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    建筑業信息化技術應用調研報告:加快推廣應用 促進高質量發展

    發布時間:2021-04-13 閱讀次數:841次
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            住房和城鄉建設部工程質量安全監管司青年理論學習小組組成調研組,赴廣東省深圳市、佛山市,開展建筑業信息化技術應用工作調研。調研組先后到深圳市某公共住房項目、佛山市某住宅項目(建筑機器人施工作業)等施工現場一線,了解信息化技術應用第一手資料,參觀了部分信息化技術公司,并與深圳、佛山等地方住房和城鄉建設主管部門以及有關企業開展座談,廣泛聽取基層主管部門及企業意見建議。


    建筑業信息化技術應用情況


            近年來,廣東省積極推動互聯網、物聯網、人工智能、大數據等技術在建設工程的集成應用,取得了顯著成果,傳統的作業模式和管理方式正在發生著革命性改變。


            探索開展智能建造和運營。公共住房項目。深圳市某公共住房及其附屬工程項目是目前全國在建規模最大的裝配式公共住房項目,總投資58億元,總建筑面積約116萬平方米。該項目是“十三五”國家重點研發計劃綠色建筑及建筑工業化重點專項綜合示范工程,示范落地了16個“十三五”國家重點研發計劃項目的49項關鍵技術成果,為我國綠色建筑及建筑工業化實現規?;?、高效益和可持續發展提供技術支撐。


            這方面主要應用了六大技術:


           一是智慧建造。以自主研發的智慧建造平臺為控制中樞,涵蓋設計、算量計價、招采、生產、施工以及運維環節,實現了建造信息在建筑全生命周期的數據傳遞、交互和匯總,打造了基于互聯網的建造過程大數據集成系統。


            二是數字設計。采用“云桌面”實現點對面的全專業協同模式,并基于建筑信息模型(BIM)設計,通過BIM模型輔助算量、虛擬建造及全景虛擬現實(VR)技術,實現全專業的設計變更及流程管理。通過云平臺,支持制造、施工、運維的信息化管理。


           三是全生命周期構件追溯。每一個預制構件生成唯一身份編碼,利用二維碼技術全過程記錄構件生產、施工等信息,實現構件全生命周期信息可追溯,建造過程全要素互聯、全數據互通。


            四是無人機自動巡檢并三維建模。無人機云端預設航線,對現場自動巡檢,通過圖形算法自動建立工地矢量化模型,構建時間空間維度的工地大數據系統。測繪機器人完成項目現場毫米級點云測繪掃描,于云端自動建立建筑點云模型,并與無人機模型進行整合,實現與BIM設計數據自動比對、自動生成質量報告。


            五是不安全行為機器視覺識別。人工智能(AI)視覺識別結合信息化技術,捕獲現場人員動作和人員穿戴圖像,對現場人員不安全行為進行實時識別、實時報警、現場處罰,在云端全過程記錄,進一步規范現場人員安全行為,降低現場安全隱患。


            六是智慧管理。集成從設計到建成全過程的核心數據,交付給業主基于BIM的數字孿生竣工模型,模型可以提供數字化住宅使用說明書,借助VR技術,虛擬各項隱蔽工程及其建造信息,便于住戶使用。此外,模型還支持打造智慧社區、智慧建筑、智慧物業等多應用場景。


            建筑機器人。某機器人有限公司通過搭建智能建造運營管理平臺,建立建筑機器人施工作業調度系統,利用BIM技術對建筑工程進行模型設計,形成工程項目的數字化空間,仿真模擬建筑施工現場作業流程。通過合理安排各項施工工序和作業路徑,利用物聯網技術將任務指令下達至建筑機器人進行施工作業。采用人機協作的工作方式,建筑機器人與建筑工人通過智能建造運營管理平臺進行交互,將機器人高效作業與工人靈活操作的特點相結合,共同完成各項施工任務,實現建筑機器人和建筑工人協同化作業。


