项目或者既有结构的提升改造项目,
往往都属于这一类的范畴。
我们以目已经建成的上海八万人体育场的这个提升改造为例,
做了一系列的这个立项工程方面的这个全过程的探索跟实践,
因为巴巴人群上是一个既有的结构。
但是由于这个世纪杯的一个需要,
所以需要向内旋转十六点五米的这个结构来达到这个四g v的要求。
所以基于基于源于基于的结构进行结构的这个提升。
所以需要对原结构进行一个高精度的测控是吧?
所以我们现场进行了这个三维扫描建模,
然后这个深化设计进行再到我们加工机器人的这个切切割组装到现场的整个的一个安装。
这个是整个架构的这样的一个流程。
这是当时的这个三维的一个高精度扫描,
也是获得了这个快速,
获得了整个一个既有结构的一个状态。
对于一些复杂的节点部位,
需要加固的点位,
我们再用手持式的扫描进行一个精度的这样的一个细度的一个一个一个补充,
然后再再进行一个深化模型的这个建模。
因为扫出来的这个节点是基础结构的精准节点,
再进行建模,
再形成加工模型。
最终到工厂。
我们要刚才讲的t v这个机器人进行一个数字化的一个切割,
再到现场拼装基本上是严丝合缝,
能够完全达到我们设计的一个加固的这样的一个要求。
然后这个就是节点的数字化建模,
包括相关性的这个解析,
以及机器人的这个切割到这个局部的一些机加工,
到现场的一个到包装发运。
第二个就是质量交合方面,
我们可以用这个数字化的高精度测控进行一个质量交合。
那这个也是上海体育场八万人体育场的一个改造。
我们的拉锁的锁夹,
它的要求非常高。
我们对加工完成的产品进行三维扫描,
来检测它的精度是否达到我们的物这个规范的一个要求或者设计的要求。
如果说是有偏差,
我们再进行加工,
进行一个路径的这样的一个调整。
所以说浦东足球场把普通足球场已经完成了。
当时对内丫鬟以及完成的这样的一个锅盖的结构的状态进行了一个三维扫描。
我们的中丫鬟整个测下来的精度应该做做的非常。
正负十五毫米,
也是为后续的屋面跟幕墙的施工奠定了这样的一个质量的基础。
那方案优化也可以来做。
当然这个也是基于既有结构,
这是上海中心顶顶部的这样的一个阻尼器材是吧?
当时可能要做一些舞台系统的一些规划,
我们配合做了一些方案的工作,
也是对整个结构的建筑形态做了一个高精度的这个扫描。
然后在扫描的基础的模型之上,
我们进行这个方案的这样的一个一个编制以及优化。
最终能够达到我们业主想要的这样的一个舞台的这样的要求。
变形监测。
那我们以前做变形监测可能是对一些控制的点位,
做一些变形的监测点或者测量点来得到我们的一些变形的数据。
那现在的话,
我们实际上可以用我们高精度点云的这个方法来获得我们并行的整个的一个控制点位,
或者是这个关键点位的一些数据。
这也是效率上面其实也是有提升。
包括这个完整度上面也是可以比之前得到大的提升。
那这个是杭州的航空智能律中心。
我们对于马鞍型的这个不该污蔑钢结构在卸载前后做了这样的一个鼎人扫描。
对于它的并行的这个趋势,
做了这样的一种分析。
最后一个是自动测量。
之前我们的测量实际上都是是靠靠这个全战役也去去去测。
但是他的这个数据的反馈,
他没有做到完全的这个线上的实时反馈,
可能就要靠这个去报,
靠靠人力去报。
然后再通过这个计算分析口再进行一个回馈。
所以在我们整体安装的时候,
这种数据的采集回来的相对滞后,
对整个效率的提升实际上是不利的。
我们在香港持续封导,
我们首次尝试了这样的一个机遇,
就是h r pass的全自动测量,
整个测量的效率提升了有六十倍,
也就是全线上的这样的一种测量跟数据的反馈。
测量的准确率也是也是也是百分之百,
这个是我们在现场的做了一系列的这个全自动测量的一些一些工艺,
跟我们的整体提升的这个系统监测系统是是是集中在一起。
第四个就是智能的建造技术,
对现场的施工技术来讲,
我们知道整体安装技术可能是应用的最早现在也是在得到很大的这个推广应用之中。
因为本身整体上基础就是基于机械、液压、电器、计算机控制,
包括这个现在的这个屏幕、传感器,
通五g通讯技术为一体的计算机控制,
控制的整体安装,
系列化的这个控制的施工技术。
也解决了安装的一些安全,
包括精度控制性上面的一些难题。
总体来说有整体提升、整体下降、整体轻盈顶推,
包括自平衡顶推等等。
这样的一种整体安装的这个技术,
它的这个精度也是非常高的,
基本上可以控制在这个两三毫米左右。
第一个整体提升,
我们已经提升完成,
