機械轟鳴、鋼筋林立，智慧控制中心的屏幕上播放著(zhù)施工場(chǎng)景模擬畫(huà)面——數臺機器人來(lái)回穿梭，有條不紊地清潔、噴涂、鑿毛……這個(gè)類(lèi)似科幻電影的畫(huà)面實(shí)際是中交一航局廈金大橋墩臺預制廠(chǎng)建設場(chǎng)景的數字孿生。
廈金大橋墩臺預制廠(chǎng)占地18.3萬(wàn)平方米，可同時(shí)生產(chǎn)24個(gè)大型構件，是目前全國最大的數智化跨海橋梁裝配式墩臺預制廠(chǎng)。近日，預制廠(chǎng)完成的30號墩中節段高達26.95米、46號墩下節段重達3236.46噸，為全線(xiàn)最高、最重的2個(gè)裝配式墩臺構件預制，同時(shí)創(chuàng )下繼港珠澳大橋、翔安大橋以來(lái)全國裝配式跨海大橋預制墩臺之最。大型構件預制需要精細化管理，才能實(shí)現每個(gè)環(huán)節高效銜接，項目部運用數智化建設，實(shí)現智慧工程的“手腦協(xié)同”。
日處理數據上萬(wàn)條
施工全程可追溯
在數智化平臺的建設之初，數字化團隊就面臨了一系列堵點(diǎn)。“首要問(wèn)題是各類(lèi)系統之間存在互不兼容、數據重復錄入的情況，并且缺乏分析與決策功能。”科學(xué)技術(shù)與數字化部主管李澤介紹，“就像一個(gè)人左右腦缺少協(xié)調，寸步難行。”為打通數據壁壘，項目團隊召開(kāi)十余次專(zhuān)題研討，通過(guò)統一接口標準，成功將7類(lèi)異構系統融合兼容，打通了“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )”堵點(diǎn)。
為了讓“智慧大腦”腦容大、轉得快，技術(shù)團隊基于港珠澳大橋、翔安大橋2項超級工程的建造經(jīng)驗，歷經(jīng)13次研發(fā)升級，成功將數字孿生平臺落地應用，這個(gè)基于各類(lèi)數據建模、兼具分析決策能力的數字孿生平臺便是指揮項目生產(chǎn)的“腦”。
“智慧大腦”系統每天能夠匯集上萬(wàn)條實(shí)時(shí)施工數據，自動(dòng)生成施工臺賬，并對工序滯后、材料延遲等問(wèn)題提前預警，顯著(zhù)提升管理效率。40余臺高清攝像頭與無(wú)人機接入系統，實(shí)現“空地協(xié)同”，更實(shí)現了施工全過(guò)程的可追溯與實(shí)時(shí)監管。
3臺機器人各司其職
解決高風(fēng)險作業(yè)難題
再聰明的大腦，也需要強健的四肢才能發(fā)揮協(xié)同效應，提升作業(yè)效率。面對墩臺預制作業(yè)工序中存在的高空、高溫、高強度等困難，如何讓“智慧之手”協(xié)助工作人員應對各項挑戰呢?
“想讓機械代替人工，必須根據實(shí)際情況調整改進(jìn)。作為國內首個(gè)在墩臺預制中應用機器人的項目，可供參考的成熟研發(fā)經(jīng)驗并不多。”牽頭研發(fā)工作的一航局數字化部高級主管楊磊坦言。
團隊依托過(guò)往墩臺預制技術(shù)經(jīng)驗，針對“打磨、噴涂、鑿毛”三大關(guān)鍵環(huán)節開(kāi)展攻關(guān)，3臺功能各異的機器人相繼投用。
項目率先投用的是磁吸爬壁式鋼模板清理機器人。由于鋼模板是墩臺構件的成型關(guān)鍵，每次混凝土澆筑結束后都必須徹底清理，為應對人工打磨不僅費力、存在墜落風(fēng)險等問(wèn)題，這款機器人通過(guò)磁吸裝置吸附于垂直模板表面，達到安全省心效果。
盡管機器人在處理平面時(shí)表現出色，面對復雜轉角時(shí)卻難以達標。“機械臂靈活性不足，應該改變結構，提高打磨頭與模板面的貼合度。”楊磊的觀(guān)點(diǎn)一針見(jiàn)血。研發(fā)團隊針對機械臂結構進(jìn)行專(zhuān)項優(yōu)化，為其新增了多連桿雙叉臂設計，其仿生關(guān)節可根據不同構件角度、曲率精準調節作業(yè)姿態(tài)。這樣一來(lái)，機器人能夠在復雜結構表面靈活作業(yè)，打磨質(zhì)量大幅提升，清理起來(lái)無(wú)死角。
緊隨其后投用的噴涂機器人則是負責在構件表面噴灑防腐涂層。受重力影響，人工涂料中常見(jiàn)的“流墜”問(wèn)題，在機器人作業(yè)中同樣出現。受書(shū)法中毛筆“收筆”動(dòng)作的啟發(fā)，團隊為噴臂增加“甩頭”動(dòng)作，讓滯留液滴在出噴瞬間被打散，解決了噴涂不均的頑疾。
此后，項目部技術(shù)員馬振龍又帶領(lǐng)團隊比對8種鑿毛頭型號，不斷調整空壓機參數，完成了鑿毛機器人的優(yōu)化適配工作，鑿毛效率相比人工提高了3倍，質(zhì)量穩定達標。
(黃俊植 劉澤文)
