易重慶

（中鐵隧道局集團建設有限公司，廣西 南寧 530000）

從目前的發(fā)展情況來看，建筑智能制造具有良好的推廣應用價值，是推動裝配式建筑工程標準化、數(shù)字化與規(guī)模化發(fā)展的重要途徑。通過整理建筑智能制造在裝配式建筑中的應用要點，可以積累相應的實踐經(jīng)驗，為裝配式建筑工程施工體系的不斷完善提供可靠依據(jù)。

1 建筑智能制造的含義

建筑智能制造是在人工智能基礎上融入多項信息技術(shù)與“互聯(lián)網(wǎng)+”等理念而演變形成，本質(zhì)上屬于人機一體化智能系統(tǒng)，在裝配式工程建設期間，智能制造系統(tǒng)將采取高度柔性和集成的控制方式，模擬人類思維方式來執(zhí)行數(shù)據(jù)分析、判斷推理、決策制定等操作，替代人工完成多數(shù)基礎性任務和一部分較為復雜的工作任務，從而起到提高工程建設質(zhì)量、輔助設計、縮短工期、降低工程造價成本等多重作用。除此之外，建筑智能制造在應用中作為一類全新的工程建造模式，基于系統(tǒng)中提供的便利條件，可以自動完成建筑設計、預制件加工、多元控制管理等工作，從而幫助企業(yè)更高效地適應現(xiàn)階段工程環(huán)境，充分發(fā)揮理論知識的應用價值。

2 智能建造解決的問題

2.1 智能隨動式布料機

在裝配式建筑工程的施工中，布料機是進行泵送混凝土的重要載體，而開發(fā)應用的智能隨動式布料機，在實際應用中可以通過自研控制算法以及相關(guān)控制器，從而保證布料機在工作中能夠沿著任意方向進行移動，從而高效完成智能布料活動。而此類智能設備在應用中可以解決的問題如下：智能隨動式布料機在具體應用中，會和地面整平機器人、地面抹平機器人來建立完善的施工產(chǎn)品線，而且據(jù)此建立的聯(lián)動施工體系，在應用中也可以有效減少施工時的人員投入比例，而且在應用中也可以有效降低設備工作時的勞動強度，從而提高智能隨動式布料機的工作效率，加快裝配式建筑工程的施工進度。

2.2 室內(nèi)和外墻噴涂機器人

在裝配式建筑工程的施工中，室內(nèi)和外墻噴涂屬于非常重要的工作內(nèi)容。而依托智能化技術(shù)建立的室內(nèi)和外墻噴涂機器人，在應用中能夠有效提高具體的工作效率和質(zhì)量，而且在應用中也可以提高施工過程的安全性，達到預設的綜合效果。在應用中可以解決以下問題：（1）外墻噴涂機器人能夠在高層住宅和商業(yè)建筑完成裝配式施工后，可以在外墻面根據(jù)預設程序自動完成噴涂作業(yè)，在作業(yè)中不存在傳統(tǒng)墜落風險，應用階段的最大噴涂效率可達300m2/h，在保證作業(yè)安全的同時，保證了作業(yè)過程的工作效率。（2）室內(nèi)噴涂機器人在應用中的綜合噴涂效率為100m2/h，能夠按要求進行長時間連續(xù)作業(yè)，而且在工作時可以對室內(nèi)墻面、天花、飄窗進行自動化作業(yè)，作業(yè)過程的覆蓋率能夠達到90%～100%，從而減少人工消耗，提高噴涂結(jié)果的科學性與合理性。

2.3 智能焊接機器人

除上述提到的智能建造設備外，在裝配式建筑工程施工活動中，也會使用到智能焊接機器人。在實際應用中，焊接機器人可分為機器人與焊接設備兩部分內(nèi)容，前者主要是由機器人與控制軟硬件兩部分組成，后者則是由焊接電源、控制系統(tǒng)、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成，從而提高焊接結(jié)果的科學性。在應用中具有以下應用優(yōu)勢：（1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，可以將整個焊接過程的各項參數(shù)，以數(shù)值的方式直觀顯示出來。（2）在應用中能夠有效提升工作效率，同時也可以有效降低工人的勞動強度，并且可以在有害環(huán)境中開展工作，加快相關(guān)工作開展進度。（3）減少了產(chǎn)品迭代周期，而且在應用中能夠有效減少設備支出，以提高工作結(jié)果的可靠性。