            目前,該公司在研建筑機器人產品共51款,覆蓋主要建筑工藝和工序。其中,室內噴涂機器人、外墻噴涂機器人、地面整平機器人、地面抹平機器人、預制內墻板搬運機器人、內墻板安裝機器人、地磚鋪設機器人等24款產品已進入施工現場測試應用。從測試效果來看,建筑機器人存在以下特點:一是施工作業的效率和完成任務指令的質量合格率較高。例如,外墻噴涂機器人施工工效達到150平方米/小時,遠超傳統人工施工;天花打磨機器人在拼縫高低差5毫米以內時,打磨后質量合格率100%。二是在相關工序上可以替代傳統人工施工,減少施工對人身的傷害,降低施工安全事故發生率。例如,樓層清潔機器人可以替代人工在粉塵環境下清掃碎塊及灰塵,清潔覆蓋率可達90%;室內噴涂機器人可避免油漆對工人的危害,解決人工作業時登高的安全風險問題;自升造樓平臺由行吊搭載機器人施工,進行鋁模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土整平抹平及磨光等工序,實現高危險性傳統施工工藝的智能化升級;智能施工升降機可以遠程控制、智能調度、無人駕駛、自動運行,具有防夾、人像識別等功能,安全性高,節省人力成本。


            此外,調研組還參觀了某公司的智慧建筑管理平臺。該平臺是深度適配智慧建筑場景的物聯網類操作系統,針對建筑內的硬件、應用、服務等資源,提供物聯、管理與數字服務,賦予建筑綜合協同的智慧能力,為建筑管理運營者與建筑業主方提供安全、高效、便利的建筑綜合管理系統。


            推動實施智能監管和服務。基于物聯網、云計算、VR等技術,2018年深圳市開發運行建設工程智能監管平臺和建筑廢棄物智慧監管系統。


            深圳市建設工程智能監管平臺通過工地現場實時監控、現場作業信息溯源管理、現場設備工況管理和安全臺賬管理等功能,將工地現場的所有數據存儲在云端,項目管理人員可以使用手機、電腦、平板等移動終端設備訪問云數據,并對現場進行操作和管控,及時解決出現的問題,不斷完善施工現場管理,促進項目現場質量安全管理標準化。


            主要特點有:一是實現“一網統管”。通過對建設項目、從業人員和重點危險源的“一網統管”,構建了市區兩級多主體參與的安全監管“一張網”,實時掌握所有在建項目參建單位管理人員信息及勞務工人誠信狀況,重點管理關鍵崗位人員的上崗情況和特種作業人員的持證情況,動態掌握12類危大工程基本信息,實現基坑、起重機械等臺賬式管理。二是實現“標準化”。通過建立執法事項電子化清單,規范執法尺度,減少自由裁量,實現監督執法標準化;將施工單位日檢、監理單位周檢、建設單位月檢等行為落實到具體崗位,明確不同施工階段的檢查內容,實現企業履責行為標準化。三是突出智能化技術應用。通過數據采集分析,重點對人員履職、企業履責、監測結果以及監督執法行為進行智能化分級預警。利用物聯網技術對深基坑等危大工程實行自動化監測,實時獲取監測信息,通過預警系統提示現場及時處置。通過APP實現執法文書自動即時發放和項目整改提交,形成監督執法的閉環管理。


            深圳市建筑廢棄物智慧監管系統基于物聯網、遙感、云計算、大數據等信息技術,對建筑廢棄物排放、運輸、中轉、回填、受納及利用等過程實行全流程、全方位、全天候的智慧監管。通過實時在線監測降雨量、受納場壩體及堆填體的地表位移、深部位移、土體含水量等數據,實現受納場安全的動態監控和自動預警。


            這方面取得了三大成效:一是智能監管。通過采集建筑廢棄物排放、運輸車輛狀態及受納場所受納情況等信息,可實現對建筑廢棄物排放核準、消納備案信息核對、違法亂倒行為預警等。二是全流程聯單監測。從工地源頭(排放)—運輸—末端處置(受納)實現全過程實時自動記錄,形成電子聯單數據,可記錄建筑廢棄物的產生地點、數量、種類、運輸車輛、運輸軌跡、處置場所等信息,確保廢棄物處理痕跡可查。三是互聯互通。系統實現了住房和城鄉建設、交通、水務、交警等各級監管部門的相關信息共享,讓數據多跑路、讓群眾少跑腿。


            這些應用表明,現代信息技術已經在廣東省建筑業領域生根發芽,并與多種傳統業態深度融合,催發了新生業態,展現了廣闊的前景和巨大的潛力。隨著建筑業數字化、智慧化轉型,未來還將有更多信息化技術應用到房屋建筑領域,以實現建筑業向“安全、綠色、智慧”的目標發展。


