数字化技术助力上海建工创新转型发展

夏巨伟 房霆宸

在全球新一轮科技革命和产业变革中，数字化与工程建设的深度融合发展具有广阔的前景，深刻影响和改变着建筑领域，使规划设计、工程施工、运营管理乃至整个工程的质量和管理效率得到了显著提高。面对数字化技术带给行业的机遇，切准数字化建造技术发展方向，以热点数字化技术实现对建筑全生命周期的服务，通过借鉴工业智能制造的先进技术思路和方法，积极探索实施绿色化、工业化和信息化三位一体协调融合发展数字化之路，实现传统产业的技术改造和升级，是推动产业变革、加快我国建筑业转型发展的关键。近年来，上海建工股份有限公司（以下简称上海建工）在数字化建造技术攻关、全面推动数字化建造技术工程应用以及培养数字化建造专业人才和推动建筑行业转型升级等方面了开展了卓有成效的工作。

攻克数字化前沿技术

近年来，上海建工聚焦国家发展战略和行业发展需求，依托发挥国家级企业技术中心、上海建工集团院士专家服务中心等众多研发平台，聚焦建筑技术前沿，致力于解决行业发展共性关键技术以及重大工程建设关键技术难题，积极整合上海建工、高等院校、科研院所等研发优势，累计承担相关国家重点研发计划等国家级、省部级重大科研项目、课题30余项，为数字技术与建筑行业的融合创新发展奠定了坚实的基础。

在国家“十二五”科技支撑计划课题“绿色建造虚拟技术研究与示范”研究中，上海建工集团研发出绿色建造的全过程模拟技术、施工全过程实时监测与评估技术、绿色建造实时可视化控制技术以及虚拟绿色建造平台系统，以实现工程结构建造过程中既能够确保安全、质量、进度，又能做到节约材料、能源和水资源，减少碳排放，减少施工对环境的影响，有效实施环境保护，真正实现“资源节约、环境友好”的绿色建造。在国家“863计划”支持下，上海建工集团与同济大学、香港理工大学、上海交通大学联合开展“超高建筑安全施工状态监测与可靠性控制技术”项目研究，合作自主研发出了超高建筑安全状态监测与可靠性控制系统。该套系统支持动态采集10余种传感器和800余个测点的监测数据并实时对超高建工的施工安全状态和可靠性进行评估，已在广州610米的新电视塔工程中得到成功应用，保障了广州塔工程施工过程的安全和质量控制，也为维护结构全寿命周期安全奠定了良好的基础。

针对建筑行业事故多发、安全管理的信息化管理水平低、先进安全监控技术缺乏等制约其高质量发展难题，上海建工集团与中科院微系统所、华中科技大学、东南大学等优势互补、强强联合，牵头申报了2017年国家重点研发计划项目“建筑工程施工风险监控技术研究”课题，通过系统的开展建筑工程施工重大风险耦合机理与风险控制基础理论，借助建筑工程安全监控技术与信息化技术的深度融合，最终建立建筑工程多维多级立体智能化防控技术，并开发集安全控制要素多源一体的智能化安全监控平台系统;针对建筑工程施工现场劳动密集、机械化及自动化程度不高、机械装备协同集成及通用性差等问题，上海建工集团与中国建筑设计院、中国建设科学研究院、东南大学等合作，牵头成功申报了2018年国家重点研发计划项目“建筑工程现场工业化建造集成平台与装备关键技术开发”，对设备设施一体化协同集成的工业化建造平台技术、成型钢筋骨架智能化加工与配送技术、与现场施工平台一体化的布料关键技术、机电设备与管线模块化装配施工技术、组装式大型3D打印设备及其3D打印技术等建筑工程现场工业化建造集成平台与装备关键技术开展系统攻关，最终研发形成建筑工程现场工业化建造成套技术体系，该项目的研究攻关最终将切实提高我国绿色建造、工业化建造及智慧建造水平。

通过持续性的技术攻关，目前上海建工已经基本建立了涵盖数字化建造技术方法、数字化加工与拼装技术、数字化虚拟建造与控制技术、数字化设计及控制技术、大型机械设备数字化技术、智能化人员安全控制技术、数字化集成管理技术、数字化辅助施工技术、数字化协同平台系统的数字化建造技术体系和管理平台系统，数字化建造技术研发走在了行业发展的前列。开展数字化技术应用

近年来，上海建工以上海中心大厦、上海迪士尼乐园、国家会展中心、南京金鹰天地广场等为代表的一批重大工程建设为契机，不断突破传统工艺方法，在探索面向工程建设全生命周期的数字化建造技术方面取得了大量创新成果。

