數字化技術助力上海建工創新轉型發展

夏巨偉 房霆宸

在全球新一輪科技革命和產業變革中，數字化與工程建設的深度融合發展具有廣闊的前景，深刻影響和改變著建筑領域，使規劃設計、工程施工、運營管理乃至整個工程的質量和管理效率得到了顯著提高。面對數字化技術帶給行業的機遇，切準數字化建造技術發展方向，以熱點數字化技術實現對建筑全生命周期的服務，通過借鑒工業智能制造的先進技術思路和方法，積極探索實施綠色化、工業化和信息化三位一體協調融合發展數字化之路，實現傳統產業的技術改造和升級，是推動產業變革、加快我國建筑業轉型發展的關鍵。近年來，上海建工股份有限公司（以下簡稱上海建工）在數字化建造技術攻關、全面推動數字化建造技術工程應用以及培養數字化建造專業人才和推動建筑行業轉型升級等方面了開展了卓有成效的工作。

攻克數字化前沿技術

近年來，上海建工聚焦國家發展戰略和行業發展需求，依托發揮國家級企業技術中心、上海建工集團院士專家服務中心等眾多研發平臺，聚焦建筑技術前沿，致力于解決行業發展共性關鍵技術以及重大工程建設關鍵技術難題，積極整合上海建工、高等院校、科研院所等研發優勢，累計承擔相關國家重點研發計劃等國家級、省部級重大科研項目、課題30余項，為數字技術與建筑行業的融合創新發展奠定了堅實的基礎。

在國家“十二五”科技支撐計劃課題“綠色建造虛擬技術研究與示范”研究中，上海建工集團研發出綠色建造的全過程模擬技術、施工全過程實時監測與評估技術、綠色建造實時可視化控制技術以及虛擬綠色建造平臺系統，以實現工程結構建造過程中既能夠確保安全、質量、進度，又能做到節約材料、能源和水資源，減少碳排放，減少施工對環境的影響，有效實施環境保護，真正實現“資源節約、環境友好”的綠色建造。在國家“863計劃”支持下，上海建工集團與同濟大學、香港理工大學、上海交通大學聯合開展“超高建筑安全施工狀態監測與可靠性控制技術”項目研究，合作自主研發出了超高建筑安全狀態監測與可靠性控制系統。該套系統支持動態采集10余種傳感器和800余個測點的監測數據并實時對超高建工的施工安全狀態和可靠性進行評估，已在廣州610米的新電視塔工程中得到成功應用，保障了廣州塔工程施工過程的安全和質量控制，也為維護結構全壽命周期安全奠定了良好的基礎。

針對建筑行業事故多發、安全管理的信息化管理水平低、先進安全監控技術缺乏等制約其高質量發展難題，上海建工集團與中科院微系統所、華中科技大學、東南大學等優勢互補、強強聯合，牽頭申報了2017年國家重點研發計劃項目“建筑工程施工風險監控技術研究”課題，通過系統的開展建筑工程施工重大風險耦合機理與風險控制基礎理論，借助建筑工程安全監控技術與信息化技術的深度融合，最終建立建筑工程多維多級立體智能化防控技術，并開發集安全控制要素多源一體的智能化安全監控平臺系統;針對建筑工程施工現場勞動密集、機械化及自動化程度不高、機械裝備協同集成及通用性差等問題，上海建工集團與中國建筑設計院、中國建設科學研究院、東南大學等合作，牽頭成功申報了2018年國家重點研發計劃項目“建筑工程現場工業化建造集成平臺與裝備關鍵技術開發”，對設備設施一體化協同集成的工業化建造平臺技術、成型鋼筋骨架智能化加工與配送技術、與現場施工平臺一體化的布料關鍵技術、機電設備與管線模塊化裝配施工技術、組裝式大型3D打印設備及其3D打印技術等建筑工程現場工業化建造集成平臺與裝備關鍵技術開展系統攻關，最終研發形成建筑工程現場工業化建造成套技術體系，該項目的研究攻關最終將切實提高我國綠色建造、工業化建造及智慧建造水平。

通過持續性的技術攻關，目前上海建工已經基本建立了涵蓋數字化建造技術方法、數字化加工與拼裝技術、數字化虛擬建造與控制技術、數字化設計及控制技術、大型機械設備數字化技術、智能化人員安全控制技術、數字化集成管理技術、數字化輔助施工技術、數字化協同平臺系統的數字化建造技術體系和管理平臺系統，數字化建造技術研發走在了行業發展的前列。開展數字化技術應用

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

在超高層建筑領域，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字建造技術，運用基于三維建模和數值分析的數字建造模型分析方法，實現對工程建造、空間環境、質量與安全作為控制對象的數字化管控。建立了綠色建造虛擬技術方法，實現了一體化深化設計、一體化加工制作以及一體化施工建造的數字化管理新模式。在世界最高的非對稱三塔連體超高層建筑南京金鷹天地廣場工程中，綜合運用了“互聯網+”、BIM技術、物聯網、云計算、視頻監控等數字化技術，通過自主研發的液壓千斤頂將重達2800噸的空中連廊鋼結構桁架從130.3米穩穩地抬升到200米高空，成功實現了世界首例三塔連體非對稱高空連廊整體提升。

