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中交二航局常泰大橋項目R20000-720超大型上回轉(zhuǎn)移動平衡重智能塔機（馬弟/攝）
9月26日，國內(nèi)首條空軌線路——武漢光谷觀光線正式開通運營。空軌線路串起水道和綠道，形成一個不斷變化的“空中觀景平臺”，透過車廂兩側(cè)的大開度玻璃窗、地板部分區(qū)域的透明觀景窗，讓乘客體驗到“人在空中游，景在窗外動”的科幻感。
為實現(xiàn)6座車站“一站一景”的效果，光谷空軌運用了多項智能建造技術(shù)。“每一塊曲面玻璃和弧形鋁板均實現(xiàn)精準(zhǔn)測量和定位，采用全方位紅外立體三維掃描儀成像建模，實現(xiàn)精細(xì)化施工。”武漢光谷交通建設(shè)有限公司空軌項目現(xiàn)場負(fù)責(zé)人張雨告訴《瞭望東方周刊》。
光谷空軌是武漢智能建造在工程建設(shè)領(lǐng)域交出的最新作品。
2022年10月，武漢入選全國智能建造試點城市。2023年4月，武漢市印發(fā)《武漢市智能建造試點城市建設(shè)實施方案》（以下簡稱《方案》），提出打造全國智能建造標(biāo)桿城市，到2025年，形成一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)研發(fā)成果，培育一批智能建造專業(yè)人才，打造一批建筑互聯(lián)網(wǎng)平臺，形成可復(fù)制可推廣的武漢經(jīng)驗。
武漢制造
武漢的建筑業(yè)居全國同等城市龍頭地位，行業(yè)吸納從業(yè)人員近百萬。2022年，全市擁有資質(zhì)以上建筑業(yè)企業(yè)1698家。2023年上半年建筑業(yè)總產(chǎn)值6366億元，同比增長6.7%。“在推進智能建造方面，武漢有著得天獨厚的優(yōu)勢。”武漢市城鄉(xiāng)建設(shè)局副局長陳聰說。
2023年國慶假期，由中建三局首創(chuàng)的空中造樓機現(xiàn)身長江武漢段岸邊，如一個巨大的鋼罩，附著在建設(shè)中的武漢長江中心大樓頂部，吸引了往來行人的目光。
走進造樓機，猶如進入一座空中智能建造工廠——其內(nèi)部由上而下覆蓋三層半的建筑結(jié)構(gòu)層，形成工廠化流水線，以先進的遙控技術(shù)，通過預(yù)設(shè)程序和指令，實現(xiàn)高精度施工。百米高空，建筑工人不再受腳手架上的日曬雨淋之苦，而是在內(nèi)部各作業(yè)層接力完成各項工序。隨著工序逐步完成，空中造樓機逐層頂升，直至大樓建成。
空中造樓機全稱“超高層建筑智能建造一體化裝備平臺”，中建三局科技部總經(jīng)理盧松告訴《瞭望東方周刊》：“空中造樓機采用輕量化定模集成平臺技術(shù)，將模板、鋼筋、混凝土等多種施工材料進行集成設(shè)計。智能建造技術(shù)不但顯著提升建筑效率，還降低了人為因素對施工精度的影響，大大提高了建筑質(zhì)量和穩(wěn)定性。”
《方案》提出，研發(fā)智能化工程機械與建造機器人及其關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)混凝土澆筑、構(gòu)部件安裝等關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的少人化、無人化。“在這些方面，以中建三局、中交二航局為首的在漢央企研發(fā)的空中造樓機、住宅造樓機、智能架橋機、5G遠程操控塔機、高精度測量機器人等一大批硬核裝備和成果領(lǐng)跑行業(yè)。”武漢建筑業(yè)協(xié)會副會長劉慶說。
