智慧工厂实现建造速度质量双提升 ——数字孪生助力中交一航局厦金大桥墩台预制

　　机械轰鸣、钢筋林立，智慧控制中心的屏幕上播放着施工场景模拟画面——数台机器人来回穿梭，有条不紊地清洁、喷涂、凿毛……这个类似科幻电影的画面实际是中交一航局厦金大桥墩台预制厂建设场景的数字孪生。

　　厦金大桥墩台预制厂占地18.3万平方米，可同时生产24个大型构件，是目前全国最大的数智化跨海桥梁装配式墩台预制厂。近日，预制厂完成的30号墩中节段高达26.95米、46号墩下节段重达3236.46吨，为全线最高、最重的2个装配式墩台构件预制，同时创下继港珠澳大桥、翔安大桥以来全国装配式跨海大桥预制墩台之最。大型构件预制需要精细化管理，才能实现每个环节高效衔接，项目部运用数智化建设，实现智慧工程的“手脑协同”。

　　日处理数据上万条

　　施工全程可追溯

　　在数智化平台的建设之初，数字化团队就面临了一系列堵点。“首要问题是各类系统之间存在互不兼容、数据重复录入的情况，并且缺乏分析与决策功能。”科学技术与数字化部主管李泽介绍，“就像一个人左右脑缺少协调，寸步难行。”为打通数据壁垒，项目团队召开十余次专题研讨，通过统一接口标准，成功将7类异构系统融合兼容，打通了“神经网络”堵点。

　　为了让“智慧大脑”脑容大、转得快，技术团队基于港珠澳大桥、翔安大桥2项超级工程的建造经验，历经13次研发升级，成功将数字孪生平台落地应用，这个基于各类数据建模、兼具分析决策能力的数字孪生平台便是指挥项目生产的“脑”。

　　“智慧大脑”系统每天能够汇集上万条实时施工数据，自动生成施工台账，并对工序滞后、材料延迟等问题提前预警，显著提升管理效率。40余台高清摄像头与无人机接入系统，实现“空地协同”，更实现了施工全过程的可追溯与实时监管。

　　3台机器人各司其职

　　解决高风险作业难题

　　再聪明的大脑，也需要强健的四肢才能发挥协同效应，提升作业效率。面对墩台预制作业工序中存在的高空、高温、高强度等困难，如何让“智慧之手”协助工作人员应对各项挑战呢?

　　“想让机械代替人工，必须根据实际情况调整改进。作为国内首个在墩台预制中应用机器人的项目，可供参考的成熟研发经验并不多。”牵头研发工作的一航局数字化部高级主管杨磊坦言。

　　团队依托过往墩台预制技术经验，针对“打磨、喷涂、凿毛”三大关键环节开展攻关，3台功能各异的机器人相继投用。

　　项目率先投用的是磁吸爬壁式钢模板清理机器人。由于钢模板是墩台构件的成型关键，每次混凝土浇筑结束后都必须彻底清理，为应对人工打磨不仅费力、存在坠落风险等问题，这款机器人通过磁吸装置吸附于垂直模板表面，达到安全省心效果。

　　尽管机器人在处理平面时表现出色，面对复杂转角时却难以达标。“机械臂灵活性不足，应该改变结构，提高打磨头与模板面的贴合度。”杨磊的观点一针见血。研发团队针对机械臂结构进行专项优化，为其新增了多连杆双叉臂设计，其仿生关节可根据不同构件角度、曲率精准调节作业姿态。这样一来，机器人能够在复杂结构表面灵活作业，打磨质量大幅提升，清理起来无死角。

　　紧随其后投用的喷涂机器人则是负责在构件表面喷洒防腐涂层。受重力影响，人工涂料中常见的“流坠”问题，在机器人作业中同样出现。受书法中毛笔“收笔”动作的启发，团队为喷臂增加“甩头”动作，让滞留液滴在出喷瞬间被打散，解决了喷涂不均的顽疾。

　　此后，项目部技术员马振龙又带领团队比对8种凿毛头型号，不断调整空压机参数，完成了凿毛机器人的优化适配工作，凿毛效率相比人工提高了3倍，质量稳定达标。

　　(黄俊植 刘泽文)