上海仿真山丘建筑设计

2020年10月，大界完成南京园博园2号口胶合木吊顶项目。
该项目面积1600平方米，造型繁芜，工期紧张，须要在1个月旁边完成，传统建造办法难以实现。
通过软硬件数字化系统，协同多家生态工厂，建立项目管理体系，动态调度生产要素，优化配置资源，在40天内高效精准地完成项目从设计到建造的全流程，为之后驾驭构造更繁芜，体量更弘大的工程项目积攒了履历。

项目起源 | 为建筑师供应智能建造办理方案

上海仿真山丘建筑设计材料设备

2019年底, 大界受建筑师委托，卖力南京园博园2号口室外造型吊顶的深化与建造, 该项目构造造型繁芜, 建筑师希望寻求新型机器人建造技能结合设计方案, 一是办理繁芜项目施工落地问题，二是打造佳构亮点工程。
南京园博园2号口三面环山，周围有着丰富的地质景不雅观、村落庄聚落、工业遗存以及诸多人类改造自然的线性痕迹。
建筑师希望以一种对环境最低干预的办法和更为轻松的态度与自然共处，为新时期的园博会留下一条和谐乐不雅观的人类痕迹。

基于这个观点, 建筑师将自然界的有机形态融入到方案设计中, 模拟山丘起伏的地质纹理，打造大型的异形曲面吊顶。
面对这样构造繁芜、造型多变的有机建筑，不仅增加深化设计的事情难度，而且在工程实现上也极具寻衅性。

建筑师手稿 © 雒建利

目前BIM (Building Information Modeling) 技能在建筑设计和管理阶段的运用已高度数字化，但在生产建造端，由于短缺通用的工业软件打通建筑三维模型与机器设备的生产信息，仍依赖二维图纸辅导工人作业，无法有效保障大尺度非标构件的加工精度。
大界开拓的建筑工业软件ROBIM，直接联通机器人的生产加工，实现设计到建造的自动化，为建筑师供应更优质的智能建造做事。

方案设计 | 参数化建模, 一键更新方案

在观点设计阶段，大界数字化设计团队首先对纹理特色进行剖析, 通过编程的办法仿照山丘表面质感，对建筑造型供应形状建议，在知足构造支撑体系的同时，最大程度符合建筑师的设计理念。
团队将造型拆分成层次丰富的地质纹理，通过随机分布的凹凸变革来天生整体建筑形态，再将其切分成430榀木梁，针对不同区域的木梁给予纹理上的高度变革，以达到设计师追求的整体随机感。

观点天生 © 大界机器

设计深化 | 具备生产信息的BIM模型

在确认初步方案及报价的可行性后，大界开始搭建项目团队，推动工程的落地。
为了进一步优化工程和造价，大界深化方案设计师基于参数化设计，完善BIM模型，对构件进行智能化拆分，将长达6-18米的大型木构件拆解成适应数控机床设备（<2.5米）和机器人的加工尺寸范围(>2.5米）。
其次，遵照少规格、多组合的原则，深化团队对整体形态再次优化。
为了掌握木梁整体荷载重量，团队通过采取“两大夹三小”的片状组合办法代替原来全尺寸方案，大幅度减少木梁利用面积，减轻了自重, 同时也节省了材料。

木梁拆分 © 大界机器人

末了，在ROBIM上，对各构件类型、尺寸进行自动定位和编号，便于后续生产加工。
同时，对排料进行优化，提高材料利用率。

构件算法天生 © 大界机器人

完成深化设计后，大界携手构造咨询团队，选择钢构做作为承重构件和基本骨骼，与木梁有机整条约一，完善大跨度屋面体系，进一步提高构造的安全性、合理性与经济性。

钢龙骨深化紧张有三部分：

· 建立钢构造模型

· 调度钢构件关系和深化细节

· 局部调度以及复合悬挂件和连接件的设计

有限元剖析（FEA，Finite Element Analysis）© 大界机器人

构造设计的难点在于须要贴合下方木梁表面的繁芜造型，以及排风装置、水电管道安装和钢管的多角度相接。
因此团队在ROBIM上导入模型，对其尺寸、位置进行多次仿照、仿真、复核和改动，确保在工厂预制时焊接和造型的准确性，同时避免发生干涉碰撞，减少现场整改几率，有效掌握工程造价，提高经济效益。

单榀木梁的内部布局 © 大界机器人

加工生产 | 无图纸生产, 多设备协同

该项目共有木梁430榀，1460组，近7000片木梁，合计加工原材料用量约300立方米。
大界协同多家生态工厂（钢材，木材，五金构件），通过ROBIM直接将三维设计模型对接至生产制造，节省制作施工图的韶光，同时利用数字孪生技能，实现对生产过程的测试、验证和优化，改进生产流程，合理为工厂设计排产操持，确保项目定期高质量完成。

建筑工业软件ROBIM © 大界机器人

项目经理对工厂生产全流程进行风雅化管理，通过下发工序级任务排程，调度工人和机器设备进行高效精准作业，实现工程质量前期预控和过程管控，减少返工量。

原材→烘干→开材→打齿→指接→胶合→成板

成板→刨光→切割→打磨→成片

成片→拼装→上漆→成组

由于胶合木梁加工工序环环相扣，为了在短韶光内推动工厂产能最大化，项目经理帮助工厂梳理全体生产流程，并建立流程监管体系，确保质料板材制作环节有质量地提速，不影响下一道工序的加工。

机器人自动化加工 © 大界机器人

在生产过程中曾受到国庆长假、工厂停电以及疫情的影响，涌现产能低落、物料运输不及时等情形，项目经理迅速作出动态调度，制订对策，把控进度：

· 借助大界云工厂平台，将前置工序（胶合与刨光）分发至多家木构造工厂进行协同加工，通过交叉产能的上风最大程度担保逐日可供切割板的数量。

· 建立构件工序标号系统及追踪，进行实时纠偏，避免发货工期的延误。

· 对木构造加工工艺进行优化和升级，包括进刀量、主轴转速、加工速率及抬刀速率等，生产效率提高一倍。

· 折衷工厂排班，根据逐日产能进行职员的错峰安排。
将头尾两道工序：开材与组装实现以两日为周期的轮班。

工厂协同生产 © 大界机器人

现场安装 | 40天内实现生产与安装

在工厂预制好的组件，运输到施工现场，不到10天内完成1600平米钢木构造吊顶的安装。
为了合理安排施工工序，确保项目有序推进，项目经理对工人以及各种机器设备进行统筹折衷。
通过分批次错峰施工的办法，提高安装效率。
钢桁架按相应批次运至施工现场后，工人按照编号将其迅速吊装至建筑主体上，进行高精度焊接，担保后续木梁节点对位准确。

矩阵生产网络

施工现场 © 大界机器人

工人快速安装 © 大界机器人

团队首次考试测验将AR/VR技能运用到项目中，规范构件安装环节。
通过自动获取木梁的尺寸、安装位置等信息，帮助工人快速实现拼接。
在施工过程中碰着材料破坏等问题，大界设计团队及时供应技能支持，将新的数字模型发送至工厂，让工厂对构件重新加工并运输到现场，不影响工程进度。

项目信息

设计公司：南京同道建筑设计有限公司

主持建筑师：雒建利

设计团队：李松，戴璟，甘昊，丁孟雄，孙倩，冯啸，王迅，吴亚明

建筑、室内施工图设计：南京长江都邑建筑设计株式会社

室内设计：反几建筑设计事务所

构造顾问：Bespoke 必思博工程设计咨询（上海）有限公司，Florian-Rochereau

参数化设计顾问：李策