3 建筑智能制造在裝配式建筑中的具體應用

3.1 做好數(shù)字設計發(fā)展

在建筑智能制造過程中，做好數(shù)字設計發(fā)展屬于非常重要的工作內(nèi)容，而且基于實際的應用要求來建立相匹配的數(shù)字設計體系，按要求研發(fā)高智能化設計軟件，以此來完成裝配式建筑結(jié)構(gòu)的布局規(guī)劃設計，同時做好結(jié)構(gòu)設計、多專業(yè)設計方案的科學化整理，而且在應用中也會開發(fā)建設三維信息模型，基于模型來完成構(gòu)件配筋率、裝配式指標優(yōu)化統(tǒng)計等工作，根據(jù)獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)來保證裝配式建筑工程設計質(zhì)量，同時也有利于智能制造活動的有序進行。而且在深化設計活動中，也可以基于軟件提供的便利條件來完成部件碰撞檢查、信息深化調(diào)整、工況參數(shù)調(diào)整，從而在成果輸出活動中完成三維圖紙、專題圖形的制作，以提高建筑智能制造結(jié)果的科學性。需要注意的是，在系統(tǒng)的具體應用中，需要將數(shù)字化設計系統(tǒng)和智能工廠生產(chǎn)流程關(guān)聯(lián)在一起進行應用，從而提高生產(chǎn)結(jié)果的科學性。

3.2 建立構(gòu)件智能工廠

在初期裝配式建筑工程的施工中，許多預制構(gòu)件在生產(chǎn)活動中，會借助人工操作的方法來制作相關(guān)構(gòu)件，并且在圖紙認知偏差、部門信息溝通不及時、操作過程容錯率高等因素影響下，也會降低構(gòu)件良品率，從而影響工程建設質(zhì)量與施工成本。在實踐中，需要基于建筑智能建造系統(tǒng)來搭建PC 智能工廠，過程中會使用SPCI工業(yè)軟件，來建立完善的裝備管理系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)，同時也會設置高智能化的系統(tǒng)程序，有序完成生產(chǎn)加工任務，包括自動化內(nèi)外墻噴涂、自動化焊接等。例如，在實際應用中，可以對整個生產(chǎn)工藝進行數(shù)字化改進，而且在生產(chǎn)車間也會配置數(shù)量眾多的智能機器人、信息傳感器等，建立的應用系統(tǒng)也會自動下達控制指令，使系統(tǒng)可以按照預設要求，有序執(zhí)行相應的控制方案，從而提高生產(chǎn)加工結(jié)果的可靠性。需要注意的是，在建立的構(gòu)件智能工廠中，也具備了生產(chǎn)預測、故障自診斷、在線運輸?shù)裙δ?，保證智能工廠自動化生產(chǎn)活動的有序進行。

