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首发 | 大界推出建筑机器人胶囊工厂

来源:大界发布时间:2021-08-15


胶囊工厂(Capsule Factory)是由大界机器人自主研发的新型移动箱式建筑构件生产系统,由模块化的建筑机器人加工站及其配套软硬件组成,可被运输和植入各类型项目施工现场,快速开展覆盖多品类、多工艺的建筑构件的自动化柔性生产。


胶囊工厂概念视频




审视建筑行业痛点,探索新型生产模式



1.传统劳动密集型生产模式的困境

中国建筑业协会行业研究数据显示,近年来建筑业从业人数逐年下降,建筑工人的平均年龄不断上升。同时,建筑工人流动性大、技能素质低,造成工程管理成本及隐性成本的增加。全国第七次人口普查结果显示中国劳动年龄人口小幅下降,而人口受教育状况持续改善。人口数据说明中国人口红利仍在,但建筑行业将面临新型产业工人队伍的建设。


因此,大界认为通过引入新型的自动化生产设备及模式,吸引和培养高素质、高稳定性的产业工人队伍,从而提高人均产能,改善现有劳动密集型生产状况。

 

2.建筑项目进一步降本增效的需求

建筑工程项目利润较低,降本增效成为施工企业的普遍需求。从成本上看,建筑构件生产从材料产地到加工工厂再到施工现场需要经过两次以上的转运过程,同时,被加工后的构件具有一定空间结构,将增加运输次数和成本。从效率上看,某些预制构件由于采用传统方式进行装配式建筑施工,导致现场安装精度与预制构件生产精度不符,增加返工率;对于一些加工耗时的工艺,预制工厂的材料加工和轮转周期较长,将造成工期的进一步延长。


因此,大界认为将材料加工工厂部分或全部工艺移动到项目周围,实现材料集中运输和现场精细化加工,是探索建筑项目降本增效的一种新方向。




胶囊工厂是预制及现场加工的优势结合 



目前建筑构件生产主要分为工厂预制和现场加工两种模式。工厂预制稳定高效,但存在运输成本及现场差错率较高的问题,而现场加工灵活度高,但对人工依赖性较大。大界希望提供一种介于工厂与现场的新型生产模式——移动式胶囊工厂,实现工厂预制和现场加工优势的有机结合。一方面,胶囊工厂提供稳定有序的自动化生产环境,将工厂化生产移动到现场,减轻工人劳动强度,控制产品质量,降低材料轮转周期,同时适应在极端环境下的无人化生产。另一方面,胶囊工厂可灵活流转于不同施工现场,满足建筑施工项目周期短、节奏快、需求多样化等特点。而当面对大工程大项目时,多个胶囊工厂可快速集合,在施工现场组合成多工艺的自动化生产集群,高效完成项目。



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胶囊工厂



胶囊工厂产品体系及应用场景



胶囊工厂是机器人软硬件一体化集成的小型的柔性化生产系统。硬件上,胶囊工厂配有工业机器人、大界自主研发的末端工具头、柔性工装等,可根据不同材料及工艺需求进行硬件模块的选配组合。另外,可选配搭载大界自主开发的建筑移动底盘APE,扩大材料的可达范围和运输灵活度。软件上,胶囊工厂使用以大界Robim云平台为核心的操作系统,涵盖数十种建筑材料的自动生产工艺包,满足多种类型生产工艺需求的同时,将设计数据转化为机器人生产数据,实现从图纸到构件“一键生产”。


针对施工现场不同材料和工艺的生产加工需求,大界胶囊工厂计划推出相对应的产品体系,包含可以实现定制化构件生产的三维成型中心、高效处理建筑原材料的减材制造与物料运输系统、多工序多工艺的复杂构件生产的集群式柔性产线,实现在建筑工程常见的生产场景中的应用。


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胶囊工厂产品体系



场景一:三维成型

胶囊工厂三维成型中心可将卷材、线材、颗粒等原材料加工成具有复杂空间结构的构件,例如钢筋折弯、水泥和装饰材料的3D打印、定制化金属构件焊接等,适用于建筑师设计项目中非标准、小批量、造型感强的定制化构件生产。通过机器人软硬件技术,实现现场高效、准确、不间断地自动化生产,替代传统的繁复的人工作业方式,降低此类三维造型构件的生产成本。


例如在曲面清水混凝土的施工中,传统的钢筋折弯方式需要工人对比模板一点点折弯和反复调整,这种做法不仅效率低下且人工费用高昂,而采用胶囊工厂三维钢筋成型中心结合BIM数据进行自动化生产,在保证加工精度的同时,效率可提升9倍。

 


