【AT】EPC建造模式下，智能建造技术在公共住房项目中的创新应用（中建科技集团）

以

深圳市长圳公共住房项目为例

，探讨装配式建筑项目在EPC工程总承包模式下，如何由智能建造技术赋能，实现降本增效、科技创新，以期为建筑工业化、数字化、绿色化的实践发展提供新思路。

引用本文：

苏世龙,田璐璐,刘峻佑,等.EPC建造模式下智能建造技术在公共住房项目中的创新应用[J].建筑技艺,2024,30(01):42-48.

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长圳公共住房社区实景 

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EPC建造模式下 

智能建造技术

在

公共住房项目

中的创新应用*

文/ 

苏世龙 田璐璐 刘峻佑 林满满 戴雨卉 黄欣莹

装配式建筑作为一种低碳、创新的建筑模式，能够显著提升建筑生产效率，缩短建筑施工周期，并降低建筑废弃物的产生。因此，装配式预制结构已获得全球建筑行业的广泛认可，并在世界各地的建筑、工程和建造（AEC）领域备受青睐。

根据我国2020年底发布的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，以高质量建筑为总体目标，以建筑工业化发展为载体，以数字化智能化为升级动力，涵盖设计、生产加工、施工装配、科研及运营等全产业链的智能建造产业体系已启动。

相较于其他施工承包模式，EPC总承包模式具有责任范围划分更清晰、分工更明确、施工管理效率更高等优势。

然而，在这种模式下，承包商在完成施工设计和建造实施的同时还需全权负责施工质量管理，这可能导致施工风险增加。

NO.1

EPC建造项目融合智能建造技术的优势与特点

智能建造技术是将信息技术、智能设备及应用系统与工程建造过程深度融合的创新型建造方式。通过运用智能化系统，提升建造过程的智能化水平，旨在实现安全建造，提高建筑的性价比和可靠性。

本研究以深圳长圳公共住房及其附属工程总承包（EPC）项目（凤凰英荟城）为例，探讨智能建造技术在EPC（设计、采购、施工）模式各环节中的应用及其所产生的成效，并对项目实施整体及建筑全生命周期的积极效益进行评价分析，旨在高质量、高效率地完成项目施工的总体目标。

1.1 全流程数字管理辅助智能建造

在大型装配式建筑工程实施过程中，总承包单位扮演着核心的规划与协调角色，确保设计、采购、生产与施工等环节的紧密衔接。这一模式以设计为主导，强调各环节间的交融与协同，对施工的精细化、成本控制及信息化管理提出了较高标准要求。

项目借助智慧建造平台与智能建造装备的深度融合，呈现出高度集成化的施工模式。数字化设计与工业化生产的有机结合，使项目在装配施工过程中得以充分利用智能建造技术与智能装备，显著提升工程质量、安全性及效益，从而优化工程品质。

1.2 全流程仿真分析助力低碳绿色建造

在推进绿色低碳建设的过程中，本项目充分运用地形优势，精心规划整体布局，旨在营造宜居环境。

在规划阶段，采用“两轴一环”的无障碍连接方式，巧妙地将市政道路和河流分隔的六个地块。通过数字化仿真分析，模拟场地内的风环境、声环境和日照状况，实现建筑形态、朝向、间距和功能布局的最佳配置。

在建筑材料上，强调绿色建材的合理运用以及预应力钢筋等优质材料的选用。

此举既有效减少了钢材用量，又降低了新材料生产过程中对资源、能源的消耗以及环境污染。通过工业化制品的现场装配，摒弃了传统的现场湿作业方式，大大提高了施工效率，成功实现了装配式绿色建筑的建造。

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深圳长圳公共住房项目 

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1.3 全流程信息化管理辅助现场施工

在建设前期，项目部运用BIM三维模拟技术优化装配式构件施工。在施工前，对各道工序及标准层吊装的每一个步骤进行精细化仿真，查找并优化可能存在的动态干涉，降低吊运工作的风险等级，确保构件尺寸精确、吊装过程科学有序。

在建设过程中，依托中国建筑智慧建造平台，打通BIM数字设计与工厂智能生产装备数据接口，引进世界一流的成套混凝土预制构件生产设备，实现BIM直接驱动工厂自动化生产线及工业化机器人智能化生产。

在项目收尾及运维阶段，运用BIM的数字孪生运维模型，为居住者提供装修改造、日常运维的数字信息，并支持大多数智能家居系统接入。

1.4 全流程在线成本控制辅助实现建设目标

项目建设期内，定制开发了适应于本项目REMPC工程管理模式的标准成本结构、招采系统及数据库，固化成本管控流程。全面贯通项目设计、招采、财务、进度、质量、人员、安全等数据，在项目实施环节基于清单以及BIM模型反馈的形象进度进行结算，完成成本管理全过程与设计数据的打通和动态反馈。

NO.2

智能建造技术在项目设计阶段的应用

2.1 项目数字化全覆盖建设

智慧建造平台是中建科技践行“中国制造2025”国家战略的重大研发成果，是实现建筑业转型升级的集成式智能建造管理系统，包含五大功能模块：数字设计、云筑网购、智能工厂、智慧工地、幸福空间（图1）。