“為了科學(xué)、精準(zhǔn)、高效進行橋梁各類復(fù)雜、隱蔽、高空部位的檢測，中鐵大橋局創(chuàng)新研發(fā)及應(yīng)用了巡檢無人機、纜索機器人、水下機器人等各種智能設(shè)備。”中鐵大橋局橋科院總經(jīng)理王波告訴《瞭望東方周刊》，自2012年國內(nèi)首臺“探索者”斜拉索檢測機器人問世以來，在武漢長江二橋、天興洲長江大橋、舟山跨海大橋等100余座跨江跨海大橋工程實踐中不斷開展升級研發(fā)，現(xiàn)已升級至第6代。最新一代機器人比上一代質(zhì)量減輕了50%多，速度提升了40%。機器人“身體”是高強碳纖維構(gòu)件，內(nèi)部安裝的電磁探傷無損檢測系統(tǒng)，對拉索內(nèi)部鋼絲銹蝕的感知靈敏度提升了10倍。“眼睛”采用最先進的CCD成像技術(shù)和工業(yè)攝像鏡頭，在高速爬行中也能看得清毫米級裂紋。
智慧工地全覆蓋
《方案》鼓勵企業(yè)研發(fā)應(yīng)用智慧工地管理平臺、項目管理平臺，推進建筑信息模型(BIM)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動通信、人工智能等技術(shù)在施工現(xiàn)場的應(yīng)用。到2025年，武漢將實現(xiàn)全市智慧工地100%覆蓋。
近幾年，在漢建筑龍頭企業(yè)大力推廣智慧工地管理平臺應(yīng)用，已經(jīng)形成了一批先進應(yīng)用案例。
2022年5月7日，在武漢白沙洲長江大橋上，“探索者”機器人在斜拉索上快速“爬行”，僅僅10分鐘，長達300米的一根斜拉索就完成了檢測。與此同時，在岸邊的人行道上，技術(shù)人員通過相關(guān)智能平臺終端，保持對拉索的外觀狀態(tài)和內(nèi)部鋼絲健康情況的監(jiān)測。
2022年5月7日，中鐵大橋局橋科院第六代拉索檢測機器人對武漢白沙洲長江大橋進行檢測（中鐵大橋局供圖）
在橋梁康養(yǎng)階段，過去日常巡檢、定期檢測一般依賴于技術(shù)人員現(xiàn)場爬上橋墩、纜索去采集、記錄數(shù)據(jù)，效率低且安全風(fēng)險高。武漢“建橋國家隊”——中鐵大橋局研發(fā)了橋梁智慧管養(yǎng)大數(shù)據(jù)平臺，管理人員通過手機App就能隨時掌握施工全過程的數(shù)據(jù)。
“智能建造實現(xiàn)了工程要素資源數(shù)字化，其本質(zhì)特征是用數(shù)據(jù)驅(qū)動工程，促進建筑業(yè)發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟新業(yè)態(tài)。”中國工程院院士、土木與建筑工程管理專家、華中科技大學(xué)教授丁烈云說。通過各類智能建造數(shù)字化平臺的建立和運營，建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈正在武漢獲得重塑。
在張靖皋長江大橋應(yīng)用的混凝土數(shù)字化云工廠系統(tǒng)，就在發(fā)揮這樣的重塑產(chǎn)業(yè)鏈作用。據(jù)中交二航局技術(shù)專家劉可心向《瞭望東方周刊》介紹，在土木工程總價中，材料費占了工程造價的60%左右，而混凝土作為土木工程主體結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)的材料，消耗量巨大，其質(zhì)量對工程質(zhì)量的影響巨大。在常泰長江大橋建設(shè)過程中，中航二交局應(yīng)用了自主研發(fā)的混凝土數(shù)字化云工廠系統(tǒng)，將混凝土的生產(chǎn)、運輸、檢測和原材料供應(yīng)工序進行集中監(jiān)控和管理，對不同的項目工程，分別建立虛擬車間，每個車間數(shù)據(jù)匯集到云工廠，實現(xiàn)實體車間與虛擬車間的對應(yīng)，把設(shè)備管理、物資管理、技術(shù)管理等都放在一個平臺上進行互聯(lián)互通、資源共享、產(chǎn)業(yè)鏈共生。
