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智能建造|由建造到智造,像造汽车一样造房子——深圳华章新筑项目应用实践

深圳华章新筑项目在混凝土模块化集成建筑上实现新型建筑工业化与智能建造协同发展,以科技手段实现建造过程的本质安全和精益高效,建立了新型建筑工业化下的快速建造模式,实现像造汽车一样造房子

 

中建海龙科技有限公司(简称中建海龙)是中国建筑国际集团有限公司旗下从事新型建造方式全产业链解决方案的科技公司。拥有甲级设计资质,房建一级、地基基础一级资质,目前是全国唯一一家同时拥有混凝土模块化集成建筑和钢结构模块化集成建筑技术体系与项目经验的综合服务商,在深圳、珠海、江门、合肥、宿州、重庆、济宁布局 8 个装配式生产基地,设计研发和智能建造能力国内领先。

中建海龙自主研发的模块化集成建筑(MiC)设计、生产与应用关键技术,被评为“2022 年工程建设十大新技术,并入选 2022 科创中国绿色低碳领域先导技术榜单。公司拥有方六大产品体系,适用于多元化的应用场景,涵盖住宅、医院、学校、酒店、公共建筑、展馆、办公建筑、加装电梯、文旅配套等多品类应用。打造了国内首个混凝土 MiC 模块化高层住宅、国内最高钢结构 MiC 建筑、全球首家 MiC 负压隔离病房传染病医院等 MiC 标杆项目,引领国内装配式建筑技术迈入装配式新时代。

 

一、项目概况

华章新筑项目位于深圳市龙华区观湖街道,建设单位为深圳市安居集团有限公司,EPC 总承包单位为中海建筑有限公司和中建海龙科技有限公司联合体。

项目用地面积 2.4 万平方米,总建筑面积 17.3 万平方米,包括 5 栋地下 3 +地上 29 层、99.7m 高的保障房。项目于 2022 6 28 日开工建设,20236 27 日竣工,365 天顺利建成交付,仅用传统项目的三分之一时间,是全国首个混凝土模块化高层建筑,国内建造速度最快、工业化程度最高的高层保障性住房项目,全国首个 BIM(建筑信息模型)全生命周期数字化交付模块化建筑项目,广东省智能建造试点项目。

 

二、实施目标

1. 通过运用 BIM 技术打通设计 -生产 - 安装全生命周期数字化交付路径,推动 BIM 正向设计发展,让设计与生产紧密结合,提高效率、提高质量、绿色低碳、节材省工。

2. 工厂配备自动化产线,大量应用数字化、自动化设备,提升效率,提高建造精度。

3. 在运输过程中,应用智慧物流精准管理系统,优化资源配置,实现降本增效。

4. 将工厂数据、运输数据与经营决策进行在线化打通,形成数字化调度指挥中心,实现全过程生产运营协同管理。

5. 通过本项目的顺利实施,践行以人民为中心的高质量发展理念,通过 MiC 体系 + 智慧建造技术创新,实现为人民建设好房子、好小区、好社区、好城市的目标。

 

三、智能建造体系

项目作为全国首个 BIM(建筑信息模型)全生命周期数字化交付模块化建筑项目,是智能建造与建筑工业化协同发展的示范工程。项目开发应用了行业领先的 C-SMART 智慧工地系统,实现了 BIM 设计平台、MES制造执行系统、QMS 质量管理系统、WMS 智慧仓储物流系统的多平台、全环节数字联通。项目运用数字化手段,定制全生命周期智能建造体系。

(一)C-SMART 智慧工地平台

搭建 721 智慧施工体系,将工地信息采集、分析汇总,辅助施工管理和决策,科学地对建筑工程的人员、物资、机械设备、进度、质量、安全、环境等进行全方位、全周期的综合监管,同时根据混凝土 MiC 的特点定制项目专属智慧方案,实现基于混凝土 MiC 装配式施工的智慧施工全过程管理,打造行业首创。

 

图1 C-SMART智慧工地


2 智慧施工全过程管理


(二)BIM 技术全面应用

结合 MiC 建造方式的特点,利用 BIM 技术在设计、生产、运输、安装等全过程统筹协调,保证设计的系统性与完整性。项目模块单元采用 BIM正向设计,建筑、结构、设备、内装等各专业紧密配合 ;依托统一 BIM 模型,全专业深化设计前置,贯穿工厂智能化生产及精准运输,运用 BIM 技术分析现场交通流线、模拟施工进度、模拟吊装工序,确保进度、质量、安全。



3 BIM全面应用


(三)智慧生产

MiC 模块生产多工厂协同,多工序联动,通过智能化制造运营管理平台(MOM)实现模块的智慧化生产。可视化工厂 MES 系统,与智慧工地平台进行联动,通过 MES 系统,可为 MiC 构件加配统一二维码,赋予 MiC 模块唯一身份 ID,实现了质量追溯。项目以平台化管理、多端联动、动态信息反馈为项目保驾护航。

4 智能化制造运营管理平台(MOM)


