5天就能盖好一层楼，建造效率大幅提高，而盖楼所需的工人却在大幅减少，能节省60%的人力，这便是“造楼机器人”的神奇所在。
日前，山东省首台套“天蝉”住宅施工机器人系统在青岛落地，这也是全省首台“造楼机”。该系统在主要工序中的智能装备化率超过60%，可以实现将传统的建筑施工工序例如混凝土振捣、钢筋绑扎、浇筑养护等集成整合，一体化推进施工生产。7月11日，青岛早报记者来到胶州市中云街道黄埠岭片区棚户区改造项目现场，探访“天蝉”的与众不同。
01 高效
5天盖一层楼 节约六成人力
7月11日上午，记者来到黄埠岭片区棚户区改造项目，还未走进施工现场，便能看到几栋楼体已经拔地而起。在3号楼外，可以看到楼体顶部包裹着蓝色“箱子”，这个“箱子”还在楼体的外立面缓慢移动着。而整个施工现场，并没有工地该有的繁忙与嘈杂，而是井然有序，为楼体施工的工人也不多见。
“这个蓝色的‘箱子’，就是中建八局自主研发的新一代住宅施工机器人系统，名叫‘天蝉’。”中建八局四公司黄埠岭片区棚户区改造项目技术部经理陈泽锋介绍，黄埠岭片区棚户区改造项目是这套新一代住宅施工机器人系统在全国的首次落地。
记者走近楼体，可以看到这个蓝色“箱子”内含乾坤。“里面包含混凝土振捣机器人、整平机器人、凿毛机器人、覆膜机器人等十几种智能装备，在智能控制系统的统一调配下，实现协同作业。可以把它理解为一个将传统的建筑施工工序集成整合起来的‘箱子’，这个‘箱子’可以覆盖整个施工作业面，并实现自动爬行。”陈泽锋介绍，在“天蝉”系统内部，不同分工的自动化机器人被悬挂在空间顶部的精密轨道上运行。与此同时，施工人员则在底部辅助作业，与机器人协同合作，共同完成放线、钢筋绑扎、支模、浇筑、振捣、养护等各项施工工序，实现流水化作业。待本层施工任务完成，“天蝉”系统仅用1小时即可准确爬升至另一层，实现工序的循环往复，直至整栋楼完成建造。“外观上可以看到的红色立柱，就是‘天蝉’自爬升系统最顶部的支撑柱部分，它克服了传统爬升方式误差适应性差、支点无法同步受力、埋件倒运困难等行业难题，1小时顶升一层，可调节50毫米误差。顶升过程由同步控制系统控制，避免不同步顶升。系统的应用，同等条件下可以减少六成的人力投入。”陈泽锋介绍，该套系统的成功应用将用工量缩减60%以上，工期缩短约30%，施工速度最快可达5天盖好一层楼。在降成本方面，用钢量不到传统造楼用钢量的五分之一，直接成本能够降低80%。
02 安全
遮风挡雨 施工不怕恶劣天气
“在以往的建筑工地上，尤其是高楼的外立面施工，属于高空作业，施工安全是重中之重。”项目执行经理刘兴林表示，如今用了“天蝉”住宅施工机器人系统之后，他们心里就踏实多了。“外侧的围护体系和上部的折叠天幕，组成了作业围护系统。通过挂架与围护体系包裹在楼梯外围，有些高空作业项目直接被机器人取代，大大降低了工人施工的危险性。”刘兴林介绍，面对恶劣天气时，系统顶部的折叠天幕可覆盖整个作业面，将暴晒、暴雨等恶劣天气隔离在外面，为内部的施工工人提供舒适的作业空间，同时也为建筑成品质量养护提供可控的环境条件，改善混凝土的养护环境。“上有遮风挡雨的天幕，下有围挡，工人在里面吹不着风、淋不着雨，只需要手持‘平板’就能指挥造楼机工作。”刘兴林说道。
“用上造楼机器人后，我们工人可以少出力了。而且在这个‘箱子’里干活，也不愁日晒雨淋，就像在室内干活一样，很有安全感。”几名建筑工人说道。过去要完成一层楼的施工，传统方式是将外围的爬架进行“加高”，即向上再加设一层脚手架，同时拆除已建好楼层所有的铝模板等材料，通过人工搬运或利用塔吊运往新楼层，耗时费力，而且危险。造楼机器人的出现，不仅节约了施工所用材料、人力，还给了工人满满的安全感。
03 集成
内含五大系统和十多种机器人
“天蝉”住宅施工机器人系统集轻量化、模块化、装配化、平台化、智能化、绿色化于一体，是一款整体顶升集成建造平台，主要由“天蝉”自爬升系统、“天成”分布式智能施工系统、“天构”轻量化作业系统、“天盾”作业围护系统、“天测”智能监测系统五大系统组成。