结构接近尾声了。
刚才上海临港的冰雪之星钢化工程,
整个钢物盖就是钢网架结构七千五百吨,
完了分了四十,
提升完了四十,
提升两三四五分区进行提升,
总提升重量达到七千五百吨,
每次提升达到一千八百吨左右。
是一个倾斜的,
雾面的提升,
应该来说施工的效果非常。
这个是我们十月十五号完成了一次新的提升。
在上海的徐汇阿里滨江港,
机构两千两百吨三十米的一个提升,
是梯形结构中型钢结构顶部的一个整体的一个提升。
一一天内完成,
施工的效率也是非常的高,
精度也是非常。
这个是上岗时期的风采,
我们是对悬挂结构应该是首次首次实现了这个整体的累整体累积提升。
在地面拼装累积提升提升到一百三十六米的高度,
分三次累计提升。
这也是悬挂钢结构的整体,
提升了这个首次应用就是施工过程中的一些进展图。
第二个就是整体下降。
我们在座的这个浦东机场工业楼跨磁浮跟两号线。
因为在既有运行线路上方是无法进行施工,
所以我们在这个在端部的楼前高架的上方进行异味的这个整体拼装。
然后通过这个高位的龙门架的平移,
结合整体的下降工艺完成两次,
完成了这个南北林廊连廊钢结构的这样的一个整体安装,
应该效果非常非常之。
也是得到了这个机场指挥部的高度认可。
第三个就是整体集成,
就是整体提升下降、顶升等等。
在一个公司上进行一个整体集成。
上海中心签订的这个主力器,
我们分别就完成了三个这样的一个动作的这个集成。
首先是顶升对质量箱的底部进行顶升,
完成了底部的这个质量箱体的高强螺栓的这个施工,
然后再提升完成了资产质量下的相良的拆除,
然后再下降,
让质量相比跟底部的电物流系统进行一个高精度的这个对接。
所以在狭小的五百八十米的高空,
狭小的空间之内,
完成了一千吨阻尼器的一个高精度的这个拼装。
跟这个高精度的这个对接施工,
还有整体牵引在一些复杂的工况条件之下,
尤其是一些桥梁的高架结构,
这个是当时虹桥商务区临街国展的人,
两层人行布朗。
因为他要下穿高架这个上跨这个小涞港河,
所以其他的施工工艺很难实施。
所以我们采用了这样的整体牵引的这个技术,
完成了这样的一个复杂工况条件下的桥梁的这个施工,
还有自平衡顶推,
这种自平衡的这种技术。
对制作无反推力的这样的一种技术。
我们完成了这个昆山中环的跨空跨这个沪宁高架,
空山中环的这个三千吨的桥梁的一次颈椎成功。
实际上在整体的施工的领域里面,
就目前的计算机控制系统应该来说相对比较成熟。
然后我们目前也是在这个基础上进行一个整体技术的升级迭代。
要引入这个数字原生的技术,
来对我们整体的安装的技术进行一次提升。
就目前我们能力提升里面对数据的集成,
对数据的控制应该是做的比较。
但是对对整个集合模型工艺以及实物场景的这样的一种虚拟的这种真实施工技术的应用还不不够。
所以我们接下来可能对整体的安装技术在这方面进行一个整体的集成跟技术提升。
最后一个三d打印。
三d打印实际上跟我们今天探讨的这个钢结构方面还不是最强相关。
但是作为我们技术集团,
研究了多年的这样的一种技术,
实际上对我们配合这个三钢结构的一些辅助技术上面,
实际上是有非常大的应用应用情景。
我们目前是有一有一台这个三d打印的中心,
工作的范围可以达到十五乘四米乘一点八米。
我们也完成了上海及外地多做这个桥梁的这个三d打印。
就是三d打印的一些技术原理,
这边就不多讲。
这个是去年前年完成了整个成都成都的一个三d打印的一个桥梁。
我们在上海的桃浦完成了一次三d打印的跨度最大的一个桥梁。
这个是成都的,
在福建泉州,
我们有一组三d打印桥梁,
这都是全国三d打印桥梁上面的一些突破。
第四第五个方面就是智慧管理平台。
就目前的整个钢结构方面,
支付管理平台的应用也是越来越多。
因为技术也,
管理也,
这个对数字化的这个依赖性,
或者是对整个技术管理的系统的集成性是越要求越来越高。
所以我们在一些项目上面,
尤其是在西湖大学等项目上面,
我们用钢结构的管理系统也做了一些研究和探索,
取得了一些的效果。
包括刚刚过去的信息管理,
基于二维码的这个信息管理,
这个物流管理,
都做了很多的这样的研究。
对市政工程上面一些市政桥梁,
也就是市政钢钢结构桥梁预制装配桥梁。
我们也做了很多的施工模拟的开发,
以及基于二维码信构建信息动态管理的一些开发。
当然目前我们也是在在研究跟这个探索我们整个集团层面上的钢筋三维一体的管理软件。
基于b模型构建级的整个从从设计图到生化组到生化模型到构建是吧?