3.3 搭建建筑智慧工地

建筑智能制造系統(tǒng)的應用，也可以建立建筑智慧工地，有利于相關(guān)活動的有序進行。在系統(tǒng)的具體應用中，能夠?qū)崿F(xiàn)以下控制目標：（1）工程項目的進度控制，系統(tǒng)在具體應用中，能夠基于已知的各類因素，對于整個施工過程進行模擬，以此得到裝配式建筑施工時，各環(huán)節(jié)所需要消耗的資源總量、時間成本，以此來制定項目進度控制計劃，在出現(xiàn)進度偏離時，可以及時作出進度調(diào)整，從而保證整個施工活動的有序進行，減少施工工期超限的情況。（2）工程在線運營管理，利用系統(tǒng)的存儲性能，可以對設備進入信息、人員進入信息、人員工作情況、設備工況等內(nèi)容進行記錄，記錄數(shù)據(jù)會和額定值進行比較，在出現(xiàn)超出額定值的情況時，會自動發(fā)送相應的預警信息，提示相關(guān)人員及時處理異常問題，保證現(xiàn)場作業(yè)活動的安全推進。（3）現(xiàn)場遠程管理，在智慧工地的生產(chǎn)活動中，會在現(xiàn)場裝配數(shù)量較多的傳感器、攝像裝置與各類探頭，作用是可以對現(xiàn)場影像資料進行實時采集，及時發(fā)現(xiàn)和糾正存在的不規(guī)范行為，將問題產(chǎn)生的負面影響控制在合理的范圍內(nèi)。

3.4 完善建筑產(chǎn)業(yè)平臺

在建筑智能制造活動中，也會利用技術(shù)提供的便利條件，來建立更加完善的建筑產(chǎn)業(yè)平臺。依據(jù)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)提供的便利條件，在實際應用中來建立更加完善的建筑產(chǎn)業(yè)平臺，從而更好地完成智能化設計系統(tǒng)建設，并基于產(chǎn)業(yè)平臺來指導整個操作活動。同時，在操作與安排上，也可以基于數(shù)據(jù)提供的便利條件完成數(shù)字信息的順利建設，這樣在應用中也可以提高信息之間的聯(lián)絡性，確保整個建設活動可以在預設的生命周期內(nèi)完成，而且在整個作業(yè)活動中也可以進行多元化管理，保證各類智能技術(shù)可以全面覆蓋建筑活動，包括裝配式建筑工程的策劃階段，一直到裝配式建筑工程的拆除回收階段，過程中所積累的經(jīng)驗，都有利于產(chǎn)品市場化和產(chǎn)業(yè)化機制的完善，有利于后續(xù)其他活動的有序進行。例如。目前所建立的建筑產(chǎn)業(yè)平臺在應用中，可以實現(xiàn)對智能技術(shù)的統(tǒng)籌規(guī)劃應用，而且在技術(shù)應用背景下，也可以實現(xiàn)裝配式過程的智能化管理，從而提高建筑工程整體的建設與施工效果，使其可以契合實際發(fā)展需求，保證建筑工程作業(yè)結(jié)果的科學性。

3.5 建立全坐標焊接系統(tǒng)

在建筑智能制造系統(tǒng)的應用背景下，也會基于裝配式建筑的生產(chǎn)進度要求，建立可靠的全坐標焊接系統(tǒng)，提高焊接結(jié)果的科學性與合理性。在該系統(tǒng)的具體應用中，會利用脈寬調(diào)制方法（PWM）以及CMOS 開關(guān)原理中的相關(guān)內(nèi)容，建立契合系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的應用平臺。而且在Visual Studio 平臺的輔助下，系統(tǒng)在應用中可以根據(jù)目標物的參數(shù)來靈活調(diào)整焊接點位置的電流與電壓，而且在不同坐標焊接點對應的焊接回路中，其涉及的參數(shù)也會基于實際情況進行智能化匹配，從而形成了智能化水平較高的智能焊接控制系統(tǒng)，以此保證自動化焊接活動的有序進行，提高焊接系統(tǒng)工作結(jié)果的科學性與合理性。

3.6 搭建信息化管理系統(tǒng)

除上述提到的相關(guān)內(nèi)容外，在先進技術(shù)的輔助下，還需要建立更加可靠的信息化管理系統(tǒng)，即利用模塊化控制模式來完成各項控制工作，以提高控制結(jié)果的科學性與合理性。而建立的各個控制模塊，在實際應用中可以進行分布式運行。而且在PC 內(nèi)核輔助下的分時控制系統(tǒng)在應用中會作為主控系統(tǒng)進行使用，過程中也會利用EtherCat 總線技術(shù)來完成多個分布式模塊站點、通信網(wǎng)絡的順利連接，以此完成伺服實時規(guī)劃設計，以提高整個系統(tǒng)運行狀態(tài)的穩(wěn)定性與安全性。除此之外，在系統(tǒng)的具體發(fā)展過程中，還需要兼容BIM 技術(shù)的應用性能，完成智能化生產(chǎn)線系統(tǒng)平臺的科學研發(fā)，從而解決任務錄入、訂單匹配等工作需求，保證信息化轉(zhuǎn)換過程的高效性。