记者跟随施工人员走进楼体，在施工现场可以看到振捣机器人、整平机器人、凿毛机器人、覆膜机器人等十多种机器人及智能设备。“这些系统作业基本全部由机器人完成，可实现全流程标准化施工，施工质量更是标准可控。这些智能建造机器人都被整合在这个‘箱子’的标准化集成基座上，系统在主要工序中的智能装备化率超过60%，配合智能布料系统、高精准放线系统、自动喷淋系统、物料提升系统、智能监控系统，可高效协同完成建设目标。”陈泽锋说道。
“目前‘天蝉’系统中有5个装备集成基座，11个桁车，让智能装备可以在不同轨道中灵活变轨，无障碍自由行走，覆盖全部作业面。该系统还首创了‘天成’分布式智能施工系统，采用标准化构件设计与模块化拼装模式，可以像拼积木一样轻松实现安装、拆卸，可以适应不同形式、不同大小的作业区域，并且能周转利用，助力资源节约与环境保护。装备集成基座采用标准化接口，可扩展接入各种智能装备，同时悬挂式装备在作业时可以最大程度降低建筑机器人自重对楼板的损伤，实现‘零负载’作业模式。”陈泽锋介绍。
04智能
“智慧大脑”实时监测管理
如果说这些系统和智能设备是“天蝉”的“四肢”，为了能保证“四肢”的高效工作，就离不开“大脑”的精准调配。“‘天蝉’系统的高质高效运行，除了因为它有灵活的‘四肢’，还得益于它智慧的‘大脑’。我们团队综合应用了BIM、虚拟现实、物联网等技术，自主研发出智能控制系统，组成了它的‘智慧大脑’。而且，在实体工地建设的同时，我们还会在虚拟世界通过搭建虚拟数字模型，实现对项目的实时监测与管理。比如项目进展、施工进度，甚至哪些工序正在进行，都可以在控制系统里一目了然。”中建八局工程研究院院长马明磊介绍。
由于“天蝉”住宅施工机器人系统内部还设置了多个传感器，在造楼机的监测屏幕上，可以实时查看造楼机的运行状态，比如造楼机承重点受力情况、支撑系统的垂直度、钢平台的水平度及现场风速风向、温湿度等。“一旦出现异常、偏差超出预定安全值，就会自动报警。”陈泽锋说，在整个系统中设置了多款智能传感器，可自动化全过程测量，将数据上传云端，集成在“天测”智能监测系统中，实现可视化实时监测与危险预警，确保施工过程的安全。
05 幕后
攻坚8个月 “天蝉”终问世
“天蝉”住宅施工机器人系统的成功落地，离不开幕后优秀的研发科研团队。
为了研制“天蝉”住宅施工机器人系统，中建八局秉持自主创新的原则，组建了一支由10余位博士和50余位工程师组成的研发团队。团队历经8个月的持续攻坚，最终让“天蝉”住宅施工机器人系统成功问世。研发过程中，中建八局采用自研的技术平台和产品平台，通过模块复用和算法集成，大幅提高装备产品研发效率，降低开发及制造成本。记者了解到，目前一台套“天蝉”住宅施工机器人系统的制造成本大约在400万元，目前只在青岛胶州市黄埠岭片区棚户区改造项目3号楼进行了试点应用，效果得到验证后，未来有望在更多住宅楼建设上大面积推广使用。
“‘天蝉’住宅施工机器人系统全部过程采用的是非人工直接操作的手段，可以让住宅建造实现效率提升和质量保证，它的整体建造质量其实是可以通过免检的，能让老百姓真正住上满意、安全的好房子。这是山东省发布的首台套住宅施工机器人系统，应该也是行业迈出的第一步，得到了住建部和省住建厅的关注。”中建八局四公司负责人丁灏表示。目前，山东省内诸多城市和建筑业企业已率先探索，深度推进智能建造的发展，以绿色、低碳的建造方式引领行业变革，开辟出经验可借鉴、可推广、可复制的发展模式。而“天蝉”住宅施工机器人系统的出现恰逢其时，是传统住宅建造领域的一次突破性革新，它作为更先进的生产工具，通过综合应用数字化、智能化建造技术，升级建筑行业的生产形式，把人从基础建造工作中解放出来，推动产业工人队伍由“操作型”向“技术型”转化，为建筑业转型升级提供了有力借鉴。“我们希望通过应用‘天蝉’，升级行业生产组织形式，推动产业工人素质提升，从而带动建筑业整体发展。”提及未来的发展愿景，丁灏说道。