再到我们的材料采购、组装、焊接,
这个涂装出厂,
再到现场安装验收整个全过程的这样的一个管理平台,
是企业级的这个多项目的基层管理平台。
这个也是在接下来可能是作为数字化管理的一个重点的一个一个一个方向。
我的介绍大概就是这样的一个情况。
所以我最后想简单总结一下,
就是钢结构的方面的数字化。
包括智能建造已经是成为一个趋势,
也是我们施工企业必须要去去能力提升的一个方面。
也是施工企业能够实现高质量发展的一个一个一个必经的之路。
所以我这边想讲,
第一个就是数字化的转型对企业非常重要。
再加上我们智能的建造,
为我们高质量的发展,
能够能够提供一个驱动力。
第二个,
对施工企业来讲,
专业化的联动加全周期的服务也是非常重要。
因为专业化是我们施工的一个基础,
让相邻的专业能够联动起来,
能够集成起来。
对施工的建造的这个高质量跟高效率是能够提供原动力。
第二个就是全周期的服务。
我们要不仅限于我们的施工的这个周期,
我们要跨前协同设计。
可能在跨后在这个协同我们的这个相关方做整个全周期的这样的一个服务,
打造一个服务商的文化。
这也是我们上海建工上海技术的一个一个一个一个追求的一个方向。
吧,
感谢大家。
今天我的交流就是这么多,
谢谢。
上海市机械施工集团有限公司副总裁、总工程师贾宝荣、贾总为大家分享的课题是,
机师集团数字化智能施工技术探索和实践。
大家聊天区,
掌声欢迎。
这已经打开了,
您这边可以直接开始。
的,
谢谢主持人。
接下来由我来跟大家交流一下这个钢结构方面的这个智能化数字化的建造技术,
也是以我们集团最近的一些案例作为一个工程的背景,
主要分五个方面进行一个交流。
第一个是数字化的实况设计,
第二是数字化的加工制作,
第三是高精度的数字测控。
第四是智能的施工技术。
第五个是我们的智慧管理平台上面的一些探索。
那首先我想简单的一两分钟把我们公司的情况做一个简要的这个介绍。
我们是上海技术集团,
是上海军工的下面的全职子集团,
应该是有六十四年的这个发展历史。
主要的业务板块是钢结构一体化方面的,
还有这个市政基础设施方面的。
因为今天主要交流的是钢结构。
那我们在监控我们的监控办公,
在我们的江苏的海门,
也有这样的一个大型的加工基地,
年产能能达到十五万吨。
我们钢结构板块也是在国内,
也是最早承担这个,
大型钢结构工程的施工企业之一。
在国内的话,
四百米级的,
包括六百米级的一些超高层,
像广州电视塔跟上海中心大厦都由我司来承建。
目前在建的这个超三百米级的应该有五栋左右的超高层正在施工正在施工。
大瓜杜板块,
体育场馆、交通枢纽,
超级工厂等等,
也是一些众多的一些工程的一个案例。
接下来对五个主题分依次进行一个介绍。
第一个是数字化深化设计,
主要分了这几个方面。
第一个前期策划我们都知道一些大型的复杂的工程,
前期策划非常之重要,
尤其是结构比较复杂,
界面比较复杂的一些工程。
所以我们做一些大型的工程之前,
我们会往往通过一些数字化的前期策划,
来完成相关的工作,
使得效率更加高效,
工作更加扎实。
首先对结构的形式我们进行一个研究,
尤其是一些非常紧张重要的政治工程。
往往可能从效果图开始,
我们可能就要做一些配合,
做一些施工方案的一些策划。
那这个时候可能对结构上面的研究,
配合设计院也,
方案单位也,
做一些研究,
对一些主要的结构体系,
包括一些这个工作量,
进行一些策划。
为我们的施工方案的主要技术路线制定和方案的这个实施,
去做一些打下一些基础。
第二个就是提高我们的沟通效率。
因为有了数字化的这样的模型的方法跟模拟的方法,
我们可以加快各专业的一个协同,
加速方案的一个落地。
第三个就是指导我们的工程准备,
也就是我们的施工的数字部署。
围绕我们的厂部流程,
界面的管理,
专业的施工都可以做一些数字方面的部署。
第五个就是各专业的一个整合,
在我们的数字化的这样的一个模型里面,
我们可以做这样专业的整合,
为我们的管理体系效率的提升搭建一个共享共享的平台。
右面这张图实际上就是我们之前应该是目前在建的临港顶尖科学家会堂的原来的一个方案,
