數(shù)字化技術(shù)助力上海建工創(chuàng)新轉(zhuǎn)型發(fā)展

夏巨偉 房霆宸

在全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，數(shù)字化與工程建設(shè)的深度融合發(fā)展具有廣闊的前景，深刻影響和改變著建筑領(lǐng)域，使規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程施工、運(yùn)營管理乃至整個(gè)工程的質(zhì)量和管理效率得到了顯著提高。面對(duì)數(shù)字化技術(shù)帶給行業(yè)的機(jī)遇，切準(zhǔn)數(shù)字化建造技術(shù)發(fā)展方向，以熱點(diǎn)數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑全生命周期的服務(wù)，通過借鑒工業(yè)智能制造的先進(jìn)技術(shù)思路和方法，積極探索實(shí)施綠色化、工業(yè)化和信息化三位一體協(xié)調(diào)融合發(fā)展數(shù)字化之路，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和升級(jí)，是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革、加快我國建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵。近年來，上海建工股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱上海建工）在數(shù)字化建造技術(shù)攻關(guān)、全面推動(dòng)數(shù)字化建造技術(shù)工程應(yīng)用以及培養(yǎng)數(shù)字化建造專業(yè)人才和推動(dòng)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)等方面了開展了卓有成效的工作。

攻克數(shù)字化前沿技術(shù)

近年來，上海建工聚焦國家發(fā)展戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展需求，依托發(fā)揮國家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心、上海建工集團(tuán)院士專家服務(wù)中心等眾多研發(fā)平臺(tái)，聚焦建筑技術(shù)前沿，致力于解決行業(yè)發(fā)展共性關(guān)鍵技術(shù)以及重大工程建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)難題，積極整合上海建工、高等院校、科研院所等研發(fā)優(yōu)勢(shì)，累計(jì)承擔(dān)相關(guān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國家級(jí)、省部級(jí)重大科研項(xiàng)目、課題30余項(xiàng)，為數(shù)字技術(shù)與建筑行業(yè)的融合創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在國家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題“綠色建造虛擬技術(shù)研究與示范”研究中，上海建工集團(tuán)研發(fā)出綠色建造的全過程模擬技術(shù)、施工全過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)、綠色建造實(shí)時(shí)可視化控制技術(shù)以及虛擬綠色建造平臺(tái)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)建造過程中既能夠確保安全、質(zhì)量、進(jìn)度，又能做到節(jié)約材料、能源和水資源，減少碳排放，減少施工對(duì)環(huán)境的影響，有效實(shí)施環(huán)境保護(hù)，真正實(shí)現(xiàn)“資源節(jié)約、環(huán)境友好”的綠色建造。在國家“863計(jì)劃”支持下，上海建工集團(tuán)與同濟(jì)大學(xué)、香港理工大學(xué)、上海交通大學(xué)聯(lián)合開展“超高建筑安全施工狀態(tài)監(jiān)測(cè)與可靠性控制技術(shù)”項(xiàng)目研究，合作自主研發(fā)出了超高建筑安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)與可靠性控制系統(tǒng)。該套系統(tǒng)支持動(dòng)態(tài)采集10余種傳感器和800余個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)對(duì)超高建工的施工安全狀態(tài)和可靠性進(jìn)行評(píng)估，已在廣州610米的新電視塔工程中得到成功應(yīng)用，保障了廣州塔工程施工過程的安全和質(zhì)量控制，也為維護(hù)結(jié)構(gòu)全壽命周期安全奠定了良好的基礎(chǔ)。

針對(duì)建筑行業(yè)事故多發(fā)、安全管理的信息化管理水平低、先進(jìn)安全監(jiān)控技術(shù)缺乏等制約其高質(zhì)量發(fā)展難題，上海建工集團(tuán)與中科院微系統(tǒng)所、華中科技大學(xué)、東南大學(xué)等優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，牽頭申報(bào)了2017年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“建筑工程施工風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控技術(shù)研究”課題，通過系統(tǒng)的開展建筑工程施工重大風(fēng)險(xiǎn)耦合機(jī)理與風(fēng)險(xiǎn)控制基礎(chǔ)理論，借助建筑工程安全監(jiān)控技術(shù)與信息化技術(shù)的深度融合，最終建立建筑工程多維多級(jí)立體智能化防控技術(shù)，并開發(fā)集安全控制要素多源一體的智能化安全監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng);針對(duì)建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)密集、機(jī)械化及自動(dòng)化程度不高、機(jī)械裝備協(xié)同集成及通用性差等問題，上海建工集團(tuán)與中國建筑設(shè)計(jì)院、中國建設(shè)科學(xué)研究院、東南大學(xué)等合作，牽頭成功申報(bào)了2018年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“建筑工程現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化建造集成平臺(tái)與裝備關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”，對(duì)設(shè)備設(shè)施一體化協(xié)同集成的工業(yè)化建造平臺(tái)技術(shù)、成型鋼筋骨架智能化加工與配送技術(shù)、與現(xiàn)場(chǎng)施工平臺(tái)一體化的布料關(guān)鍵技術(shù)、機(jī)電設(shè)備與管線模塊化裝配施工技術(shù)、組裝式大型3D打印設(shè)備及其3D打印技術(shù)等建筑工程現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化建造集成平臺(tái)與裝備關(guān)鍵技術(shù)開展系統(tǒng)攻關(guān)，最終研發(fā)形成建筑工程現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化建造成套技術(shù)體系，該項(xiàng)目的研究攻關(guān)最終將切實(shí)提高我國綠色建造、工業(yè)化建造及智慧建造水平。

