三一SPCS裝配式建筑智能建造的探索與實踐

編輯／張羽

馬云飛

三一筑工科技股份有限公司董事、總工程師、設計研究院院長、高級工程師、國家一級注冊結構工程師，中國勘察設計協會建筑產業化分會理事、技術專家，中國建設工程標準化協會評審專家。主編了《整體裝配式鋼筋焊接網疊合混凝土結構技術規程》等數十項專業技術標準和應用實施項目。

各位領導、來賓，大家上午好！很榮幸能夠有這樣的一個機會，通過海南建博會的平臺跟大家分享“三一筑工”正在做的關于建筑工業化方面的相關探索與實踐。

三一筑工源自三一集團。三一集團成立與1986 年，經過三十年的發展，已成為中國工程制造行業的領軍企業，并躋身于世界的工程機械制造的前三甲。

我們擁有縱、橫兩個維度的智能制造科技基因。縱向：擁有智能制造的資源，在研產供銷方面，經過三十年的工程機械制造領域高品質的積累，打造了智能制造的重要技術底座。橫向：擁有國家工信部認可的三大工業物聯網平臺之一“樹根物聯”，20 多個行業的數百萬臺裝備，為60 多個國家打造工業互聯網平臺，為新能源、新建筑、新物流生態賦能。

三一筑工所做的建筑工業化就是依托于三一集團智能制造的關鍵核心資源技術以及對數字化的深入理解搭建的。今天和大家一起交流，是希望行業同仁共同努力，打造開放協同的智能建造新生態，讓天下沒有難做的建筑。

我今天帶來了關于三一筑工 “三大硬智能、筑享云平臺以及5231 硬科技”的技術介紹。同時在B10 位置（活動現場展位）展出了我們最新技術研究成果，歡迎各位專家以及行業同仁蒞臨指導。

我們把建筑的建造流程劃分為五大場景：投資策劃、規劃與設計、施工與采購、施工與交付和運營與消納。智能建造將在其中發揮積極貢獻，希望能夠將建筑產品化，實現“從建筑到產品、從施工到制造、從離線到在線”，通過智能建造的方式實現更好更快更省的建造目標。

一、設計智能—適應智能建造的裝配式結構技術體系

2022 中國華南（海口）裝配式與綠色生態家居博覽會暨中國推動建筑產業現代化技術交流大會合影

首先，跟大家分享技術體系，即SPCS裝配式結構技術體系。三一筑工從2016 年開始關注建筑工業化，更多地關注裝配式結構構件生產環節的配套裝備，開發了自動化的流水線生產裝備等。后來發現僅有裝備不行，無法發揮流水線生產效率高、質量好的優勢。因此2018 年，我們聯合中國建筑科學研究院共同開發了SPCS 技術體系。該體系最大特點是適用于自動化流水線生產的方式。2021 年到2022 年，我們不斷通過項目實踐打磨優化SPCS 技術，目前該技術體系已經達到3.0 版本，最終將結構專利軟件整合在一起，工業軟件和配套裝備有很好的聯動，最終打通全軟件平臺，實現三一全方位的系統解決方案。

重點介紹下SPCS 剪力墻結構技術。它的主要特點可以用三個關鍵詞概括：空腔、搭接、后澆。空腔指工廠自動化生產空腔構件，鋼筋是工廠自動焊接、整體成籠的鋼筋布置方式，采用自動化翻轉的方式實現機械化生產工藝，實現施工現場工作量最大的鋼筋和模板的工作在工廠的快速自動化流水線上生產完成。搭接指鋼筋連接在施工現場通過空腔內中間搭接連接方式，快速安裝就位，容錯能力強。最終空腔內部澆筑適量與預制構件同質化的混凝土，形成完整連續的整體。該構造保證結構安全以及優良的防水性。

空腔構件的重量是普通墻體的40%至50%，可以大幅提高整個生產運輸環節的效率，一次性完成。在實際工程中能做到8 米長墻體一次性完成生產、運輸以及吊裝安裝工作，減少現場拼縫。同時空腔混凝土連續的特點，能保證防水性能的優良。因此在地下室外墻、水池外墻，還有市政的管廊中都能得到很好應用。

接下來分享SPCS 柱。我們對柱子也是空腔疊合的思路。首先在工廠將鋼筋整體焊接成籠，然后采用離心的方式，形成空腔預制構件，這個空腔內部可以是圓形或者方形，可以保證結構的安全性和穩固性，保證后澆之后形成連續的整體。

鋼筋連接可采用機械連接方式，在我們的展臺也有展示。其最大的好處是采用可視化的機械接頭，避免了現階段灌漿套筒連接方式質量檢測難的痛點。現場監理、總包甲方可以直觀地看到機械接頭的連接是否安全，連接的可靠度、整體性都能滿足，實現了完整的連續整體。

馬云飛在展位介紹SPCS - inside

《裝配整體式SPCS 結構成套技術》

三一筑工是從智能建造理念上，希望通過數字化打通建造全產業鏈。2018 年，我們聯合中國建筑科學院，在PKPM 基礎上開發出一個定制模塊，可以承接前端的快速拆分與深化，根據自己的規則和原則進行構件的拆分布置。同時可以在PKPM 中進行合規的計算，保證結構整體滿足裝配式要求，完成之后自動導入后期模型進行優化、圖表的生成，最后生成數據。計算生成的構件模型一件一碼， PKPM 加上SPCS 的處理，這樣數據驅動到工廠端，對于我們裝備進行數據化驅動流水化生產。