一点零版本。
现在呢可能是实现了十四到二点零的版本。
我们做的大量的前期策划工作,
然后方案就基本落地。
而且现在方案进行调整以后,
我们再做了这样的一个前期策划的工作,
现在施工已经进行收尾的过程状态。
第二个就是正向设计。
我们都知道数字化的这个深化设计,
实际上用模型的正向的这样的一个设设计是是比较合适,
也是现在的设计的一个主流的方向。
对于我们施工企业来讲,
实际上我们也是在掌握这样的一门专业技能。
从概念方案到协调各专业这种综综合模型的这个审核,
到施工的模型的交底,
这个实际上是全过程的这样的一个一个一个一个一个路径。
然后右边是我们做的两个一个方案,
当然工程不是很大,
但是整个的正向设计的路径是完全打通的。
第一个是临港的,
滴水湖的这样的一个滴水湖的一个会议中心,
从效果图到方案到施工图,
到深化设计,
到工厂制作到现场的这个施工竣工验收。
只花了大概大概三到四个月的时间,
也是功效功效非常之高。
第三个是数字方向,
这个本身就是作为钢结构来讲,
是必须要做的。
也就是我们所谓的深化设计,
围绕设计的这个图纸,
围绕着我们设计的对节点的一些构造方面的要求,
我们会对每一个复杂的机型进行一个精准的方向。
将我们的三维模型,
然后再进行构建的零件级的拆分,
同时能够匹配我们的建造工艺,
以及我们的一些方案方面的选择。
尤其是节点构造方面的选择,
为后续的这个施工以及加工做一个基础。
第四个就是参数分析,
参数分析也是数字化应用的一个非常重要的一个一个方面。
在设计里面应用很多,
其实对我们这个深化以及施工也带来很大的便利。
这边有一个例子,
就是我们现在在做的临港的冰雪之星的滑道,
还有三个滑道,
初级、中级和高级。
这个滑道它实际上是一个这样的一个一个一个一个一个结构,
上面是浇混凝土,
下面是我们的钢筋桁架楼层板,
再下面是我们的一个框架的这个结构,
由于双曲的这个结构的形式。
导致我们的楼层板的是双曲,
也要处于一个双曲的状态才能离开这样造型,
所以非常的复杂。
我们通过参数化的分析,
对三个滑道的双曲部位进行一个数字化的分析。
在拆解出我们能够用平板的方式能拟合作这样的一个底膜的造型。
所以做了这样大量的一个分析,
最终得以让这个方案得以实施,
用在框架结构上面。
通过七星钢的方式,
阶梯进行安装的方式,
再结合我们的这个参数化确定的楼层板,
最终拟合住这样的一个双曲的造型,
为滑道的混凝土的施工奠定了一个非常的基础。
第五个是专业管理,
对结构施工来讲,
其实相连的专业界面非常重要。
例如普京的钢结构,
钢结构跟幕墙,
以及这个钢结构跟内脏等等,
界面非常复杂,
尤其也尤其是一些细部的节点构造,
跟我们的界面工艺以及施工的这个先后顺序都有关系。
这里举了一个例子,
就是目前在建的浦东的大科技院,
也就是我们上海的大科技院。
在浦东的在浦东他的这个螺旋的这个结构,
楼层的楼梯结构,
它的顶部跟平台之间非常复杂。
由于你们有进行的钢结构,
也有大量的钢筋的一个穿射跟卯固,
包括跟混凝土的这样的一个织膜跟胶的关系非常复杂。
所以我们也是通过这个数字的这样的一个核模,
已经模拟来最终确定了这样的节点构造以及施工的先后顺序。
这是在建的顶级科学家会堂。
我们对钢结构幕墙屋面进行了全过程的整合,
以及全过程的这个工序的推演,
确保了复杂的这个结构与幕墙以及屋面之间的这样的一个合理的工序工艺的这样的一个施工。
喂,
快速的这样的一个施工打下了一个基础。
在钢结构跟内脏的一个配合上面,
在顶尖科学会上也一样,
它的这个会议的中心的体系比较复杂。
里面的一些股价体系某种程度上也是一种钢的转换体系,
量也比较大,
结构也比较复杂。
所以我们也是用了这样的一种多端一体化的这样的一个数字化的管理方法。
对一些复杂的龙骨体系,
从设计到施工,
做了一系列的这个数字化的这样的一个工艺的二十万方面的安排,
为内装的板块,
大单元的板块的安装。
应该说是也是也是奠定了这样的一个前期工序的一个基础。
第六块是数字输出,
数字输出用的也可能会比较多,