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中国建筑智慧建造平台首页 

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2.2 数字设计

在项目设计阶段，设计团队充分考虑装配式建筑的设计特性，构建了数字化设计指南库。通过研发以BIM轻量化模型为载体的标准化部品构件库，实现了与企业级及项目级部品构件的匹配对应关系。通过构建标准部品构件库（图2）及设计指南库，实现了设计成果的数字化和云端化，使设计数据能直接指导项目招采、工厂生产、现场施工以及建筑运维。

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数字设计：项目模型库 

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2.3 数字孪生

利用全景虚拟现实技术与物联网技术，提供智能联结空间云服务。通过建筑信息模型（BIM）辅助计算、虚拟建设、全专业BIM模型展示及全景VR技术，实现全人员、全专业的设计变更与流程管理。

基于包含建筑多维度的智能制造体系BIM数据模型，可视化项目整体机电管线、强弱电设备布置信息，为建造接驳节点、隐蔽施工等关键位置提供施工信息。如图3所示，采用“云桌面”工作模式实现点对面的全专业协同。

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智慧建造平台云桌面 

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NO.3

智能建造技术在项目控制采购过程的应用

用户可通过云端获取BIM轻量化模型，基于BIM模型数据标准与标准产品，遵循预设的算量规则、企业清单及定额库逻辑结构，自动化生成工程量及造价清单，从而高效实现算量计价。此外，基于BIM造价成果进行线上集中招采，实现算量与采购的无缝衔接。在实施环节，通过平台导入的清单及BIM唯一编码进行进度评估与实际结算，实现全过程成本管理与设计数据的打通及动态反馈。

NO.4

智能建造技术在建筑建造施工环节的应用

项目全面应用智能建造设备，支持装配施工全流程管理。结合智慧建造平台的施工管理模块与智能建造装备，实现前端平台数据互通，通过线上管控与数据交互，对施工现场的人力、机械、材料以及建造过程进行智慧化调控，本系列智能建造装备主要目标在于助力精益化施工。

4.1 智能飘窗钢筋网笼生产工作站

在长圳项目前期预制构件的生产过程中，钢筋网笼绑扎作业是至关重要的一道工序。然而，由于钢筋笼生产涉及多种型号钢筋的应用，大量钢筋叠放和转运，以及落后的钢筋定位、拼装和绑扎工具等问题，易导致生产过程中出现用工紧张、材料不全、钢筋一致性差、钢筋变形、钢筋笼拼装尺寸不统一、返修率高、产品质量不佳等一系列问题，严重制约了项目进度。

为解决上述问题，研发团队针对项目实际需求，以飘窗钢筋网笼生产的标准、安全为基础，运用数字化、自动化、智能化手段，将人工生产飘窗钢筋网笼的配筋、送筋、结构搭建、绑扎等工序进行改造，形成了一条包含数字化生产、自动分拣送料、自动摆放钢筋构件搭建钢筋网笼框架，以及自动绑扎钢筋笼的自动化生产线，如图5所示。

通过钢筋的标准化生产、智能化分拣与供料、自动抓取与钢筋笼结构布设、智能化钢筋视觉识别追踪与定位、自动化钢筋笼绑扎与下料等智能化措施，实现了钢筋网笼的高效、高质量的自动化生产。项目生产线以机器人替代人工，实现了标准化、高效率、高质量的钢筋网笼自动化生产，为长圳公共住房项目的20000套钢筋飘窗提供了自动化绑扎作业（图4,5），大幅提升了飘窗钢筋网笼的生产效率和质量。此举不仅提高了钢筋绑扎的速度和质量，大幅减少了人力投入和绑扎过程中可能发生的人为错误，降低了人力成本，减少了劳动力风险，产线后续还可延伸应用于建筑工程、公共工程、地下工程、管道工程等日常钢筋混凝土构件中钢筋的自动化绑扎。

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智能钢筋绑扎机器人 

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长圳项目预制构件生产 

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4.2 智慧工地移动式数据中心项目管理

在过往的项目现场运维工作中，人工管理模式占据主导，然而现场管理涉及的领域广泛，环节繁多，工作量大，进度控制、质量控制、安全管理等多方面的隐患日益显现。因此，构建一套能够提升施工效率、工程质量，强化安全管理，优化资源配置，减轻环境影响的一体化运维设备迫在眉睫。

研发团队立足项目实际需求，研发了基于智慧工地的移动式数据中心（图6,7），形成了软硬件融合、高度集成化的智慧工地运维方案。该方案具备测量建筑外观质量信息、实时反馈施工进度、检测施工规范行为、高效安全教育、消除信息孤岛、构建全方位信息化“生态系统”等多重功能。

全面应用移动式数据中心助力项目实现施工现场各类数据的边缘计算与存储，推动智慧建造平台与施工现场的深度整合，构建人、机、料、法、环上下游相互关联的“数据生态系统”。

