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智能建造在建筑钢结构领域的运用

智能建造在建筑钢结构领域的运用

  • 分类:公司新闻
  • 作者:固建机器人
  • 来源:www.gj-robotics.com
  • 发布时间:2020-12-27 20:52
  • 访问量:979

智能建造在建筑钢结构领域的运用

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今天由我们固建机器人CEO——邱天邱总来为大家分享智能建造中最前沿的理论,分析智能建造在建筑钢结构领域的运用
 

建筑钢结构领域的运用
 

2020年11月20日

邱总在中国建筑机器人专业委员会成立大会上

 

 

行业背景

受国家基础设施建设和城镇化的驱动,有专业机构预测2019年至2023年建筑行业年均复合增长率约为7.08%,2023年中国建筑行业总产值有望突破33万亿元。随着人口老龄化速度加快,人口红利消失,从业人员每年以5%左右的速度在流失,且多为50岁左右的农民工,缺乏对20-40岁青壮年农民工的吸引力。自2009年起建筑业事故已连续9年成为工矿商贸中事故最多行业,是最危险的职业。

 

 

 

住房城乡建设部印发《“十三五”装配式建筑行动方案》明确指出,2020年全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上。从行业背景上看,一方是需方市场激增,另一方面却是从业人员的紧缺和产能严重不足,生产事故频发,造成了供需关系的激烈冲突与矛盾。随着国家大力发展装配式建筑,市场对钢结构的需求激增。因此,如何实现钢结构的高效生产、减少人为干预、确保工人安全成为了行业参与者共同思考的问题。
 

建筑钢结构领域的运用
 

技术难点和实施

针对钢结构行业的自身特点,我们技术团队提出了自动化到数字化再到智能化发展的技术路径以及从工厂端到工地端的发展路线。但由于钢结构具有规格型号多(非标准化)、产品精度低(以厘米计)、尺寸大(6米至12米不等)、单件产品重(1T至15T不等)的特性,给团队带来了不小的挑战。H型钢是装配式建筑中常见的重要型材,因此下文将以H型钢智能生产线为例,阐述在工厂端如何实现自动化、数字化和智能化。
 

建筑钢结构领域的运用
 

由于H型钢的生产工艺繁杂,工序较多,技术团队将产线分为智能下料、智能焊接、智能辅件加工和智能喷涂四大部分。

 

 

 

01智能下料

智能下料通过对自动套料系统的二次开发,能实现板材的自动排料、条板下料和堆放,有效提高板材利用率和切割效率。

 

02智能焊接

智能焊接通过自主研发的软件系统能实现条板的自动组立、焊接、整形及锯切,适用于不同规格H型钢的柔性化生产。

 

03智能辅件加工

智能辅件加工为高集成度的智能综合加工站,通过模块化软件设计、3D视觉系统、焊缝跟踪系统等技术不仅能实现筋板、端板、连接板等辅件在H型钢上的组装和焊接,还能实现开锁口、钻孔、切割缺口等复杂功能。

 

04智能喷涂

智能喷涂能实现H型钢的自动抛丸、喷涂烘干。

 

 

 

产线的价值与意义

H型钢智能生产线能实现从下料到多规格H型成品下线全自动化柔性生产,全程流水化作业,从根本上改善了车间的间断、无序的半自动化生产状态;也无需人工转运,可将原有的操作人员从14人降至到4人,不仅降低了劳动强度和人工成本,同时避免了重大安全风险;产线通过对加工工艺的优化,将H型钢的平均生产时间从原来的2-3小时,缩短至约40分钟,极大提高了生产效率。具体的对比见下图:
 

建筑钢结构领域的运用
 

从眼前来看,H型钢智能生产线满足了钢结构高效生产、减少人为干预、确保工人安全的市场需求,解决了行业的痛点,这是必要性。从行业拓展来看,H型钢智能生产线的生产模式与工艺路线可以扩展到其它钢结构产品,如箱型梁、H型梁柱、十字柱、双H型柱、方钢管柱;行业应用场景也能实现从建筑钢结构向桥梁钢结构领域的跨越,具有代表性和延展性。从长远看,未来它更是智慧工厂的基础模块和数字化平台的载体,具有前瞻性,因此它对传统生产的变革和冲击是巨大,是未来智能建造发展的趋势。

 

 

 

未来的探索

然而H型钢智能生产线的模式还只是实现了自动化,目前,我们正在利用自主开发的软件系统将数字模型导入到生产系统,再利用运用离线编程技术模拟加工,将通过验证的程序导入到生产设备就能实现智能加工了。

 

 

 

目前我们和浙江省建工共同构建的智能建造云平台,将通过设备层、控制层将数据传输到调度层、管理层,实现现场的加工设备和远程服务器的联通,通过传感器实现设备的数字模型和真实工况的实时同步,我们称之为数字孪生系统,也叫数字双胞胎。
 

建筑钢结构领域的运用
 

它既可以做生产过程监控,也可以做预测性报警,还可以进行事后追溯。浙建集团的数字化管理平台,能将现场的数据采集并传输到系统,它可以在远程和本地,实时显示所有的加工数据,能够形象地去展现这条线的运行状况。同时这套系统也可以让我们对它进行数字预演,实现后续的数据可追溯,这便是数字孪生最典型的应用。我们通过数字孪生系统收集工艺参数,可通过算法进行优化,生成不同的焊接模型,形成一个庞大的数据库,系统根据不同的焊接工艺,自动调用。这种情况已经实现了工厂端智能建造了,这正是工地端要实现智能建造的基础。加工出来的产品要在数字可控的状态,在现场才可能对它进行可控的数字化建造,数字化安装。然而需要解决数字化的制造和工厂端的问题,设计的数字化(BIM)和标准化必不可少,我们不妨用机械设计的思维去考虑建筑设计,如何在实现功能、美感和个性化的同时兼顾标准化和工艺性,实现价值最大化是我们未来需要思考的。

 

当我们所有的模型都实现了数字化,就可以通过云平台拿到设计端的数据,打通智慧工厂的链条,通过无纸化制造、智能质检,智能仓储、智能物流,将可追溯的产品运输到工地端的指定位置;通过产品的逆向建模,实现工厂端虚拟装配与工地端的现场实际装配高度契合,甚至可以通过VR技术在工厂端指导工地端的装配和后期运营维护。这便是我们对于未来工地端与工厂端互联互通的一些设想。当我们的思维再开阔一些,站在智慧生态的高度来看,我们是否能利用区块链技术,构建一个由资本方、设备方、施工方共同运营的智能建造生态平台, 实现共享、共赢呢?当然,上述的设想只是一家之言,天马行空……在不远的将来智慧施工,智能运维,智慧破拆都会推动建筑业的变革,建筑业的智慧生态也必将建成!

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