通過持續(xù)性的技術(shù)攻關(guān)，目前上海建工已經(jīng)基本建立了涵蓋數(shù)字化建造技術(shù)方法、數(shù)字化加工與拼裝技術(shù)、數(shù)字化虛擬建造與控制技術(shù)、數(shù)字化設(shè)計(jì)及控制技術(shù)、大型機(jī)械設(shè)備數(shù)字化技術(shù)、智能化人員安全控制技術(shù)、數(shù)字化集成管理技術(shù)、數(shù)字化輔助施工技術(shù)、數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)字化建造技術(shù)體系和管理平臺(tái)系統(tǒng)，數(shù)字化建造技術(shù)研發(fā)走在了行業(yè)發(fā)展的前列。開展數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用

近年來，上海建工以上海中心大廈、上海迪士尼樂園、國家會(huì)展中心、南京金鷹天地廣場(chǎng)等為代表的一批重大工程建設(shè)為契機(jī)，不斷突破傳統(tǒng)工藝方法，在探索面向工程建設(shè)全生命周期的數(shù)字化建造技術(shù)方面取得了大量創(chuàng)新成果。

在超高層建筑領(lǐng)域，中國第一、世界第二高樓上海中心大廈工程率先在建筑全壽命周期采用數(shù)字建造技術(shù)，運(yùn)用基于三維建模和數(shù)值分析的數(shù)字建造模型分析方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程建造、空間環(huán)境、質(zhì)量與安全作為控制對(duì)象的數(shù)字化管控。建立了綠色建造虛擬技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了一體化深化設(shè)計(jì)、一體化加工制作以及一體化施工建造的數(shù)字化管理新模式。在世界最高的非對(duì)稱三塔連體超高層建筑南京金鷹天地廣場(chǎng)工程中，綜合運(yùn)用了“互聯(lián)網(wǎng)+”、BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、視頻監(jiān)控等數(shù)字化技術(shù)，通過自主研發(fā)的液壓千斤頂將重達(dá)2800噸的空中連廊鋼結(jié)構(gòu)桁架從130.3米穩(wěn)穩(wěn)地抬升到200米高空，成功實(shí)現(xiàn)了世界首例三塔連體非對(duì)稱高空連廊整體提升。

在大型公共建筑領(lǐng)域中，上海迪士尼樂園夢(mèng)幻城堡工程綜合運(yùn)用了三維可視化、BIM深化設(shè)計(jì)、4D模擬、三維掃描、3D打印和雕刻等數(shù)字化技術(shù)，在節(jié)約人力、財(cái)力和工期的前提下，成功構(gòu)造了童話感與科技感并存的現(xiàn)代化夢(mèng)幻城堡奇景。在世界面積最大的建筑單體和會(huì)展綜合體國家會(huì)展中心工程中，通過深度應(yīng)用BIM技術(shù)，在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)了不同的各個(gè)專業(yè)工程的“碰撞實(shí)驗(yàn)”和仿真模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中可能出現(xiàn)的問題并在深化設(shè)計(jì)期間就可以及時(shí)作出調(diào)整，解決了鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、屋面、機(jī)電安裝、內(nèi)裝飾等交叉配合施工難題，確保了“四葉草”大屋面造型的～次成型。

在城市更新領(lǐng)域，上海玉佛寺大雄寶殿平移頂升改造工程中，上海建工集團(tuán)研發(fā)出融合2D影像和3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大雄寶殿造型的數(shù)字化重構(gòu)。開發(fā)出“互聯(lián)網(wǎng)+移位遠(yuǎn)程智能監(jiān)控評(píng)估平臺(tái)”，確保了整體建筑（含內(nèi)部佛像、文物）30米平移和1.05米頂升的有效實(shí)施。另外，東方醫(yī)院、新華醫(yī)院兒科綜合樓等眾多改擴(kuò)建工程則采用了基于BIM的醫(yī)院建筑智慧運(yùn)維技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工程品質(zhì)的提升。

