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信息化技术在PC建筑生产过程中的应用

时间:2015-8-20 05:53 0 1063 | 复制链接 |

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专业人士:樊 骅   来源:宝业集团

[摘要] 本文阐述了信息化技术在建筑工业化PC预制装配式建筑生产管理中的必要性,以及信息化技术在宝业集团的应用经验。通过对宝业集团PC工厂的信息化技术在建筑工业化PC预制装配式建筑中的应用经验的总结,得出必须PC构件的生产必需以流程的标准化管理为基础,有效的使用信息化技术和信息化管理,解决现阶段存在的问题及待突破的瓶颈,确定信息化技术在建筑工业化领域应用中未来某些发展的方向。


[关键词]  工业化、建筑工业化、PC 预制装配式建筑、信息化、BIM


    0 引言


    党的十八大报告提出:“坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路,推动信息化和工业化深度融合、工业化和城镇化良性互动、城镇化和农业现代化相互协调,促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展。”


    新型工业化:就是坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,就是科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的工业化道路。新型工业化中的一个重要问题就是处理好信息化与工业化的关系,信息化与工业化不是对立、排斥、取代的关系,而是并存、促进、互动的关系。建筑工业化又是新型工业化中的重要板块,因此信息化技术在建筑工业化中的应用是很重要的环节,自然作为建筑工业化某个核心环节:PC建筑的生产;又最具备信息化与工业化结合的特征,以下主要介绍信息化本身,在生产中的应用以及未来的方向。


   1 信息化与工业化、建筑工业化以及PC 装配式建筑的关系

    从下图可以清楚地看出工业化、建筑工业化以及PC 预制装配式建筑三者之间的关系,首先PC 预制装配式建筑只是建筑工业化的组成部分,然而建筑工业化则又是工业化的一个行业板块。下面我们分别阐述一下工业化、建筑工业化以及PC 预制装配式建筑的含义。

工业化:指一个国家和地区国民经济中,工业生产活动取得主导地位的发展过程。


    建筑工业化:是指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式,来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。采用上述方式完成的建筑可以有不同的结构类型,主要有钢筋混凝土结构、木结构、轻量钢结构等。


    PC 预制装配式建筑:是用工业化的生产方式来造建筑物,将建筑的部分或全部构件在工厂预制完成,然后运输到施工现场,将构件通过可靠的连接方式组装而造成的建筑。只是部分零部件进行了预制,到施工现场也要和传统建筑一样浇筑,并不是想象中的“搭积木”。因此房屋建成后从外观根本看不出区别。


    信息化:信息化是指培育、发展以智能化工具为代表的新的生产力并使之造福于社会的历史过程。


    建筑工业化正是将传统建筑业的湿作业建造模式转向学习制造业工厂生产模式。制造业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合,可以改善制造企业的经营、管理、产品开发和生产等各个环节。提高生产效率、产品质量和企业的创新能力,降低消耗,带动产品设计方法和设计工具的创新、企业管理模式的创新、制造技术的创新以及企业间协作关系的创新。从而实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数控化以及咨询服务的网络化,全面提升建筑企业的竞争力。


   2 信息化技术的分类


    广义而言,信息技术是指能充分利用与扩展人类信息器官功能的各种方法、工具与技能的总和。该定义强调的是从哲学上阐述信息技术与人的本质关系。


    中义而言,信息技术是指对信息进行采集、传输、存储、加工、表达的各种技术之和。该定义强调的是人们对信息技术功能与过程的一般理解。


    狭义而言,信息技术是指利用计算机、网络、广播电视等各种硬件设备及软件工具与科学方法,对文图声像各种信息进行获取、加工、存储、传输与使用的技术之和。该定义强调的是信息技术的现代化与高科技含量。


    3 信息化技术在建筑工业化领域的全流程管理


    在建筑工业化行业中为实现设计、生产、物流、施工、运营等环节全流程的有效管理,需要建立在信息化的平台上


  3.1 全流程信息化管理的内涵理解

   对于全流程信息化管理的内涵,可以概括为以下三个方面:

   ü 信息化管理是为达到企业目标而进行了的一个过程。

   ü 信息化管理不是IT与经营管理简单的结合,而是相互融合和创新。

   ü 信息化管理是一个动态的系统和一个动态的管理过程。


  3.2 全流程信息化管理的意义

   对于全流程信息化管理的意义,主要体现在以下:

   ü 改变获取方式;

   ü 改变存储方式;

   ü 提高处理效率;

   ü 改变传递方式;

   ü 提高信息集成;

   ü 提高信息价值;

   ü 改变工作方式


   3.3 全流程信息化管理的精髓

   信息化管理的精髓是信息集成,其核心要素是数据平台的建设和数据的深度挖掘,通过信息管理系统把设计、采购、生产、物流、施工、财务、运营、管理等各个环节集成起来,共享信息和资源,同时利用现代的技术手段来寻找自己的潜在客户,有效地支撑企业的决策系统,达到降低库存、提高生产效能和质量、快速应变的目的,增强企业的市场竞争力。


  4 PC预制装配式建筑中信息的内容

   4.1 PC预制装配式建筑信息模型BIM的内容以及信息格式

  4.1.1 PC预制装配式建筑信息

   BIM的英文全称是Building Information Modeling,国内较为一致的中文翻译为:建筑信息模型。目前能够看到的BIM资料,特别是中文资料,基本上以介绍软件和案例为主,对信息方面的介绍资料相对比较少,成系统的就更是凤毛麟角了。但我们要清楚的认识到软件只是BIM的手段,而其中的Information(信息)才是目的才是最核心的东西。按照信息的维度,这些信息又可以分为以下维度类别:


   ü 1D:颜色、材性……。

   ü 2D:尺寸、布局、平面……。

   ü 3D:协同、立体模型、碰撞冲突……。

   ü 4D: 流程、进度、时间……。

   ü 5D: 量、成本、ERP……。

   ü ND: ……。


   在多维度的信息基础上,虚拟仿真施工技术就是基于虚拟模型技术而提出的用于建筑项目设计与施工过程模拟与分析的数字化、可视化技术、其扩展了4D(3D+时间)技术,即不仅考虑了时间维,还考虑了其他维数,如材料、机械、人力、空间、安全等,因此可称之为“ND”技术。


   而PC装配式建筑的实施,离不开土建范畴的BIM,也离不开装饰装修范畴的BIM,更离不开部品部件的BIM,对于预制构件,整体卫生间,幕墙体统,门窗系统等等,都是BIM模型的元素体现,这些元素本身都是小的系统,也是个BIM, 把这些元素的生产,装配以及施工管理串联起来,摆在面前就是如何有效的使用这些元素所富含的信息。


  4.1.2 建筑信息的形式与格式

   不同形式和格式的信息在使用过程中的特点可以用下图表示,其中格式决定信息可以保存、传递、使用的寿命,一般来说,标准格式比专用格式的寿命长;形式决定信息可重复利用的能力,当然结构化形式比非结构化形式的信息可重复利用的能力要强。



  4.2 管理PC构件生产全流程的信息

   对于管理PC构件生产的全流程,是大的BIM项目流程中的一个部分,是PC构件模型的信息以及流程过程中的管理信息交织的过程,是有效的进行质量,进度,成本以及安全管理的支撑,主要体现在以下几方面:


   ü 预制构件的加工制作图纸内容理解与交底。

   ü 预制构件生产资料准备;原材料统计和采购;预埋设施的选型。

   ü 预制构件生产管理流程;人力资源的计划。

   ü 预制构件质量如何保证,品控措施。

   ü 生产过程监督,保证安全准确。

   ü 计划与结果的偏差分析与纠偏。

   ü 科学的组织场地堆放和物流。

   ü 与施工现场保持畅通的信息交换。


  5 信息化技术在PC构件生产过程中的应用

   这里主要介绍我国现阶段PC构件生产的普遍状况和面临的问题,以宝业西伟德预制构件工厂的信息化应用的实例介绍来展现其应用的空间。


  5.1 现阶段PC构件生产的普遍状态及问题

   随着越来越多的企业开始重视建筑工业化的转型,一些PC构件的生产加工工厂也纷纷建立起来,但现阶段,所有的工厂都有面临着以下的问题:


   ü 对于产品种类的不确定性导致工厂规划的不科学性:对于预制工厂在建立前的产品种类选型与定位,必须要对市场需求有一个清楚的认识,满足市场需求为前提才是生存下去的硬道理。提前对产品的近期需求于中远期需求进行总体规划,才能保证其经济性与科学性。