尤其对一些复杂的钢结构的一些造型,
钢结构异形钢结构和功能钢结构的一些特殊加工的一些控制的一些点位的坐标也,
进行一个实现的输出,
为加工的一些定位。
包括现场安装的一些定位,
来打下了一个基础。
最后一个就是工艺研究。
我们以目前在建的奉贤新城的在水一方项目为例,
这是一个有双层薄翘的这样的一个结构体系。
因为薄翘我们都知道,
是纯混凝土施工,
它的模板体系会非常的复杂,
尤其是在双曲,
而且曲力会比较小的地方,
处理是非常难的。
那我们也运用了这样的前面讲的参数分析的方法,
再结合我们的工艺来制定这个组合的模板的方案。
目前我们也是对一些特别复杂的区域,
我们进行了这个用三d打印的这样的一个模板的方式,
来实现双曲难度最大的一些体系。
这也是我们对公用数字化这个工艺研究方面做了一些探索。
目前可能也制定了六块左右的区域在做三d打印的这样的一个模板的方案。
第二个想介绍一下整个数字化的加工制作方面。
第一个就是整个的一个套料的管理,
我们整个监控单个来讲,
整个加工制作就是在数字化智能化建造方面也做了大量的这种探索和应用。
目前可能有接下来几个方面。
第一个就是数字化的套料管理,
整个也是用这个sigma软软件来进行一个全数字化的这个套料管理。
包括数字化的这个制造工艺方面,
我们的智能焊接云管理系统以及信息化模拟预定系统,
对一些复杂的进度要求较高的一些构建进行这个出厂前的进度的验收,
还有仓储管理。
基于这个数字化仓储管理的这个二维码信息管理,
对所有的构建的这个状态进行全过程的这个管理。
再加上七个方面,
也是第一个是我们数字化下料切割,
我们也是引进了这个这个激光激光的这个切割切割生产机器,
同时带零件喷码的功能的这样的一个机器,
做到了这个切割跟喷码的这个一体化。
当然我们现在也是在联合一些这个智能建造的,
包括机器人单位在研究我们的零件下料、切割跟破口的,
以及这个堆放的一体化的这样的一个工作站。
这个目前也是处于这个这个这个过程当中,
也是接下来是一个研发的一个重点。
对于一些零件,
因为这个工艺它牵扯的这个人力跟物理资源图也比较多,
而且很多是重复的这样的一个劳动。
所以我们要研究这样的一个临近不可切割工作站来弥补或者提高我们现在的一个功效。
在焊接设备方面也是做了一系列的研究。
因为我们钢结构的制作,
它的整个的一个标准化的设计,
收建筑的这种造型也,
这个建筑的这个设计理念也,
它的结构的形式的标准化程度还不够。
所以所以目前还没有完全做到这个完全的这个流水线生产。
但是在我们一些一些一些比较相对来说有规定的,
或者是在一些相对能够进行流程性生产的一些构建。
制作方面,
我们也是引进了,
或者是在在准备采购一些数字化的这个制造的一些装备。
因为我们桥梁板单元的装焊角一体流水线,
目前我们也是在在研究和准备投入之中,
以及我们龙门市的这个焊接机器人等等。
这些应该在是接下来的这个这个数字化制造装备方面会投入现场的话,
这个焊接的这个设备,
其实这两年进步也非常大。
我们在公司在早在十多年前就已经应用到一些工程当中,
包括整个上海中心的升级行价轨道式的这个全位置焊接机器人。
跟上海中的阻尼器,
长五米多的这个这个焊缝,
五公分厚的板的这个焊缝一次焊接成型,
以及我们昆山中环这个双枪焊接机器人,
十几米的汉风的一次焊接成型。
当然这个是轨道式的,
所以应用场景还是相对比较有限。
那目前的话我们也是采购了采购了这个几台,
我们现在叫爬壁焊接机器人。
它对这个功放的适用性应该是更强,
可以在一些复杂的一些区域或者功放条件下能够完成作业。
这也是最新一代的这个现场案件的这个经纪人。
接下来可能这些重大工程中进行实践,
在进行研发的一个提升。
那喷涂装备机器人我们也进行了这方面的研究。
因为喷涂喷涂的这个环境大家都知道,
不是特别的。
所以能够如果能够用机器人来代替这个人工或半自动的这种喷涂,
无论是它的这个效率,
还是对对环保的这种这个提升都有比较重要的推动意义。
所以我们在京东钢构厂里面,
去年前年我们做了销量大量的研究。