“云工廠本身就可以形成一條完整的供應(yīng)鏈，挑選最經(jīng)濟、品質(zhì)最優(yōu)良的混凝土產(chǎn)品進行組合，并在此基礎(chǔ)上不斷迭代，用數(shù)據(jù)驅(qū)動成本的降低。”劉可心說。
由丁烈云院士領(lǐng)銜，在鄂院士團隊力量提供戰(zhàn)略支撐，今年2月，由華中科技大學(xué)牽頭建設(shè)的國家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、國家智能設(shè)計與數(shù)控技術(shù)創(chuàng)新中心兩個國家技術(shù)創(chuàng)新中心在漢揭牌。至今，武漢已經(jīng)打造了數(shù)字化設(shè)計與城市信息模型(CIM)實驗室等多個研發(fā)平臺。
人才為先
2023年初，東湖實驗室一期拓展區(qū)人才公寓交付，項目上設(shè)置了全國建筑業(yè)首創(chuàng)的全新崗位——數(shù)字工程師。來自中信工程所屬中信數(shù)智公司的高級工程師黃開泰作為數(shù)字工程師，負(fù)責(zé)項目現(xiàn)場的數(shù)字化工作。
黃開泰介紹，數(shù)字工程師與建設(shè)方、設(shè)計方、施工方、監(jiān)理方協(xié)同工作。“基于中信智能建造平臺，我們要把施工任務(wù)分解到每一天，當(dāng)天施工結(jié)束后，任務(wù)完成率和現(xiàn)場影像與建筑信息模型(BIM)同步實時呈現(xiàn)；同時我們也要常跑工地現(xiàn)場，實地了解施工的具體進展進行驗證，保障平臺信息精準(zhǔn)。”
此后，武漢在建項目——湖北東湖實驗室、江夏清水入江等項目中均設(shè)置了數(shù)字工程師崗位。其中，清水入江項目在中信數(shù)智的協(xié)助下組建了數(shù)字工程師團隊，實現(xiàn)項目全過程的智慧運維。
智能建造直擊傳統(tǒng)建筑業(yè)建安成本高、安全風(fēng)險大、生產(chǎn)效率低等痛點，而要適應(yīng)智慧工地，提高工程人員的技術(shù)技能水平是關(guān)鍵。
武漢通過深化產(chǎn)教融合、校企合作，支持院校開設(shè)智能建造相關(guān)課程，鼓勵企業(yè)與院校共建實習(xí)實訓(xùn)基地等多種培養(yǎng)模式，大力培養(yǎng)智能建造專業(yè)人才。本次《方案》也提出，支持高校與企業(yè)共建專業(yè)學(xué)院、實踐基地、實訓(xùn)基地等，到2025年，累計培訓(xùn)2萬名中級工以上的智能建造產(chǎn)業(yè)工人。
2023年3月，武漢理工大學(xué)打破專業(yè)邊界和企業(yè)邊界，開設(shè)智能建造微專業(yè)，并聯(lián)合華中科技大學(xué)、中信數(shù)智為學(xué)生提供工程實踐平臺與科研教學(xué)平臺。此外，由中信數(shù)智數(shù)字教育聯(lián)合體聯(lián)合長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院、武漢勘察設(shè)計協(xié)會等多家單位共同建設(shè)的智能建造“專精特新產(chǎn)業(yè)學(xué)院”已獲工信部立項。
武漢市智能建造試點城市建設(shè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，下一步將進一步深化高校、企業(yè)、協(xié)會、科研平臺之間的合作，建立智能建造人才培養(yǎng)和發(fā)展長效機制，培養(yǎng)一批領(lǐng)軍人才、專業(yè)技術(shù)人員、經(jīng)營管理人員和產(chǎn)業(yè)工人隊伍，為智能建造發(fā)展提供人才后備保障，探索出一條智能建造人才培養(yǎng)的“武漢路徑”。