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数据中心管理系统 

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基于智慧工地的移动式数据中心内部 

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据统计，单台移动数据中心的应用使现场设备数据收集率达到100%，无人机自主拍摄画面覆盖范围超过95%。此举不仅节约了人力成本，还提高了管理效能，降低安全生产成本，经统计直接和间接经济效益达650万元（图8−10）。

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基住区景观绿化 

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4.3 智慧施工

依据项目需求，构建指挥施工功能模块，通过人脸识别与刷卡考勤技术，实现施工现场人员智能化管理（图11），同时运用AI图像识别技术，捕捉并记录监控视频中存在的不安全行为，对潜在安全隐患进行及时预警，规范现场作业人员的行为。通过在大型设备上安装感应装置，实现设备的安全预警与远程监控。

引入工业互联网技术，将所有工业化生产的部品部件和机电设备通过统一数据平台接入物联网管控。实现人与承建商、建造过程以及部品部件的互联互通，建立全过程的质量、安全、进度和责任追溯体系，从而细化项目过程管理。

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智慧工地 

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NO.5

智能建造技术在质量管理环节的应用

长圳项目主体施工完成后，项目验收需对楼体进行质量检测，过程中会面临数据准确性、测量难度、安全风险、时间和人力成本、数据处理和分析、环境因素干扰等诸多问题。为解决这些问题，项目研发团队开展实测实量装备的研发工作。

经反复实践，团队研制出了一种适用于墙面平整度、垂直度、方正性、阴阳角、天花和地面的水平度及平整度等外观检测项目的自行走实测实量装备——点云扫描机器人（图12）。

该装备能实现从数据采集、传输、运算、对比分析到生成测量报告的全流程自动化，极大地缩短了建筑空间的检测时间。

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三维测绘机器人点云测绘现场 

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点云扫描机器人应用于长圳项目11B栋4层（图13）与7A栋4层（图14）的施工质量检测，涵盖测量面积3000m

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。相较于实际测量值，检测结果的正确率高达99%以上，显著提升了测量效率和数据准确性。此举为深圳长圳公共住房项目建设提供了质量保障，实现了数据采集、处理、交互以及实测成果评估的自动化和智能化。同时，该技术能及时输出整改报告和图纸，实现实测实量工作的远程管理。

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11B 栋 4 层扫描效果 

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7A 栋 4 层扫描效果 

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NO.6

智能建造技术在项目全生命周期中的应用效益

6.1 

智慧维保

采用全景虚拟现实技术与物联网技术，提供智能联结空间云服务，旨在提升项目交付与运维价值。立足于工程建设管理全过程的核心数据，通过融合VR技术研发数字孪生竣工模型，实现运维管理数字化，创造智慧社区、智能建筑、智慧物业管理等多种应用场景。

项目整体机电管线及强弱电设备布置信息实现可视化，提供建造接驳节点、隐蔽施工等关键位置的施工资讯，物业电子说明书在完成物业交底的同时，支持持续记录各住户物业维护情况，确保运维阶段信息可追溯。

6.2 经济效益

立足于智慧建造平台，以一系列智能建造装备为支撑，长圳公共住房项目全面应用智能建造技术，累计节约成本约6800万元，主要涵盖劳务费、管理费、措施费以及减少工期等。本项目率先实现设计、生产、施工、管理与控制等环节的深度融合，借助工业化、信息化、数字化及智慧化的集成建造与数据互通，辅助装配式建筑项目全生命周期的管理，有效解决建筑企业在项目各阶段信息沟通不畅、效率较低、资源浪费等问题。

6.3 实践推广

智能建造技术在长圳公共住房及其附属工程总承包（EPC）项目上的应用，充分展示了其在房建领域所具备的潜力与广阔的发展前景。通过采用智能飘窗钢筋网笼生产线，降低人力成本，减少了劳动力所面临的风险。借助自行走点云扫描机器人的实测实量应用，助力施工质量与精度的提升。

此外，移动式数据中心构建了新型智慧工地系统，实现了施工过程的自动化与智能化，降低了人工失误和工期延误的风险，减少了施工成本和资源浪费。通过全面应用智能建造技术，我们有望实现建筑施工的数字化、自动化和智能化，推动建筑行业的创新与发展。这将引领并应对人工智能和智能建造装备带来的建筑业变革，为人们提供更安全、高效和可持续的建筑环境（图15,16）。

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景观均好，每户均可在室内欣赏中心花园

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沿街标识引导 

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NO.7

结语

在未来，智能建造技术有望与其他智能技术，如物联网、人工智能以及大数据分析等相结合，运用先进的智慧建造技术服务于建筑行业全产业链，以及周边的金融业和咨询业。通过多行业的联动融合，进一步提升建筑项目的管理和效率，推动智慧中国的发展，为房建行业带来革命性的变革。

*本研究得到中国建筑股份有限公司科技创新平台（CSCECPT-005）、中建科技集团有限公司科技研发计划（CSCECPT-005−7）资助。