在超高层建筑领域，中国第一、世界第二高楼上海中心大厦工程率先在建筑全寿命周期采用数字建造技术，运用基于三维建模和数值分析的数字建造模型分析方法，实现对工程建造、空间环境、质量与安全作为控制对象的数字化管控。建立了绿色建造虚拟技术方法，实现了一体化深化设计、一体化加工制作以及一体化施工建造的数字化管理新模式。在世界最高的非对称三塔连体超高层建筑南京金鹰天地广场工程中，综合运用了“互联网+”、BIM技术、物联网、云计算、视频监控等数字化技术，通过自主研发的液压千斤顶将重达2800吨的空中连廊钢结构桁架从130.3米稳稳地抬升到200米高空，成功实现了世界首例三塔连体非对称高空连廊整体提升。

在大型公共建筑领域中，上海迪士尼乐园梦幻城堡工程综合运用了三维可视化、BIM深化设计、4D模拟、三维扫描、3D打印和雕刻等数字化技术，在节约人力、财力和工期的前提下，成功构造了童话感与科技感并存的现代化梦幻城堡奇景。在世界面积最大的建筑单体和会展综合体国家会展中心工程中，通过深度应用BIM技术，在计算机中实现了不同的各个专业工程的“碰撞实验”和仿真模拟，及时发现施工过程中可能出现的问题并在深化设计期间就可以及时作出调整，解决了钢结构、幕墙、屋面、机电安装、内装饰等交叉配合施工难题，确保了“四叶草”大屋面造型的～次成型。

在城市更新领域，上海玉佛寺大雄宝殿平移顶升改造工程中，上海建工集团研发出融合2D影像和3D点云数据的建模技术，实现了大雄宝殿造型的数字化重构。开发出“互联网+移位远程智能监控评估平台”，确保了整体建筑（含内部佛像、文物）30米平移和1.05米顶升的有效实施。另外，东方医院、新华医院儿科綜合楼等众多改扩建工程则采用了基于BIM的医院建筑智慧运维技术，实现了工程品质的提升。

在市政工程领域，上海首个采用全预制技术的嘉闵高架工程借助BIM技术和基于二维码技术的预制工厂信息管理平台，打造高效的数字化预制构件生产线，实现全流程信息化和标准化管理。被誉为上海轨交系统“数字大脑”的轨交网络调度大楼工程中，全面应用BIM、物联网等信息技术，打造出数字化工地，既实现了节材、节地等绿色化目标，也确保了建筑质量的有效提升。

据不完全统计，上海建工集团已在近干项工程建设项目中应用了数字化建造技术，数字化建造技术应用贯穿于房产开发、设计咨询、施工建造、运营维护等整个产业链，业务发展呈现出依托上海、辐射长三角、遍布全国、海外布点等特点，工程范围包含超高层建筑、高架桥梁、隧道、大型公共建筑、预制装配式结构、改扩建项目等，数字化建造技术应用综合实力全国领先，市场占有率居上海首位。

培育数字化技术人才

数字化技术的广泛和深入应用带动工程建造不断刷新纪录，上海建工的企业愿景已经从传统的工程承包商跃升至“广受赞誉的建筑全生命周期服务商”。在转型升级的背后，有一支强大的科研团队为转型发展持续注入新动能。经过持续的科技攻关和大量的工程应用，上海建工集团已经初步建立了两级数字化建造技术研究体系。在集团层面，组建了由集团总工程师统一领导的“上海建工数字建造创新团队”，同时在上海建工集团工程研究总院设立了信息技术研究所、BIM技术研究所和施工控制研究所等数字化研究机构，专职从事数字建造技术研究工作。在下属子公司层面，组建了由总工程师统一领导的数字化建造技术应用研究团队，同时各大型子公司相继组建工程研究院并设立了BIM、信息化技术等数字化建造研究机构，现有数字建造相关研究所（工作室）近20家。经初步统计，上海建工集团现有专兼职从事数字化建造技术工作人员1000余人，约占员工总数的3%。人才队伍的学历、年龄、职称等结构科学合理，人才分布遍及开发、设计、施工、运营维护等整个工程建设领域。

在进行数字化技术科研攻关和工程应用的同时，上海建工注重与兄弟单位、各级学会及协会及专家学者进行交流和探讨，探索我国工程建设领域数字化发展模式与理念。近两年，上海建工集团先后承办了“2017工程建设创新论坛暨中国建筑学会数字建造学术委员会年会”、“中国图学学会建筑信息模型（BIM）专业委员会第三届全国BIM学术会议”等大型学术会议10余场，通过交流和学术探讨，上海建工集团更加明确了数字化建造技术的发展前沿和最新动态，并积极主动地将集团科研和应用成果向社会推介，引发了业内的广泛关注。

近年来，作为中国建筑协会数字建造学术委员会副主任单位、中国BIM发展联盟的常务理事单位（14家发起单位之一）、上海建筑信息模型应用推广中心副主任单位、上海BIM技术创新联盟副理事长单位，上海建工集团主参编了《建筑信息模型施工应用标准》《建筑信息模型应用统一标准》《预应力混凝土结构设计规范》等30余项数字建造技术相关的国家行业标准制定工作，数字化建造技术相关科研项目和技术标准制定工作涉及房产开发、设计咨询、施工建造、运营维护等整个工程建设领域，极大地推動和促进了我国建筑工程数字建造技术发展。