    信息化技術應用存在問題


            廣東省在建筑業領域運用人工智能、云計算、大數據等前沿技術,大膽開展先行先試,取得了階段性成果。但通過調研發現,信息化技術在工程項目應用中還存在以下幾方面問題:


            技術有待進一步完善提高。目前,建筑機器人產品技術有待在實踐中進一步打磨完善。如建筑機器人的研發工作大多以計算機技術專家為主導,僅以實現建筑相關功能為目標。由于建筑施工經驗不足,對項目現場的施工條件考慮不充分,導致建筑機器人在現場施工過程中的表現不穩定。如采用建筑機器人開展裝飾裝修作業,因對主體結構土建施工的精度差考慮不足,導致建筑機器人的施工定位有偏差,進而對施工質量和效率產生影響。


            應用過程缺少法規和標準支撐。建筑機器人的建造方式不同于傳統建造方式,需要對現行規范標準及監管過程進行完善改進。部分企業雖然制定了信息化技術應用的相關標準,但由于內容不完整,體系不健全,缺乏技術支撐,導致實際指導作用不強。如智能升降機的研發將代替現行施工升降機,但現行國家標準規定人貨兩用施工升降機必須由經培訓并持有升降機特種設備證的人員操作,與智能升降機不需要操作人員的工作模式相矛盾。目前,建筑機器人在施工設備檢驗等方面,國家尚未有專門標準和法律法規,影響建筑機器人的研發與應用。


            應用場景有待于進一步拓展。一些企業將信息化技術在建筑施工環節進行了應用,并發揮了很好的效果。但從全鏈條應用角度,信息化技術并沒有完全運用到建筑工程施工管理全過程,導致信息化技術應用場景較為單一,影響信息化技術在建筑業領域的應用效果,不利于信息化技術在建筑業領域的長效發展。


    在工程項目中推廣應用的建議


            為加快信息化技術在工程項目中的推廣應用,促進建筑業高質量發展,現提出以下幾點建議:


            全面加強建筑機器人技術應用研究。建筑機器人研發工作應以施工工藝為主導,以機器人技術為輔助實現手段。通過加強建筑機器人工地測試工作,依據建筑機器人工地現場測試數據,對設備產品各項性能參數加以改進和完善,持續驗證建筑機器人的安全性能和施工工效。經市場監督部門安全認證和合格認證后,在保障施工質量安全的前提下,建筑機器人產品才能投入到實際工程項目中推廣使用。加強建筑機器人施工安全風險點和隱患點排查工作,編制相關操作管理指引。涉及危險作業的設備產品,及時組織專家開展技術論證,參照特種設備管理規定進行產權備案和使用登記,完善設備產品施工安全管理程序。


            制定完善相關法規和標準。建筑工程施工涉及多方面法律法規,建筑機器人的研發使用是一種全新模式,目前缺乏有關法律法規支撐,在實際工作中存在有關法律法規滯后、與新模式施工相矛盾的問題,有的嚴重制約了產品的研發試用。為此,應積極探索研究解決法律法規滯后問題,盡快補齊短板。充分考慮新技術應用場景,加強事中事后監管,破除法規和制度障礙。積極引導、鼓勵、支持企業和地方推動行業標準編制,加快完善信息化技術應用標準和規范,逐步將企業標準上升為團體標準、地方標準或者國家標準,對接現有的建筑工程施工質量驗收相關規范,通過完善技術標準體系,推進信息化技術在建筑工程中的實際應用。


            積極拓展全鏈條應用場景。建筑工程施工管理活動具有長時性、復雜性特點,且涉及多學科知識,要想高效利用信息化技術,應拓展全鏈條應用場景。深入對接建筑業、信息化技術、互聯網等領域,圍繞智能建造、數字建筑、智慧工地、智能監管等應用需求,凝練一批具有較大量級和較強示范帶動作用的應用場景,推動智能建造、工業互聯網、大數據融合等領域參與建筑應用場景建設。加速新技術、新產品、新模式的推廣應用,為企業創新和建筑業高質量發展提供更大空間。


    文丨住房和城鄉建設部工程質量安全監管司青年理論學習小組

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