(四)智慧交通

针对项目场内地形复杂,场外交通受限、路宽不足的实施难点,开发订单管理模块,实现像订外卖一样的送货系统,并邀请东南大学长江学者团队,建立全过程智慧交通调度体系,确保场内外交通顺畅高效。

5 C-SMART运输管理


四、智能建造特色亮点

深圳华章新筑项目实现了建筑工业化和智能建造的深度融合。数字化贯穿项目设计、生产、运输、现场施工安装等全过程,为新型建筑工业化和智能建造提供了一个新的样板。

1. 以设计为大脑,促进新型建筑工业化转型升级。

模块化建筑按照建筑产品化、集成化的逻辑体系,打破构件组合的传统建模思维,遵循从标准模块单元到标准户型再到标准楼栋的产品化数字设计理念,充分融入并行设计、面向制造和装配的设计(DfMA)方法,真正做到像拼乐高一样建立 BIM 模型, 实现 BIM 模型在设计、生产、施工、运维的全过程流转与应用,极大提升了工程数字化、智能化应用水平。

2. 以工厂为心脏,实现高精度工业化生产装配。

中建海龙的装配式 4.0 生产基地配备了行业领先的标准构件自动化产线和 MiC 模块自动化产线,大量应用焊接机器人、装修机器人、AGV 运输车、立体存放库等视觉自动化设备,在效率提升的同时,可将建造精度误差控制在毫米级。

与此同时,中建海龙工厂搭配了自主研发的 MES 制造执行系统。大量的业务协同工作在其中运转,包括从吊装编号与模块单元流水号的编制,到一物一码的制作粘贴、模块的扫码检查,再到装修材料的选择、箱型信息的反馈、生产过程的调度,以及最后的质检、入库与出货的操作。从 MES 制造执行系统到 WMS 智慧仓储物流系统,数字化的力量不断向外延伸。

3. 以运输为动脉,连通建筑全产业链业务模式。

以模块化集成建筑为代表性的新型建筑工业化建造模式需要特定的供给策略和供给实现方式,从而实现建筑物料的运输与管理水平,实现精细化的货物管理。这对运输管理能力提出了更高更新的要求,针对部分项目地块空间狭小、周边交通环境复杂、道路狭窄、物料与供应商繁杂、时间紧急等问题,中建海龙定制化开发智慧物流精准管理系统,利用货物唯一身份证物流信息二维码对货物进行扫码,实现运输进度可视化、运输环节节点化、运输位置实时化,优化资源配置,实现降本增效。

4. 以数字化为灵魂,推动全生命周期智慧建造。

中建海龙正在探索一种数字化交付模式,即通过 APP 扫码就能看到模块单元全环节的生产过程,包括它的质检情况、关键物料的封装信息,尝试改善过去必须向监管单位提交纸质材料的方式。由于每个箱体在生产之前便设定好了具体出场的日期,特殊时期可以利用箱体出货前的时间差,结合工地的实际需求计划,实现按轻重缓急柔性调配,进而将数据呈现在数字大屏,演变成工厂的智能预警功能。

6 中建海龙数字工厂指挥中心


穿透数字大屏,工厂数据、运输数据与经营决策进行了在线化打通。在生产高峰期,中建海龙结合自身的工厂 MES 系统、智慧运输系统、C-SMART 智慧工地系统组成了项目的数字化调度指挥中心,在模块生产、安装装修、隐蔽验收、出货管理等十多个节点中进行协同。新型的建筑生产模式对设计侧的人员要求越来越高 ;工厂侧则已将结构制作与装修生产融为一体,过去单一功能的生产区域升级为流水作业的生产线,以及垂直作业为主的建造模式转变为并行操作。技术革新带来生产效率的提升,反过来也倒逼管理模式的升级。

 

五、应用效果

本项目对助力深圳打造新型建筑工业化深圳建造品牌,推进智能建造与新型建筑工业化协同发展起到重要示范作用,对于我国现代建筑业高质量发展有着里程碑式意义。社会各界高度关注和认可。本项目自开工建设以来,持续受到住房和城乡建设部、广东省、深圳市各级领导及行业专家的关注及认可,先后举办了省市级两场智能建造与建筑工业化协同发展项目现场观摩会,接待了来自全国各地的参观考察 465 场,累计接待 6360 人次。受到人民日报、新华社、中央人民广播电台、光明日报、中国日报等媒体报道 50 余次。中国工程院院士丁烈云认为,该项目达到世界一流建造水平。

创造了三个全国第一。该项目为全国第一个混凝土模块化高层建筑、全国第一快高层保障性住房建设项目、全国第一个 BIM 全生命周期数字化交付模块化建筑项目,推动形成一系列国内领先、国际先进的行业标准。荣获 2022 年深圳市第一批模块化建筑试点项目、2023 年广东省及深圳市级装配式建筑观摩项目以及 2022年深圳市装配式建筑示范工程,成为中建海龙在保障性住房领域充分彰显深圳速度、深圳标准、深圳设计、深圳质量的标杆试点项目。


(作者:徐恺、陈安荻,中建海龙科技有限公司 ;翁裕健,深圳市智慧城市科技发展集团有限公司。全文刊载于《中国建设信息化》总第215期。)

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