同時整體模型的數據經過三一自主研發SPCI 工業解析軟件又可以在施工端對裝配式施工進行管理，針對現場施工的計劃，對現場施工的質量進行管理之后，可以反過來對生產端的計劃需求提供管理。

二、生產智能—基于數字化、信息化的機械化、自動化生產

生產智能是三一重要的優勢之一。這是一個閉環流水線，從最開始的模臺清理，到機械手自動布置邊模還有自動劃線等，依托前端的設計模型對每個構件進行精準定位。同時鋼筋加工、鋼筋運輸過程都是可以實現機械自動排布。后續的混凝土澆筑，可以根據混凝土構件的相關設計要求澆筑，包括翻轉、養護等等，是一整套的數字化管理，是綠色低碳建造理念的體現。

截取幾個關鍵點跟各位分享一下。比如設計完的模型，每一個構件的尺寸定位，機械手都可以快速根據圖紙要求實現自動拆布模，并經過AI 算法大幅度提高效率、保證質量。

混凝土澆筑方面，在構件設計時，每個構件都載明混凝土信息，比如混凝土的強度、方量以及澆筑位置等，并可以根據構件在模臺定位自動澆筑混凝土，真正提升整個施工效率。雙面貼模臺翻轉也保證了構件的精度，構件的尺寸定位等都非常準確。

結構構件里面的機電、施工預留預埋安裝非常繁雜。三一通過工業化方式將圖紙信息1:1 激光投影到模臺上，工人可以根據要求排布，同時在質檢工序通過拍照方式對照圖紙，然后通過質檢系統直接分析判斷是否正確。

三、施工智能—基于SPCS 面內作業施工工藝以及配套工位器具、智能裝備介紹

三一工廠端盡可以用工業化、機械化、流水線的方式實現，在施工現場也在考慮如何基于SPCS 的技術實現配套工業化工藝等內容。我們圍繞裝配式建筑“吊、量、定、澆、測”等幾個重要施工環節的在線化，進行了配套技術以及工位器具的研發。

馬云飛在建博會現場演講

與會嘉賓認真聽取演講分享

在裝配式施工現場，除了大量鋼筋混凝土工作量，還有很多細瑣內容需要進行配套作業。比如混凝土澆筑工具、吊裝配套設備等。小的工裝改進對于現場人工的減少以及質量管理提供了保障。同時也希望把小的工業器具在線化，工位器具一件一碼進行在線管理，最后回收，回收完修復后再在區域內進行平臺共享，能夠實現工位器具的數據驅動的全周期管理。

我們還開發了水平支撐方式。疊合樓板有其自身的優勢但是還有改進空間。現在三一工模支撐體系采用“掛、調、撐、支”的簡單動作，可以快速實現模板龍骨支撐，并能減少現場木工40%的工作量。

馬云飛向展會現場講解三一筑工智能建造（組圖）

智能裝備方面也是三一的優勢。我們正在積極探索研發裝配式吊裝裝備以及智能混凝土澆筑裝備等。目前智能塔吊已經實現了遙控操作。傳統塔司需要爬到塔吊頂部，操作風險大，工作環境惡劣。現在信號工可直接在作業面位置對塔吊進行操控，很直觀地看到塔吊需求，更安全、更加快捷地對塔吊進行操控。我們正在研發智能吊裝，從吊裝到落位都可以實現AI 算法的視覺識別、自動策劃行走路線，可大幅度提高人工環節的效率。

混凝土方面，我們有配套的智能混凝土泵車以及混凝土整平機器人，還有配套混凝土的密實度檢測裝備等。

四、智能平臺—筑享云平臺：共建開放協同的智能建造生態系統

智能建造最終一定要實現數字化平臺協同、打通全產業鏈。其中重要的第一步就是項目策劃上平臺。策劃中我們將實現全周期、全角色、全要素在線協同的項目計劃管理，每個人在平臺上可以做什么、權限是什么，都要在策劃階段設定完成。設計方面，我們的設計軟件模型可以直接上傳平臺并驅動下一階段工作，自動解析構件清單等內容，對生產端進行指導。同時施工端也可以對進度計劃進行管理。

三一筑工做裝備已經做到了中國領軍企業。在PC 裝備方面我們擁有全國50%市場占有率。PCM 就是關于工廠的管理，在國內已經超過600 多家的工廠采用，可以實現可視化數據驅動的生產，以及一件一碼的業務高效協同，還可以實現數據采集分析等。我們的解析軟件可以解析成裝備讀得懂的語言驅動裝備生產。這都是我們的優勢。

施工端也可以在PCM 上進行管理，更多是圍繞裝配式建筑主體結構延伸，施工現場根據進度計劃管理，打通生產數據，驗收、運輸環節，工廠產量、材料計劃，以及施工端等，都可以通過視頻在線呈現給管理者還有協作的各方。現在為止，我們已經在全國十幾個省份、數十個項目、上百萬平米的項目中應用。

最近兩周，我們在海南省已經有三個項目通過了專項裝配式技術評審會，這是我們和海南共同努力為行業做出的貢獻。我們提出了“SPCS-Inside”口號，希望打造一套良好的技術生態，通過大家共同努力，為建筑工業化、智能建造作出貢獻，共同為行業賦能。