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蒋艺:“厂场一体化”将引发建筑业的一场工业革命

2019-06-20 18:56:59

文/蒋艺

我们设想这样的场景,一座建筑的建设过程中,工地上没有工人,所有的构件都在工厂加工完成,项目负责人只需根据建设需要向建筑材料工厂下发供货订单,工厂负责按时保质生产,并且按部就班将构件运送到工地现场。现场人员利用智能的大型流水线安装设备有序地完成整个项目的拼装工作。这样既缩短了施工工期,又节省了劳务人员,同时还保证了工程达到更高的品质。

建筑业的“工业革命”正逢时

 

18世纪时的英国,随着国内市场的不断扩大和海外贸易的积极发展,工场手工业的生产方式已经不能满足市场的需要,这就对工场手工业提出了技术改革的要求。在这种趋势下,一场生产手段的革命呼之欲出,工业革命就首先在英国发展起来了。从生产技术方面来说,它使机器代替了手工劳动;工厂代替了手工工场,这种生产方式的转变带来了整个行业的升级。工业革命创造了巨大生产力,使社会面貌发生了翻天覆地的变化,并且也带来了一场深刻的社会关系的变革。

建筑业一直以来都是国民经济的支柱产业,对国家宏观经济影响举足轻重。但随着行业劳动力成本的不断飙升和利润率的持续下行,建筑施工行业高速发展的现状与相对落后的管理之间的矛盾日益突出,现阶段,我国建设行业的整体利润率相对低下,行业平均利润率仅停留在1%到3%的水平;劳务人员的用工成本不断上涨,并且呈现工人“老龄化”的趋势;再加之传统的施工流程也在很大程度上对城市环境造成严重的污染与破坏,传统的建造模式已经不再符合可持续发展的需要,诸如此类的因素都迫使建设行业进入了转型升级的倒计时阶段。此刻,建筑业需要面临自己的“工业革命”!

由于建筑不同于产品,生产完成后无法进行运送,这就造成了拼装过程必须在施工现场完成。那么建筑在工业化生产就产生了工厂和施工现场两个地点。建设行业的工业化发展就要将工厂生产和现场施工进行的一体化体系融合,形成同时适应于工厂生产与现场施工相关环节的“数字生产线”。并通过智慧调度系统充分链接工厂与施工现场,以现场工业化施工驱动工厂工业化生产。由于生产过程都可以转移到工厂完成,使得建设过程的节能、环保、提质和增效得以实现,最终实现全产业链协同与柔性生产的“厂场一体化”体系。

 

“厂场一体化”场景

 

“厂场一体化”的五个重要环节

和搭乐高一样,建筑的厂场一体化是将所有构件在工厂预制完成,然后运到施工现场进行组装。组装不只是“搭”,预制构件运到施工现场后,会进行钢筋混凝土的搭接和浇筑,以保障拼装建筑的安全性。这类型建筑主要由五个重要环节组成,以此保证制造过程的顺利进行。

(1)设计数字化样品:在生产预制构件之前,首先要将例如BIM设计模型的数字化建筑按照施工和生产要求,进行充分解构,这是第一步。只有完成达到工业级别并进行合理解构形成适合生产加工的数字化样品,才能交予工厂进行实体生产并在拼装过程中指导施工,同时数字化样品的数据信息也为后续进行建造全过程的生产、运输和施工的智慧调度做准备。

 

数字化样品解构

 

(2)智慧平台的指挥调度:工期不等人,项目一旦开工就需要工厂及时向施工现场提供预制构件。在建造准备阶段,智慧调度系统基于客户个性化需求,快速实现对工厂产能、项目现场资源的模拟试算,并自动进行任务智能排程,自动生成相关联的生产、运输、施工任务,并按任务之间的搭接关系,分发给相关单位和责任人。

(3)工厂的工业级作业:施工现场管理人员通过工序级末位计划驱动现场的流水化作业,并联动工厂工业化的生产线,分析工厂物料、模具等资源,智能进行排产和生产调度,并生成物料采购计划、备料清单等。基于BIM模型,加工数据可无缝传递到数字化加工设备,例如数控机床、3D打印机等,进行自动化的数字加工和柔性生产。各个工厂的生产进度及生产状况都实时反馈到智慧调度系统,智能分析判断是否需要调整生产计划和资源配置。

智能工厂

 

(4)解决构件的物流运输环节:施工现场与预制工厂往往都不是在同一位置,那么及时准确将构件送到施工现场的这一环节就尤为重要了。物流调度任务由智慧调度系统根据工厂、施工现场需求自动生成合理运输方案,并将运输任务发送给相关的运输单位。一方面要保障及时运输到场,另一方面要保障构件到场顺序满足施工要求,实现运输产能最大化。运输单位在进行装车时,通过扫描内嵌构件中的RFID或电子标签,对运输物品进行识别和确认。通过平台对构件或材料的运送过程进行全时跟踪,实时获取运输车辆位置及运输物品动态信息,对运输过程中可能出现和已经出现的状况进行及时分析与预测,并及时调整方案或启动应急预案,保障施工现场不受影响。

 

即时物流配送(JIT)

 

(5)施工现场的流水线作业:与预制工厂相同,施工现场作业也是工业化流水线作业,现场施工作业以任务包的形式由平台的智能调度系统进行统一管理,并基于标准化工艺工法进行流水化作业。构件、部品部件送达现场后,通过智能设备进行进场检验,并及时反馈给施工作业人员。施工过程通过智能机械设备,甚至是机器人进行现场装配与施工作业。现场施工装配完成后,完成情况不仅会反馈到智慧调度系统,同时还会由智慧调度系统分析判断是否对后续的生产、运输、安装工作计划进行优化,从而形成从构件、部品部件的生产、运输到施工交付的闭环控制,实现“场厂联动”。

 

施工现场智能调度与流水化作业场景

 

与制造业相比,建筑的建造过程周期长、单体成本高、过程相对复杂,传统的建造方式在生产效率、成本控制、产品质量等方面与制作业都存在着巨大的差距。所以说我们可以预见,建设行业生产方式的转型必将向制造业的方向靠拢,厂场一体化或将成为产业升级的内生动力和发展趋势。

 

 

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