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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(jìn)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(jìn)造樓機，猶如進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)展進(jìn)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(jìn)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”。