三一SPCS装配式建筑智能建造的探索与实践

编辑／张羽

马云飞

三一筑工科技股份有限公司董事、总工程师、设计研究院院长、高级工程师、国家一级注册结构工程师，中国勘察设计协会建筑产业化分会理事、技术专家，中国建设工程标准化协会评审专家。主编了《整体装配式钢筋焊接网叠合混凝土结构技术规程》等数十项专业技术标准和应用实施项目。

各位领导、来宾，大家上午好！很荣幸能够有这样的一个机会，通过海南建博会的平台跟大家分享“三一筑工”正在做的关于建筑工业化方面的相关探索与实践。

三一筑工源自三一集团。三一集团成立与1986 年，经过三十年的发展，已成为中国工程制造行业的领军企业，并跻身于世界的工程机械制造的前三甲。

我们拥有纵、横两个维度的智能制造科技基因。纵向：拥有智能制造的资源，在研产供销方面，经过三十年的工程机械制造领域高品质的积累，打造了智能制造的重要技术底座。横向：拥有国家工信部认可的三大工业物联网平台之一“树根物联”，20 多个行业的数百万台装备，为60 多个国家打造工业互联网平台，为新能源、新建筑、新物流生态赋能。

三一筑工所做的建筑工业化就是依托于三一集团智能制造的关键核心资源技术以及对数字化的深入理解搭建的。今天和大家一起交流，是希望行业同仁共同努力，打造开放协同的智能建造新生态，让天下没有难做的建筑。

我今天带来了关于三一筑工 “三大硬智能、筑享云平台以及5231 硬科技”的技术介绍。同时在B10 位置（活动现场展位）展出了我们最新技术研究成果，欢迎各位专家以及行业同仁莅临指导。

我们把建筑的建造流程划分为五大场景：投资策划、规划与设计、施工与采购、施工与交付和运营与消纳。智能建造将在其中发挥积极贡献，希望能够将建筑产品化，实现“从建筑到产品、从施工到制造、从离线到在线”，通过智能建造的方式实现更好更快更省的建造目标。

一、设计智能—适应智能建造的装配式结构技术体系

2022 中国华南（海口）装配式与绿色生态家居博览会暨中国推动建筑产业现代化技术交流大会合影

首先，跟大家分享技术体系，即SPCS装配式结构技术体系。三一筑工从2016 年开始关注建筑工业化，更多地关注装配式结构构件生产环节的配套装备，开发了自动化的流水线生产装备等。后来发现仅有装备不行，无法发挥流水线生产效率高、质量好的优势。因此2018 年，我们联合中国建筑科学研究院共同开发了SPCS 技术体系。该体系最大特点是适用于自动化流水线生产的方式。2021 年到2022 年，我们不断通过项目实践打磨优化SPCS 技术，目前该技术体系已经达到3.0 版本，最终将结构专利软件整合在一起，工业软件和配套装备有很好的联动，最终打通全软件平台，实现三一全方位的系统解决方案。

重点介绍下SPCS 剪力墙结构技术。它的主要特点可以用三个关键词概括：空腔、搭接、后浇。空腔指工厂自动化生产空腔构件，钢筋是工厂自动焊接、整体成笼的钢筋布置方式，采用自动化翻转的方式实现机械化生产工艺，实现施工现场工作量最大的钢筋和模板的工作在工厂的快速自动化流水线上生产完成。搭接指钢筋连接在施工现场通过空腔内中间搭接连接方式，快速安装就位，容错能力强。最终空腔内部浇筑适量与预制构件同质化的混凝土，形成完整连续的整体。该构造保证结构安全以及优良的防水性。

空腔构件的重量是普通墙体的40%至50%，可以大幅提高整个生产运输环节的效率，一次性完成。在实际工程中能做到8 米长墙体一次性完成生产、运输以及吊装安装工作，减少现场拼缝。同时空腔混凝土连续的特点，能保证防水性能的优良。因此在地下室外墙、水池外墙，还有市政的管廊中都能得到很好应用。

接下来分享SPCS 柱。我们对柱子也是空腔叠合的思路。首先在工厂将钢筋整体焊接成笼，然后采用离心的方式，形成空腔预制构件，这个空腔内部可以是圆形或者方形，可以保证结构的安全性和稳固性，保证后浇之后形成连续的整体。

钢筋连接可采用机械连接方式，在我们的展台也有展示。其最大的好处是采用可视化的机械接头，避免了现阶段灌浆套筒连接方式质量检测难的痛点。现场监理、总包甲方可以直观地看到机械接头的连接是否安全，连接的可靠度、整体性都能满足，实现了完整的连续整体。

马云飞在展位介绍SPCS - inside

《装配整体式SPCS 结构成套技术》

三一筑工是从智能建造理念上，希望通过数字化打通建造全产业链。2018 年，我们联合中国建筑科学院，在PKPM 基础上开发出一个定制模块，可以承接前端的快速拆分与深化，根据自己的规则和原则进行构件的拆分布置。同时可以在PKPM 中进行合规的计算，保证结构整体满足装配式要求，完成之后自动导入后期模型进行优化、图表的生成，最后生成数据。计算生成的构件模型一件一码， PKPM 加上SPCS 的处理，这样数据驱动到工厂端，对于我们装备进行数据化驱动流水化生产。