   ü 仅实现工厂化,未实现机械化:达到工厂化的制造方式并不困难,简单的可以理解为将工地的工作搬到了工厂车间内去完成,改变了工作场地,改善了工作环境,但是并没有提高太多的生产效率,依然还是人海战术进行作业,对于产品质量无法很好控制。


   ü 仅实现机械化,未实现自动化:在预制件的工厂化生产中引入机械化的方法后,提高了工作效率,减少了不良品的出现频率。但是在整个生产流程中都是以工作站点的形式存在,对于管理方面造成很多不便,同时也不利于工艺技术的革新。


   ü 仅实现自动化,未实现集团管理信息现代化:预制件自动化的流水线在如今已经逐渐被各家pc工厂所引进和使用,其表现处占地面积相对较少就能够达到较高的产能,同时人工数量也大幅度减少,对于质量控制、安全管理等方面都有很好的表现。但是在集团跨区域统筹管理多个pc工厂时,存在的诸多问题也正式当前各大型集团公司所面临急需解决的问题。


   由于上述问题的存在,值得我们要关注和思考的是:效率、质量、成本、安全、控制、大数据……该如何实现。


   而且,以上问题的描述也是信息化管理的发展过程中的不同阶段,即信息技术的使用度的问题。现阶段大部分构件生产停留在工厂化和局部机械化的阶段,信息技术使用匮乏,因此效率很低,质量管理无法大规模管控。



   5.2 信息化提升PC生产的效率与流程组织科学性

  5.2.1关于生产前期准备阶段

   运用信息化的手段生成准确的物料清单,3D的图纸以及其它数据,能有效帮助预制件在生产的技术交底,物料采购准备,生产计划的安排,堆放场地的管理与成品物流的计划。提前解决和避免在生产整个流程中出现的异常状态,体现了计划、执行、检查、纠偏的(PCDA)循环管理方法在预制件管理中的应用。



   5.2.2生产加工制作图---机械

   设计人员将深化拆分设计完成后的图纸、表格、文件等信息以数据的形式传输到服务器,转换成机械能够识别的读懂的格式后进入生产阶段。通过控制程序实现自动化,减少人工及出错的可能性。


    5.2.3通过控制系统对生产实时监控

     预制件的生产其主要流水作业环节:


   在上述生产过程中产生的故障、拖延、等一系列非正常情况,通过控制系统进行有效的监控,及时反映给管理人员作出判断,避免人为原因造成失误等问题。


   5.2.4自动总结各种产品的生产效率与人工,便于管理。

   预制件生产过程中控制系统会记录每一块构件的信息,包括流水节拍、构件尺寸、预留洞口及预埋件、消耗工时数等。并且按照不同项目、不同日期、不同构件种类进行分类记录并统计,便于管理人员后期有针对性的分析改进。

   5.2.5能有效建立预埋件及设施设备库与设计软件无缝对接

   在针对不同项目的深化设计时会产生和建立不同的预埋件,因为每个项目都有部分内容是其独有的,特殊的一些处理方法方案,所以此时在与设计软件对接方面就需要数据无损传输和读取才能保证后续的工作顺利进行。


   5.2.6让生产变得有序,尽管生产的构件形状不同,但效率不低

   由于预制件生产的流水线采用了信息化的控制系统,从源头就开始运用数字化的控制方式。所以在生产时机械设备读取的是数据格式文件,在精确程度控制方面可以达到毫米级以内的同时,某种程度上来说生产构件自由变化的程度也能够以毫米为单位变化。


  5.2.7科学的物流管理系统,且保障物流管理可靠

   将正确的数量和类型规格的预制构件或部品件,直接运送到项目工地现场。要实现这一点,就需要信息控制系统与ERP进行联动,实现信息共享。ERP把项目现场的待安装的预制构件需求反应给信息控制系统,。以便管理人员能够及时做好准备工作,了解自己的库存能力,并且实时反映到系统中,提前完成堆放等作业,然后准时完成直接送达项目现场的任务。