目前工艺上面应该是可以打通。
但是在一些技术环节,
效率方面以及这个稳定度方面,
我们还需要做进一步的这个探索和研究。
这个可能也是在工厂制造方面的一个比较专题的研究跟推进的。
最后一个就是特种设备。
我们早在做这个上海市阳光谷的时候,
就已经围绕着这个一些改进的这个机器人的切割,
做了大量的这个研究。
到现在我们做一些异形的复杂的钢结构的节点也,
包括杆件的加工也,
以及机器人的切割也。
我们现在可以完全可以做得到。
第一个是我们的这个t v的机器人,
右边这个案例是我们目前已经基本积极尾声的上海市区丰台上海市区丰台。
这是一个圆柱形的三角形的网格体系,
是一个悬挂结构,
对整个方管的方管的构建,
我们采用双师双璧的自动焊接,
这个生产线能够加工成型。
然后通过我们t v切割机器人进行这个切割,
再通过我们的半自动化模具进行进行组装,
最终完成一个个的节点以及我们的杆件到现场完成一个高精度的这个拼装。
那目前项目做的是非常的这个成功,
跟我们数字化的这种这个设备的性能,
跟这个它的能力是分开的。
第二个的话,
我们也是在探索一种叫高刚性的加工机器人。
就老早以前我们的构建要机加工也,
要到一个比较大的机加工中心去做。
也就是说要进行一个构建的搬运。
那我们换一种思路,
现在是想做一个这种这种轻便型的,
但是只不过是高刚性的加工机器人,
就是构建不动用高端加工机器人的移动来完成他的这些特殊部位的一个机机加工的这样的一个施工。
这个也是在研究的这样的一个过程中,
这样可以提高我们整个构建加工的这样的一个效率。
第三个想介绍一下高精度的数字测控,
在施工领域里面,
测控或者是测量的要求,
应该说是比较高,
尤其是钢结构。
它有一些高精度的这个要求跟拼装精度的要求。
所以我们围绕着这个数字测控,
我们有一些这个高精度测控,
也有些数字化方面技术的探索。
第一个是立项工程,
在一些城市更新项目或者既有结构的提升改造项目,
往往都属于这一类的范畴。
我们以目已经建成的上海八万人体育场的这个提升改造为例,
做了一系列的这个立项工程方面的这个全过程的探索跟实践,
因为巴巴人群上是一个既有的结构。
但是由于这个世纪杯的一个需要,
所以需要向内旋转十六点五米的这个结构来达到这个四g v的要求。
所以基于基于源于基于的结构进行结构的这个提升,
所以需要对原结构进行一个高精度的测控是吧?
所以我们经常进行了这个三维扫描建模,
然后这个深化设计进行再到我们加工机器人的这个切切割组装到现场的整个的一个安装,
这个是整个架构的这样的一个流程。
这是当时的这个三维的一个高精度扫描,
也是获得了这个快速,
获得了整个一个既有结构的一个状态。
对于一些复杂的节点部位,
需要加固的点位,
我们再用手持式的扫描进行一个精度的这样的一个细度的一个一个一个补充。
然后再再进行一个深化模型的这个建模。
因为扫出来的这个节点是基础结构的精准节点,
再进行建模,
再形成加工模型。
最终到工厂。
我们要刚才讲的t v机构机器人进行一个数字化的一个切割。
再到现场拼装基本上是严丝合缝,
能够完全达到我们设计的一个加固的这样的一个要求。
然后这个就是节点的数字化建模,
包括相关性的这个解析,
以及机器人的这个切割,
到这个局部的一些机加工,
到现场的一个到包装发运。
第二个就是质量交合方面。
我们可以用这个数字化的高精度测控进行一个质量交合。
那这个也是上海体育场八万人体育场的一个改造。
我们的拉锁的锁夹,
它的要求非常高。
我们对加工完成的产品进行三维扫描,
来检测它的精度是否达到我们的物这个规范的一个要求或者设计的要求。
如果说是有偏差,
我们再进行加工,
进行一个路径的这样的一个调整。
所以说普通足球场把普通足球场已经完成了。
当时对内丫鬟以及完成的这样的一个覆盖的结构的状态,
进行了一个三维扫描。
我们的中丫鬟整个测下来的精度应该做做的非常,
正负十五毫米,
也是为后续的屋面跟幕墙的施工奠定了这样的一个质量的基础。
那方案优化也可以来做。
当然这个也是基于既有结构,
这是上海中心顶顶部的这样的一个阻尼器材是吧?