同时整体模型的数据经过三一自主研发SPCI 工业解析软件又可以在施工端对装配式施工进行管理，针对现场施工的计划，对现场施工的质量进行管理之后，可以反过来对生产端的计划需求提供管理。

二、生产智能—基于数字化、信息化的机械化、自动化生产

生产智能是三一重要的优势之一。这是一个闭环流水线，从最开始的模台清理，到机械手自动布置边模还有自动划线等，依托前端的设计模型对每个构件进行精准定位。同时钢筋加工、钢筋运输过程都是可以实现机械自动排布。后续的混凝土浇筑，可以根据混凝土构件的相关设计要求浇筑，包括翻转、养护等等，是一整套的数字化管理，是绿色低碳建造理念的体现。

截取几个关键点跟各位分享一下。比如设计完的模型，每一个构件的尺寸定位，机械手都可以快速根据图纸要求实现自动拆布模，并经过AI 算法大幅度提高效率、保证质量。

混凝土浇筑方面，在构件设计时，每个构件都载明混凝土信息，比如混凝土的强度、方量以及浇筑位置等，并可以根据构件在模台定位自动浇筑混凝土，真正提升整个施工效率。双面贴模台翻转也保证了构件的精度，构件的尺寸定位等都非常准确。

结构构件里面的机电、施工预留预埋安装非常繁杂。三一通过工业化方式将图纸信息1:1 激光投影到模台上，工人可以根据要求排布，同时在质检工序通过拍照方式对照图纸，然后通过质检系统直接分析判断是否正确。

三、施工智能—基于SPCS 面内作业施工工艺以及配套工位器具、智能装备介绍

三一工厂端尽可以用工业化、机械化、流水线的方式实现，在施工现场也在考虑如何基于SPCS 的技术实现配套工业化工艺等内容。我们围绕装配式建筑“吊、量、定、浇、测”等几个重要施工环节的在线化，进行了配套技术以及工位器具的研发。

马云飞在建博会现场演讲

与会嘉宾认真听取演讲分享

在装配式施工现场，除了大量钢筋混凝土工作量，还有很多细琐内容需要进行配套作业。比如混凝土浇筑工具、吊装配套设备等。小的工装改进对于现场人工的减少以及质量管理提供了保障。同时也希望把小的工业器具在线化，工位器具一件一码进行在线管理，最后回收，回收完修复后再在区域内进行平台共享，能够实现工位器具的数据驱动的全周期管理。

我们还开发了水平支撑方式。叠合楼板有其自身的优势但是还有改进空间。现在三一工模支撑体系采用“挂、调、撑、支”的简单动作，可以快速实现模板龙骨支撑，并能减少现场木工40%的工作量。

马云飞向展会现场讲解三一筑工智能建造（组图）

智能装备方面也是三一的优势。我们正在积极探索研发装配式吊装装备以及智能混凝土浇筑装备等。目前智能塔吊已经实现了遥控操作。传统塔司需要爬到塔吊顶部，操作风险大，工作环境恶劣。现在信号工可直接在作业面位置对塔吊进行操控，很直观地看到塔吊需求，更安全、更加快捷地对塔吊进行操控。我们正在研发智能吊装，从吊装到落位都可以实现AI 算法的视觉识别、自动策划行走路线，可大幅度提高人工环节的效率。

混凝土方面，我们有配套的智能混凝土泵车以及混凝土整平机器人，还有配套混凝土的密实度检测装备等。

四、智能平台—筑享云平台：共建开放协同的智能建造生态系统

智能建造最终一定要实现数字化平台协同、打通全产业链。其中重要的第一步就是项目策划上平台。策划中我们将实现全周期、全角色、全要素在线协同的项目计划管理，每个人在平台上可以做什么、权限是什么，都要在策划阶段设定完成。设计方面，我们的设计软件模型可以直接上传平台并驱动下一阶段工作，自动解析构件清单等内容，对生产端进行指导。同时施工端也可以对进度计划进行管理。

三一筑工做装备已经做到了中国领军企业。在PC 装备方面我们拥有全国50%市场占有率。PCM 就是关于工厂的管理，在国内已经超过600 多家的工厂采用，可以实现可视化数据驱动的生产，以及一件一码的业务高效协同，还可以实现数据采集分析等。我们的解析软件可以解析成装备读得懂的语言驱动装备生产。这都是我们的优势。

施工端也可以在PCM 上进行管理，更多是围绕装配式建筑主体结构延伸，施工现场根据进度计划管理，打通生产数据，验收、运输环节，工厂产量、材料计划，以及施工端等，都可以通过视频在线呈现给管理者还有协作的各方。现在为止，我们已经在全国十几个省份、数十个项目、上百万平米的项目中应用。

最近两周，我们在海南省已经有三个项目通过了专项装配式技术评审会，这是我们和海南共同努力为行业做出的贡献。我们提出了“SPCS-Inside”口号，希望打造一套良好的技术生态，通过大家共同努力，为建筑工业化、智能建造作出贡献，共同为行业赋能。