4 建筑智能制造的未來發(fā)展趨勢

4.1 系統(tǒng)功能多元化

在建筑智能制造的未來發(fā)展中，將會沿著系統(tǒng)功能多元化穩(wěn)定發(fā)展，具體體現(xiàn)在以下幾方面：（1）目前所推行的建筑智能制造系統(tǒng)，已經(jīng)覆蓋了從項目決策階段到拆除回收階段的全部過程，其功能性也處于不斷完善的階段。而未來發(fā)展過程中，也會在技術(shù)創(chuàng)新水平不斷提高的情況，進一步豐富系統(tǒng)功能，以滿足不同場景的裝配式建筑施工要求。（2）配套硬件設施功能多元化，為滿足系統(tǒng)功能多元化發(fā)展要求，需在應用中利用配套硬件設施來發(fā)揮系統(tǒng)效能，從而更好地適應裝配式建筑工程的智能化管理要求，加快建筑工程的施工進度。

4.2 提升無人化水平

在建筑智能制造的未來發(fā)展中，所建立的生產(chǎn)工廠無人化水平也會不斷提高，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時，保證工廠產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。其具體表現(xiàn)在以下幾點：（1）在智能技術(shù)的高效發(fā)展活動中，無人工廠得到了快速發(fā)展，而服務于裝配式建筑工程的無人工廠，也會成為未來發(fā)展過程中的重要方向，在系統(tǒng)的具體創(chuàng)新發(fā)展活動中，技術(shù)創(chuàng)新水平也會不斷提高，以滿足不同類型裝配式建筑工程的作業(yè)要求。（2）配套軟硬件設置智能化水平的進一步提升，為了更好地滿足無人生產(chǎn)過程的精度要求，與之相關(guān)的智能化技術(shù)、定位技術(shù)、通信技術(shù)先進性也會不斷提高，從而適應裝配式建筑工程的智能化管理要求，提升裝配式建筑工程作業(yè)結(jié)果的科學性。

4.3 技術(shù)類型綠色化

除上述提到的相關(guān)內(nèi)容外，在建筑智能制造的未來發(fā)展中，也會沿著綠色化方向穩(wěn)定發(fā)展，該發(fā)展趨勢集中體現(xiàn)在以下幾方面：（1）目前所推行的建筑智能制造系統(tǒng)，雖然在功能上已經(jīng)滿足了相應的管理需求，但是系統(tǒng)的綠色化水平還有較大的發(fā)展空間。在下階段發(fā)展活動中，軟件的可拓展性也需要不斷提升，從而在面對新要求時可以在原有軟件基礎上完成功能拓展，以減少軟件開發(fā)過程中帶來的資源損失。（2）配套硬件設施綠色化水平的提升，為了滿足綠色化理念發(fā)展要求，在應用中也需要加強配套硬件設施綠色化研究，延長設備的使用壽命。而且在硬件設施制作材料的選擇上，也需要考慮所選材質(zhì)的綠色化性質(zhì)，促進系統(tǒng)的綠色化發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，在裝配式建筑工程的施工活動中，建筑智能制造具有良好的應用價值，基于此，需要總結(jié)建筑智能制造應用時的相關(guān)內(nèi)容，以積累相應的實踐經(jīng)驗，為相關(guān)體系的不斷完善提供可靠的依據(jù)。在下階段的發(fā)展活動中，也需要做好設備研發(fā)、軟件開發(fā)、人才培養(yǎng)等工作，推動建筑行業(yè)經(jīng)濟的健康發(fā)展，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。