在市政工程領(lǐng)域，上海首個(gè)采用全預(yù)制技術(shù)的嘉閔高架工程借助BIM技術(shù)和基于二維碼技術(shù)的預(yù)制工廠信息管理平臺(tái)，打造高效的數(shù)字化預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)全流程信息化和標(biāo)準(zhǔn)化管理。被譽(yù)為上海軌交系統(tǒng)“數(shù)字大腦”的軌交網(wǎng)絡(luò)調(diào)度大樓工程中，全面應(yīng)用BIM、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，打造出數(shù)字化工地，既實(shí)現(xiàn)了節(jié)材、節(jié)地等綠色化目標(biāo)，也確保了建筑質(zhì)量的有效提升。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，上海建工集團(tuán)已在近干項(xiàng)工程建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用了數(shù)字化建造技術(shù)，數(shù)字化建造技術(shù)應(yīng)用貫穿于房產(chǎn)開發(fā)、設(shè)計(jì)咨詢、施工建造、運(yùn)營維護(hù)等整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，業(yè)務(wù)發(fā)展呈現(xiàn)出依托上海、輻射長三角、遍布全國、海外布點(diǎn)等特點(diǎn)，工程范圍包含超高層建筑、高架橋梁、隧道、大型公共建筑、預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)、改擴(kuò)建項(xiàng)目等，數(shù)字化建造技術(shù)應(yīng)用綜合實(shí)力全國領(lǐng)先，市場(chǎng)占有率居上海首位。

培育數(shù)字化技術(shù)人才

數(shù)字化技術(shù)的廣泛和深入應(yīng)用帶動(dòng)工程建造不斷刷新紀(jì)錄，上海建工的企業(yè)愿景已經(jīng)從傳統(tǒng)的工程承包商躍升至“廣受贊譽(yù)的建筑全生命周期服務(wù)商”。在轉(zhuǎn)型升級(jí)的背后，有一支強(qiáng)大的科研團(tuán)隊(duì)為轉(zhuǎn)型發(fā)展持續(xù)注入新動(dòng)能。經(jīng)過持續(xù)的科技攻關(guān)和大量的工程應(yīng)用，上海建工集團(tuán)已經(jīng)初步建立了兩級(jí)數(shù)字化建造技術(shù)研究體系。在集團(tuán)層面，組建了由集團(tuán)總工程師統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)的“上海建工數(shù)字建造創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”，同時(shí)在上海建工集團(tuán)工程研究總院設(shè)立了信息技術(shù)研究所、BIM技術(shù)研究所和施工控制研究所等數(shù)字化研究機(jī)構(gòu)，專職從事數(shù)字建造技術(shù)研究工作。在下屬子公司層面，組建了由總工程師統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)的數(shù)字化建造技術(shù)應(yīng)用研究團(tuán)隊(duì)，同時(shí)各大型子公司相繼組建工程研究院并設(shè)立了BIM、信息化技術(shù)等數(shù)字化建造研究機(jī)構(gòu)，現(xiàn)有數(shù)字建造相關(guān)研究所（工作室）近20家。經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)，上海建工集團(tuán)現(xiàn)有專兼職從事數(shù)字化建造技術(shù)工作人員1000余人，約占員工總數(shù)的3%。人才隊(duì)伍的學(xué)歷、年齡、職稱等結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，人才分布遍及開發(fā)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)等整個(gè)工程建設(shè)領(lǐng)域。

在進(jìn)行數(shù)字化技術(shù)科研攻關(guān)和工程應(yīng)用的同時(shí)，上海建工注重與兄弟單位、各級(jí)學(xué)會(huì)及協(xié)會(huì)及專家學(xué)者進(jìn)行交流和探討，探索我國工程建設(shè)領(lǐng)域數(shù)字化發(fā)展模式與理念。近兩年，上海建工集團(tuán)先后承辦了“2017工程建設(shè)創(chuàng)新論壇暨中國建筑學(xué)會(huì)數(shù)字建造學(xué)術(shù)委員會(huì)年會(huì)”、“中國圖學(xué)學(xué)會(huì)建筑信息模型（BIM）專業(yè)委員會(huì)第三屆全國BIM學(xué)術(shù)會(huì)議”等大型學(xué)術(shù)會(huì)議10余場(chǎng)，通過交流和學(xué)術(shù)探討，上海建工集團(tuán)更加明確了數(shù)字化建造技術(shù)的發(fā)展前沿和最新動(dòng)態(tài)，并積極主動(dòng)地將集團(tuán)科研和應(yīng)用成果向社會(huì)推介，引發(fā)了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。

近年來，作為中國建筑協(xié)會(huì)數(shù)字建造學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任單位、中國BIM發(fā)展聯(lián)盟的常務(wù)理事單位（14家發(fā)起單位之一）、上海建筑信息模型應(yīng)用推廣中心副主任單位、上海BIM技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長單位，上海建工集團(tuán)主參編了《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等30余項(xiàng)數(shù)字建造技術(shù)相關(guān)的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定工作，數(shù)字化建造技術(shù)相關(guān)科研項(xiàng)目和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定工作涉及房產(chǎn)開發(fā)、設(shè)計(jì)咨詢、施工建造、運(yùn)營維護(hù)等整個(gè)工程建設(shè)領(lǐng)域，極大地推動(dòng)和促進(jìn)了我國建筑工程數(shù)字建造技術(shù)發(fā)展。