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1.2 装配式建筑智能制造

装配式建筑历经大半个世纪的发展应用,已经普遍被人们熟知并接受,随着人类对建筑需求的不断变化和提升,装配式建筑也随之发展创新,并伴随着机械化的普及和信息化管理的变革,装配式建筑也提出了“五化一体”的新目标。生产工厂化和管理信息化是装配式建筑一体化发展中的重要环节,并由此引申出智能化制造的概念。

1.2.1 装配式建筑“五化”

1962年建筑大师梁思成提出的“三化”,因为时代背景,计算机信息化技术还未普及,因此还无信息化的概念。现阶段建筑工业化与装配式建筑本身的内涵既有共同点,也有区别点,共同点就是“五化”,即标准化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理,如图1.16所示。

图1.16 装配式建筑“五化”

1)标准化设计

建立标准化的单元是标准化设计的核心。其不同于早期标准化设计中仅是某一方面的标准图集或模数化设计。建筑信息化模型(Building Information Modeling,BIM)技术的应用,即受益于信息化的运用,原有的局限性被其强大的信息共享、协同工作能力所突破,更利于建立标准化的单元,实现建造过程中的重复使用,如图1.17所示。

图1.17 标准化设计

国际上许多工业化程度高的发达国家都曾开发出各种装配式建筑专用体系,例如英国的L板体系、法国的预应力装配框架体系、德国的预制空心模板墙体系、美国的预制装配停车楼体系、日本的多层装配式集合住宅体系等。我国的装配式混凝土单层工业厂房及住宅用大板建筑等也都属于专用结构体系范畴。

2)工业化生产

预制构件是建筑工业化的主要环节。目前最为火热的“工厂化”解决的根本问题,其实是主体结构的工厂化生产。传统施工中,误差只能控制在厘米级,比如门窗,每层尺寸各不相同,这是导致主体结构精度难以保证的关键因素。另外,传统施工中主体结构施工还是过度依赖一线建筑工人;传统施工方式的施工现场产生了大量建筑垃圾,造成材料浪费和对环境的破坏;更为关键的是,不利于现场质量控制。而这些问题均可通过主体结构的工厂化生产得以解决,实现毫米级误差控制及装修部品的标准化,如图1.18所示。

图1.18 工业化生产

3)装配化施工

装配化施工有两个核心层面,即施工技术和施工管理,均与传统现浇施工方式有所区别,特别是在管理层面。装配化施工强调建筑工业化,即工业化的运行模式。相比于传统层层分包的模式来说,建筑工业化更提倡工程总承包(Engineering Procurement Construction,EPC)模式,通过EPC模式将技术固化下来,形成集成技术,实现全过程的资源优化。确切地说,EPC模式是建筑工业化初级阶段主要倡导的一种模式。作为一体化模式,EPC实现了设计、生产、施工的一体化,从而使项目设计更优化,利于实现建造过程的资源整合、技术集成及效益最大化,这样才能在建筑产业化过程中保证生产方式的转变,如图1.19所示。

图1.19 装配化施工

4)一体化装修

从设计阶段到构件的生产、制作与装配化施工,装配式建筑通过一体化的模式来实现。其实现了构件与主体结构的一体化,而不是在毛坯房交工后再进行装修。装配化施工中,建筑部品均已预留了各种管线和装饰材料安装设置的空间,为装修施工提供了方便。有些部品,在工厂预制阶段就已经直接安装好了相应设施,如图1.20所示。

图1.20 一体化装修

5)信息化管理

信息化管理,即建筑全过程的信息优化。在设计初始阶段便建立信息模型,之后各专业采用信息平台协同作业,图纸在进入工厂后再次进行优化处理,装配阶段也需要进行施工过程的模拟,如图1.21所示。可以说,信息技术的广泛应用会集成各种优势并使之形成互补,使建设逐步朝着标准化和集约化的方向发展,加上信息的开放性,可调动人们的积极性并促使工程建设各阶段、各专业主体之间共享信息资源,解决了很多不必要的问题,有效避免了各行业、各专业间不协调的问题,加速了工期进程,从而有效解决了设计与施工脱节、部品与建造技术脱节等中间环节问题,提高效率并充分发挥新型建筑工业化的特点及优势。

图1.21 信息化管理

1.2.2 智能化制造

与欧美发达国家的预制构件生产线相比较,我国的装备制造水平与其的差距不大,且更加适合中国国情。但是,在生产过程中的信息化程度及对其上下游的整合度方面,国内外的差距仍然较大。

国内预制构件生产线制造商逐步研发自有的生产管理系统,垂直整合上下游,致力于生产管理系统和BIM的兼容性研究,实现预制构件产品的全生命周期管理、生产过程监控系统、生产管理和记录系统、远程服务等信息系统的开发和应用,提高信息化、智能化水平,最终达到设计、生产、管理信息互通,联系紧密,如图1.22所示。

图1.22 数字化管理

图1.23所示为智能化应用的主要场景,能取得如下所述的效果。

图1.23 智能化应用

(1)解决设计问题

传统方式需要人工从CAD或其他制图软件中手工提取并统计制成BOM表进行管理。通过智能化应用可实现图纸自动解析和应用,实现构件图纸的在线呈现,建筑模型在线交互,物料信息自动获取。

(2)解决生产过程智能控制问题

传统方式生产计划编制粗糙,变更频繁且不及时,效率低下;生产过程管理不到位,现场信息反馈滞后。通过智能化应用可做到流程精准把控,每道工序操作人员、时间、结果精准记录,过程清晰,实时移动协同,信息高效沟通。

(3)解决产品质量问题

传统方式质量检验都依赖纸质单据,无法自动提取分析数据,整理归档困难,满足国家和地方标准的资料管理繁杂;通过智能化应用可做到移动终端扫码添加质检记录并可上传影像资料,产品质量做到可追溯,各种表单自动归集,提取简便。

(4)解决监管分析问题

传统方式监管不及时,关键指标和问题不明朗,缺少有效预警不便管控调整;通过智能化应用可做到报表自动生成数据一键导出,同时可形成可视化的生产管理看板。

(5)解决成本管控问题

传统方式缺少材料消耗、人员工时等准确数据,无法及时核算正式成本;智能化应用可提供实时理论成本,便于对比控制。

(6)解决堆场库存及运输问题

传统方式管理粗放,对构件库存管理难度较大,无法及时有效地发货,影响效能,同时也无法对构件运输时间进行监管;智能化应用通过库存管理系统、车辆运输管理系统,可有效解决堆场库存盘点困难,及时定位构件位置高效发货,同时运输车辆可通过导航系统及电子围栏设置进行实时监控,确保按时运输到场。

(7)解决建造进度控制问题

相较于传统建筑方式而言,装配式建筑由预制构件所构成,在现场采取运输吊装的方式,将各工程构件进行安装固定,从而完成建筑各部位的建造。智能化应用可有效建立进度控制模型,将各建筑构件进行模拟仿真,实现对建筑构件的实时跟踪,通过一系列的技术方法实现科学的进度控制。

(8)解决建造中监理控制问题

在装配式建筑工程建造中,监理方由于受传统管理模式的影响,监理工作仍然面临着突出问题,如资料冗杂、信息滞后及装配式构件验收等,而这些问题的存在影响了其监理控制质量,甚至会引发质量安全事故。而智能化应用能够有效转变传统的监理模式,具备信息整合与参与能力,依据全方位的数据信息平台功能,获取相应的数据库信息,确保监理工作的准确性和系统性。 IyjC5o6n9yGcyHARNa0O/C/9kMbwqmSQdr3E+OwCi2UHoATnmFXhHGeJIwYtxo7P

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