当时可能要做一些舞台系统的一些规划,
我们配合做了一些方案的工作,
也是对整个结构的建筑形态做了一个高精度的这个扫描。
然后在扫描的基础的模型之上,
我们进行这个方案的这样的一个一个编制以及优化。
最终能够达到我们业主想要的这样的一个舞台的这样的要求。
变形监测。
那我们以前做变形监测可能是对一些控制的点位,
做一些变形的监测点或者测量点来得到我们的一些变形的数据。
那现在的话我们实际上可以用我们高精度点云的这个方法来获得我们并行的整个的一个控制点位,
或者是这个关键点位的一些数据。
这也是效率上面其实也是有提升,
包括这个完整度上面也是可以比之前得到大的提升。
那这个是杭州的航空智能运营中心。
我们这个马鞍型的这个屋盖屋面钢结构在卸载前后做了这样的一个鼎人扫描,
对它的并行的这个趋势,
做了这样的一种分析。
最后一个是自动测量。
之前我们的测量实际上都是是靠靠这个全战役也去去去测。
但是他的这个数据的反馈,
他没有做到完全的这个线上的实时反馈,
可能就要靠这个去报,
靠靠人力去报。
然后再通过这个计算分析口,
再进行一个回馈。
所以在我们整体安装的时候,
这种数据的采集回来的相对滞后,
对整个效率的提升实际上是不利的。
我们在香港持续疯狂,
我们首次尝试了这样的一个机遇,
就是h r pass的全自动测量,
整个测量的效率提升了有六十倍,
也就是全线上的这样的一种测量跟跟数据的反馈,
测量的准确率。
也是也是也是百分之百,
这个是我们在现场的做了一系列的这个全自动测量的一些一些工艺,
跟我们的整体提升的这个系统监测系统是是是集中在一起。
第四个就是智能的建造技术。
对现场的施工技术来讲,
我们知道整体安装技术可能是应用的最早现在也是在得到很大的这个推广应用之中。
因为本身整体上基础就是基于机械、液压、电器、计算机控制。
包括这个现在的这个屏幕、传感器,
通五g通讯技术为一体的计算机控制,
控制的整体安装,
系列化的这个控制的施工技术。
也解决了安装的一些安全,
包括精度控制性上面的一些一些难题。
总体来说有整体提升,
整体下降,
整体轻盈顶推,
包括自平衡顶推等等。
这样的一种整体安装的这个技术,
它的这个精度也是非常高的,
基本上可以控制在这个两三毫米左右。
第一个整体提升,
我们已经提升完成结构接近尾声了。
但是上海临港的冰雪之星钢化工程,
整个钢物盖就是钢网架结构七千五百吨,
完了分了四十,
提升完了四十,
提升两三四五分区进行提升,
总提升重量达到七千五百吨,
每次提升达到一千八百度左右,
是一个倾斜的屋面的提升,
应该来说施工的效果非常。
这个是我们十月十五号完成了一次新的提升。
在上海的徐汇阿里滨江港,
机构两千两百吨三十米的一个提升,
是梯形结构中型钢结构顶部的一个整体的一个提升。
一一天内完成,
施工的效率也是非常的高,
精度也是非常。
这个是上岗时期的风采,
我们是对悬挂结构应该是首次首次实现了这个整体的累整体累计提升在今年拼装累计提升提升到一百三十六米的高度,
分三次累计提升。
这也是悬挂钢结构的整体提升的这个首次应用,
就是施工过程中的一些进展图。
第二个就是整体下降。
我们在座的这个浦东机场工业楼跨磁浮跟两号线。
因为在既有运行线路上方是无法进行施工,
所以我们在这个在端部的楼前高架的上方进行异味的这个整体拼装。
然后通过这个高位的龙门架的平移,
结合整体的下降工艺完成两次,
完成了这个南北林南连廊钢结构的这样的一个整体安装,
应该效果非常非常之。
也是得到了这个机场指挥部的高度认可。
第三个就是整体集成,
就是整体提升下降、顶升等等。
在一个公司上进行一个整体集成。
上海中心签订的这个主力器,
我们分别就完成了三个这样的一个动作的这个集成。
首先是顶升对质量箱的底部进行顶升,
完成了底部的这个质量箱体的高强螺栓的这个施工,
然后再提升完成了资产质量下的相良的拆除,
然后再下降。
让质量相比跟底部的电物流系统进行一个高精度的这个对接。
所以在狭小的五百八十米的高空狭小空间之内,
完成了一千吨阻尼器的一个高精度的这个拼装。
跟这个高精度的这个对接施工,
还有整体牵引在一些复杂的工况条件之下,
尤其是一些桥梁的高架结构,
这个是当时虹桥商务区临街国展的人,
两层人行布朗。
因为他要下穿高架这个上跨这个小涞港河,
所以其他的施工工艺很难实施。
所以我们采用了这样的整体牵引的这个技术,
完成了这样的一个复杂工况条件下的桥梁的这个施工,
还有自平衡顶推是吧?