三维钢筋加工


场景二:减材制造与物料运输

在建筑施工中,板材、型材、管材和线材等都是以标准尺寸送往现场,但由于实际施工情况复杂,现场尺寸变化较多,材料往往需要现场裁切调整到合适的安装尺寸,并快速运输到施工原位。胶囊工厂减材制造与物料运输系统集成了可满足多材料加工需求的软硬件系统,并搭载大界建筑移动底盘APE辅助材料运输,对石材、金属以及其他建筑装饰材料进行切割、开槽、钻孔等加工的同时,满足生产与搬运的一体化,实现1对N的自动化生产。


 

石材和角钢的切割及物料运输


场景三:矩阵式生产

针对工程量大、工序复杂、需多工艺组合的构件生产加工,胶囊工厂集群式柔性产线可将数控专机、工业机器人及其他自动化设备集成到多个生产模块上,并运输至施工现场,通过模块之间的快速连接部署,装配成施工现场端的智能化柔性产线。同时,在大界Robim云平台系统的控制下,工业机器人和不同自动化设备互相联动、高效协作,实现像u盘一样的“即插即用”,帮助提高自动化生产效率,促进工地的智能智造升级。


譬如标准钢筋加工、暖通管道的生产和拼装等是需要经过多道复杂工序和多种工艺衔接配合生产,通过胶囊工厂的不同功能模块的组合,可实现从上料、生产、下料到大界建筑移动底盘APE辅助运输的全流程生产。


集群式柔性产线(2020年大界工博会)




胶囊工厂优势



1.紧凑灵活,快速部署

将机器人加工系统集成在可移动的集装箱内,可以在不同项目之间快速周转,响应紧急的构件加工需求,适应数量多、定制化程度高,施工周期短等特点的建筑施工项目。


2.用户友好,简单易学

产品搭载大界Robim云平台系统,具有用户友好的可视化交互系统,操作简单,培训成本低,利于现有产业工人快速上手操作。


3.数据联通,精益生产

大界Robim云平台系统打通设计端BIM数据和生产端数据,无需自主编程即可生成工业机器人的加工路径仿真,保证精度的同时减少中间绘图翻样繁琐流程。


4.持续作业,降本增效

工业机器人及配套设备可连续24小时稳定工作,产能优于传统作业方式,同时不受外部条件影响,在恶劣环境下也可以实现高质量、高效率的生产。


5.节约材料,低碳环保

大界Robim云平台系统配置自动排料模块,相比于传统人工裁料方式,可帮助建筑工程降低整体材料损耗率。同时,由于胶囊工厂避免了材料的二次运输,一定程度上帮助减少项目的综合碳排放。




胶囊工厂钢筋折弯中心实例展示





钢筋作为钢筋混凝土结构中的主要的受力材料,在施工现场加工需求量大,传统的加工方式主要是由钢筋工操作小型折弯设备,参考纸质钢筋料单,进行小批量多批次生产加工,作业重复性高、精度低,且需要大量人员参与。市面上成熟的钢筋折弯专机产品也无法实现自动化加工需求。为此大界携手某建筑集团定向研发钢筋折弯胶囊工厂,通过先进的工业机器人软硬件技术,结合BIM钢筋翻样数据,实现钢筋的自动化和智能化生产。该产品有望于2022年在工地实现批量化、规模化应用。


定制化钢筋折弯胶囊工厂


方案亮点:

  • 提供定制化胶囊工厂钢筋折弯中心,通过大界Robim云平台读取钢筋料单数据,自动生成机器人加工程序,实现在特殊项目环境下的钢筋全天候自动加工生产,与传统作业方式相比具备更高的精度和产能。

  • 与钢筋折弯专机的加工方式不同,胶囊工厂采用工业机器人结合高柔性末端工具头的方式, 实现了6-28mm线材及棒材钢筋的加工。通过Robim云平台的折弯程序,满足项目中标准钢筋生产以及多尺寸、造型复杂的空间曲线钢筋弯折。同时,该胶囊工厂中不同工艺的设备集成于多个生产模块,便于结合施工进度在工地端快速连接部署,实现多个施工现场间的快速周转。

  • 本项目将助推现场施工、工厂制造自动化能力双提升、强化甲方在钢筋集约化加工领域的领先优势、促进行业内智能建造与建筑工业化协同发展。




未来展望


随着胶囊工厂软硬件系统不断迭代优化,将有望逐步渗透到更复杂的现场施工环节,实现工厂预制与现场施工的高效协同。我们也期待与建筑企业一起共同探索和拓展胶囊工厂在未来的更多可能性,为施工现场的智能化、数字化创造更大的价值。




 更多胶囊工厂产品及机器人方案详询:

 sales@roboticplus.com 



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