在大型公共建筑領域中，上海迪士尼樂園夢幻城堡工程綜合運用了三維可視化、BIM深化設計、4D模擬、三維掃描、3D打印和雕刻等數字化技術，在節約人力、財力和工期的前提下，成功構造了童話感與科技感并存的現代化夢幻城堡奇景。在世界面積最大的建筑單體和會展綜合體國家會展中心工程中，通過深度應用BIM技術，在計算機中實現了不同的各個專業工程的“碰撞實驗”和仿真模擬，及時發現施工過程中可能出現的問題并在深化設計期間就可以及時作出調整，解決了鋼結構、幕墻、屋面、機電安裝、內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，上海建工集團研發出融合2D影像和3D點云數據的建模技術，實現了大雄寶殿造型的數字化重構。開發出“互聯網+移位遠程智能監控評估平臺”，確保了整體建筑（含內部佛像、文物）30米平移和1.05米頂升的有效實施。另外，東方醫院、新華醫院兒科綜合樓等眾多改擴建工程則采用了基于BIM的醫院建筑智慧運維技術，實現了工程品質的提升。

在市政工程領域，上海首個采用全預制技術的嘉閔高架工程借助BIM技術和基于二維碼技術的預制工廠信息管理平臺，打造高效的數字化預制構件生產線，實現全流程信息化和標準化管理。被譽為上海軌交系統“數字大腦”的軌交網絡調度大樓工程中，全面應用BIM、物聯網等信息技術，打造出數字化工地，既實現了節材、節地等綠色化目標，也確保了建筑質量的有效提升。

據不完全統計，上海建工集團已在近干項工程建設項目中應用了數字化建造技術，數字化建造技術應用貫穿于房產開發、設計咨詢、施工建造、運營維護等整個產業鏈，業務發展呈現出依托上海、輻射長三角、遍布全國、海外布點等特點，工程范圍包含超高層建筑、高架橋梁、隧道、大型公共建筑、預制裝配式結構、改擴建項目等，數字化建造技術應用綜合實力全國領先，市場占有率居上海首位。

培育數字化技術人才

數字化技術的廣泛和深入應用帶動工程建造不斷刷新紀錄，上海建工的企業愿景已經從傳統的工程承包商躍升至“廣受贊譽的建筑全生命周期服務商”。在轉型升級的背后，有一支強大的科研團隊為轉型發展持續注入新動能。經過持續的科技攻關和大量的工程應用，上海建工集團已經初步建立了兩級數字化建造技術研究體系。在集團層面，組建了由集團總工程師統一領導的“上海建工數字建造創新團隊”，同時在上海建工集團工程研究總院設立了信息技術研究所、BIM技術研究所和施工控制研究所等數字化研究機構，專職從事數字建造技術研究工作。在下屬子公司層面，組建了由總工程師統一領導的數字化建造技術應用研究團隊，同時各大型子公司相繼組建工程研究院并設立了BIM、信息化技術等數字化建造研究機構，現有數字建造相關研究所（工作室）近20家。經初步統計，上海建工集團現有專兼職從事數字化建造技術工作人員1000余人，約占員工總數的3%。人才隊伍的學歷、年齡、職稱等結構科學合理，人才分布遍及開發、設計、施工、運營維護等整個工程建設領域。

在進行數字化技術科研攻關和工程應用的同時，上海建工注重與兄弟單位、各級學會及協會及專家學者進行交流和探討，探索我國工程建設領域數字化發展模式與理念。近兩年，上海建工集團先后承辦了“2017工程建設創新論壇暨中國建筑學會數字建造學術委員會年會”、“中國圖學學會建筑信息模型（BIM）專業委員會第三屆全國BIM學術會議”等大型學術會議10余場，通過交流和學術探討，上海建工集團更加明確了數字化建造技術的發展前沿和最新動態，并積極主動地將集團科研和應用成果向社會推介，引發了業內的廣泛關注。

近年來，作為中國建筑協會數字建造學術委員會副主任單位、中國BIM發展聯盟的常務理事單位（14家發起單位之一）、上海建筑信息模型應用推廣中心副主任單位、上海BIM技術創新聯盟副理事長單位，上海建工集團主參編了《建筑信息模型施工應用標準》《建筑信息模型應用統一標準》《預應力混凝土結構設計規范》等30余項數字建造技術相關的國家行業標準制定工作，數字化建造技術相關科研項目和技術標準制定工作涉及房產開發、設計咨詢、施工建造、運營維護等整個工程建設領域，極大地推動和促進了我國建筑工程數字建造技術發展。