这种自平衡的这种技术,
对制作无反推力的这样的一种技术。
我们完成了这个昆山中环的跨空跨这个沪宁高架,
昆山中环的这个三千吨的桥梁的一次颈椎成功。
实际上在整体的施工的领域里面,
就目前的计算机控制系统应该来说相对比较成熟。
然后我们目前也是在这个基础上进行一个整体技术的升级迭代。
要引入这个数字孪生的技术,
来对我们整体的安装的技术进行一次提升。
就目前我们整体提升里面对数据的集成,
对数据的控制应该是做的比较。
但是对对整个集合模型工艺以及实物场景的这样的一种虚拟的这种真实施工技术的应用还不不够。
所以我们接下来可能对整体的安装技术在这方面进行一个整体的集成跟技术提升。
最后一个三d打印。
三d打印实际上跟我们今天探讨的这个钢结构方面还不是最强相关。
但是作为我们技术集团,
研究了多年的这样的一种技术,
实际上对我们配合这个三钢结构的一些辅助技术上面,
实际上是有非常大的应用应用情景。
我们目前是有一有一台这个三d打印的中心,
工作的范围可以达到十五乘四米乘一点八米。
我们也完成了上海及外地多做这个桥梁的这个三d打印,
就是三d打印的一些技术原理,
这边就不多讲。
这个是去年前年完成了整个成都成都的一个三d打印的一个桥梁。
我们在上海的桃浦完成了一次三d打印的跨度最大的一个桥梁。
这个是成都的,
在福建泉州,
我们有一组三d打印桥梁,
这都是全国三d打印桥梁上面的一些这个突破。
第四第五个方面就是智慧管理平台。
就目前的整个钢结构方面,
支付管理平台的应用也是越来越多。
因为技术也,
管理也,
这个对数字化的这个依赖性,
或者是对整个技术管理的系统的提升性是越要求越来越高。
所以我们在一些项目上面,
尤其是在西湖大学等项目上面,
我们用钢结构的管理系统也做了一些研究和探索,
取得了一些的效果。
包括刚刚过去的信息管理,
基于二维码的这个信息管理,
这个物流管理,
都做了很多的这样的研究。
对市政工程上面一些市政桥梁,
也就是市政钢钢结构桥梁预制装配桥梁。
我们也做了很多的施工模拟的开发,
以及基于二维码信构建信息动态管理的一些开发。
当然目前我们也是在在研究跟这个探索我们整个集团层面上的当地的三位一体的管理软件。
基于b模型构建级的整个从从设计图到生化组到生化模型到构建是吧?
再到我们的材料采购、组装、焊接,
这个涂装出厂,
再到现场安装验收整个全过程的这样的一个管理平台,
是企业级的这个多项目的基层管理平台。
这个也是在接下来可能是作为数字化管理的一个重点的一个一个一个方向。
我的介绍大概就是这样的一个情况。
所以我最后想简单总结一下,
就是钢结构的方面的数字化,
包括智能建造已经是成为一个趋势,
也是我们施工企业必须要去去能力提升的一个方面,
也是施工企业能够实现高质量发展的一个一个一个必经的之路。
所以我这边想讲,
第一个就是数字化的转型对企业非常重要。
再加上我们智能的建造,
为我们高质量的发展,
能够能够提供一个驱动力。
第二个,
对施工企业来讲,
专业化的联动加全周期的服务也是非常重要。
因为专业化是我们施工的一个基础,
让相邻的专业能够联动起来,
能够集成起来。
对施工的建造的这个高质量跟高效率是能够提供原动力。
第二个就是全周期的服务。
我们要不仅限于我们的施工的这个周期,
我们要跨前协同设计。
可能在跨后在这个协同我们的这个相关方做整个全周期的这样的一个服务,
打造一个服务商的文化。
这也是我们上海建工上海技术的一个一个一个一个追求的一个方向。
吧,
感谢大家。
今天我的交流就是这么多,
谢谢。
 
 
更多>同类资讯

热门排行
预约
1
收藏
37
扫一扫打开小程序
021-33231363/1371/1336