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黄埠岭片区即将换新颜
此次应用“天蝉”住宅施工机器人系统的胶州市中云街道黄埠岭片区棚户区改造项目，是一项改善民生、优化人居环境的重要惠民工程，是贯彻城市规划、落实城市规划的重要举措，是西部城区有机更新的强劲动力，能够切实改善居民工作生活环境，为片区乃至整个街道的经济社会发展提供有力支撑，对于城市更新和城市建设有着重大意义。
黄埠岭片区棚户区改造项目位于胶州市中云街道，总投资约19亿元，项目总占地面积7.76公顷，东西长328米，南北长276米。项目规划建筑面积20.31万平方米，主要包括13栋24至26层住宅楼，3栋1层服务用房，设置地上地下停车场，建设绿地、花坛和广场等公共设施。
黄埠岭片区棚户区改造项目建设是响应国家城市更新行动的重要举措，将建成一批高品质保障性住房，一改原有棚户区脏乱差的局面，对改善居民生活环境，提升周边配套水平及城市品质有重要意义。此外，项目以“天蝉”住宅施工机器人系统为核心，利用数字化技术赋能设计、生产、施工和验收全过程，并应用了模板智能加工生产线等多种机器人和设备，形成了建造过程全场景的智能建造群体工地。
/ 延伸 /
智能建造 青岛先行
“天蝉”住宅施工机器人系统的亮相与使用，只是我市建筑行业智能建造的一个缩影。
作为全国首批24个智能建造试点城市之一，近年来我市加速建筑业与数字化、智能化先进技术的深度融合，按照“政策有实效、试点有实景、科技有实用、产业有实体、企业有实力”的工作导向，推动建筑业高质量发展，一批智能化设备、技术得以应用推广。
2023年，市住房城乡建设局等16部门联合印发《青岛市建筑业高质量发展行动方案》（以下简称《行动方案》），以推进建筑业高质量发展为主线，以工业化、数字化、绿色化转型为方向，推动建筑业实现质的有效提升和量的合理增长，为建设新时代社会主义现代化国际大都市贡献住建力量。
《行动方案》中对未来发展目标进行明确：到2025年，全市建筑业总产值达到4500亿元，全市300亿级建筑集团突破5家，100亿级突破12家，特级（综合）资质企业达到20家。加快推进智能建造和新型建筑工业化协同发展，建成智能化工厂20个，创建智能建造示范项目100个，打造5个建筑产业互联网平台和3个国家级装配式产业化基地，装配式建筑占城镇新建民用建筑比例达到50%以上。
《行动方案》对“智能建造”进一步明确，要从积极构建智能建造发展体系、提高项目建设数字化水平、大力发展装配式建筑、推动产业集聚化发展等方面提高行业工业化、数字化发展水平。
智能建造是建筑业高质量发展的必然趋势和转型升级的重要抓手，这已成为行业内的普遍共识。2022年11月，住建部将24个城市列为首批智能建造试点城市，以科技创新推动建筑业转型发展，青岛位列其中，成为全省唯一入选的试点城市。
其实，早在2021年，青岛便开始推行“智慧化工地”建设。市住房城乡建设局出台相关政策明确青岛智慧化工地的建设标准、评价标准和接口标准，按照八大类、76项应用细项，采取A级、AA级、AAA级分级建设及应用管理，不同的级别对应不同的智慧化水平。青岛也因此成为全国首个财政资金支持智慧化工地建设的城市。
经过多年探索，青岛不断完善智慧化工地的顶层设计，制定了“1333N”智慧化工地管理服务平台二期建设方案，“1”是一个业务全集成、数据全共享、管理全覆盖、过程全监管的一体化平台；第一个“3”是牢牢锚定“标准化”“数字化”“智慧化”三个发展方向；第二个“3”是聚焦质量、安全、文明施工三大业务板块；第三个“3”是打造政府、企业、项目三级管理体系；“N”是多维度、多场景的联动应用。
截至今年5月末，全市近3000个项目接入智慧化工地监管平台，打造A级以上智慧化工地182个，其中AAA级工地23个。在数字化的加持下，青岛许多工程建造场景发生了颠覆性变化，建筑工业化和智能化正在成为现实。
本版撰稿 观海新闻/青岛早报记者 杨博文
摄影 观海新闻/青岛早报首席记者 孙启孟