    5.2.8生产管理与ERP的对接

    对生产订单进行管理,包括维护生产订单,显示订单列表。可以按照不同订单、物料以及车间对不同的物料进行备料准备,反映现有库存对生产订单的保证情况,列示缺料明细,提醒管理人员及时跟踪或催收所缺物料,不致发生生产订单下达后却因缺料而无法生产。




   5.3信息化在宝业西伟德预制工厂业务流程中的体现

   5.3.1订单到前期准备

   首先接洽项目后签订合同,根据产能规划安排订单处理方案;然后由设计院完成传统的结构施工图设计,深化设计团队接受全套图纸及相关资料进行转化拆分设计,深化设计完成后的图纸交于设计院作为施工图的一部分送审,审图通过后开始传统的项目流程;与此同时,预制构件工厂开始进行该项目的物料采购,生产计划安排,成品堆场整理准备等工作。


    5.3.2生产规划、控制到物流

    设计人员将深化拆分设计完成后的图纸、表格、文件等信息以数据的形式传输到服务器,项目施工管理人员根据项目布置图规划安排施工安装顺序,并以任务委托书的形式提交给生产管理人员并确定生产时间。


    生产管理人员根据深化设计的数据完成构件堆放与排产设计,同时准备各项生产用数据资料(如标签、堆放表、钢筋加工单、纸质图纸、技术资料等)提交给车间管理类人员准备生产。根据生产计划于工作日程安排,将深化设计数据转换成机械能够识别的格式后进入生产阶段。预制构件成品下线后按照堆放设计的计划进行有序堆放,确保发货后到工地现场安装时能够顺利完成。


   5.3.3物流到安装到结算

    项目施工管理人员根据项目总体进度要求和现场施工条件安排工厂发货时间,生产管理人员根据布置图的安装施工顺序以及堆放设计开始发货。项目现场安装时每一块预制构件都有独一无二的标签代码,信息控制系统会记录现场安装的每一块预制件,提供关于进度的信息,能马上以虚拟化模型或表格的形式将内容可视化 。甚至运输和安装计划也能图像化运行。项目安装完毕后信息控制系统与ERP进行联动,实现信息共享财务开票。


    5.3.4从构件图纸到生产数据

    设计的精髓在于预见实现过程中困难。这个目标符合我们将设计、评估、生产及流程视图信息化的理念。设计不仅意味着绘图,还涉及数据。这些数据可以以一对一模式被自动分析并应用到生产、物流和结算上。设计不仅指纸质形式的文件,也包含一些我们可以视图化的对象,这些对象包含相关数据和视图信息;


    在项目的全流程中,制作建筑、结构、机电等专业能够在同一平台上工作,可同时计算关于量和成本的信息。根据项目的阶段或类型,具有2D制图和3D建模切换的特征,由此,可根据需要选择2D和3D随时选用最适合的表现形式。


    Allplan在与其它软件之间,可以没有错误地进行数据的传递,从设计到工厂和安装不间断的数据和图纸传送,完成制模和配筋图纸、生产图纸、项目清单和数量计算。将数据自动传输到总控系统,工厂机器和公司资源计划系统。准确无误的特性避免了多次输入和多次数据计算。


    5.3.5生产的中央控制系统

   生产管理信息中央控制系统采用标准商用以太网,网络覆盖工厂的各生产管理部门。系统可以对生产线上的设备状态、工艺参数等情况进行实施监视,并且可以以图表的形式显示再屏幕上,系统科根据所采集到的各种生产数据,用多种只管方式分类列表,达到对这些数据提供保存、维护、查询、统计及多元性回归分析对比等目的。同时系统可完成生产报表的统计,材料库日常管理等。


  6 信息化技术在建筑工业化领域应用中未来的方向


   突破以下五大瓶颈,实现PC构件的科学高效的生产管理:

   ü 大量人工的成本瓶颈

   ü 大规模生产的效率瓶颈

   ü 各种线条多样构件生产组织的有序性瓶颈

   ü 人为错误的瓶颈

   ü 管理失控的瓶颈


    7 结语

    随着信息化技术在建筑工业化过程中的普及,其信息化管理会使设计、生产、物流、施工以及运营这个流程变得高效可控可追溯。在PC装配式建筑所需构件的生产这个环节上,信息化手段还有巨大的发展空间,展望未来,信息化一定会大势所趋,结合工业化在装配式建筑市场上一展风采!



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