摘要:摘要為促進全產業鏈裝配式建筑向智慧化建造方向發展,根據智慧制造的內涵分析了裝配式建筑智慧工廠建設的行業動態;介紹了標桿企業智慧工廠信息化建設方案和全產業鏈質量追溯;同時以華
摘要為促進全產業鏈裝配式建筑向智慧化建造方向發展,根據智慧制造的內涵分析了裝配式建筑智慧工廠建設的行業動態;介紹了標桿企業智慧工廠信息化建設方案和全產業鏈質量追溯;同時以華構科技有限公司建設成果為例詳加分析。研究表明:企業在智慧工廠建設時,需要充分考慮自身條件和狀況制定規劃方案,結合行業情況量體裁衣。
關鍵詞工業化;信息化;智慧化;全產業鏈;裝配式建筑
建筑業是我國國民經濟重要支柱產業,現如今建筑業從高速增長轉向高質量發展,其高質量的本質便是推動建筑工業化、信息化及綠色化,而三化融合便是裝配式建筑發展的趨勢。三化的融合,一方面是裝配式+EPC,以建筑產品為主線,形成數字化的建造供應鏈。通過設計的不斷優化降低成本,工業的標準化、模塊化和規模化生產,再加上信息化和智能化,達到經濟高效的目的;另一方面是裝配式+智慧建造,將BIM、云計算、大數據、區塊鏈、人工智能、3D打印等技術運用到建造過程,提高速度質量,降低成本[1]。

1工業化
2016年3月,李克強總理在《政府工作報告》提出“大力發展鋼結構和裝配式建筑,提高建筑工程標準和質量”。2017年3月,住建部印發了《“十三五”裝配式建筑行動方案》(以下簡稱“《方案》”),提出了兩個總目標:到2020年,全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上,其中重點推進地區達到20%以上,積極推進地區達到15%以上,鼓勵推進地區達到10%以上;到2020年,培育50個以上裝配式建筑示范城市,200個以上裝配式建筑產業基地,500個以上裝配式建筑示范工程,建設30個以上裝配式建筑科技創新基地,充分發揮示范引領和帶動作用。
2信息化
智慧建造是通過利用當下的BIM、大數據分析及云計算、區塊鏈、互聯網+等技術,通過裝備智能化、工廠數字化、企業信息化,通過PCS、MES、ERP系統一體化的實施,促進企業管理從以職能為中心向以過程為中心的轉變,實現了扁平化的管理的模式,使得企業能夠適應多變的市場,實現敏捷制造和一體化過程的控制的要求。通過工業互聯網+PC傳統制造業,采取主動措施優化企業的管理方式[2]。其中在生產階段,智慧建造技術最主要的應用點在深化設計階段,其次是生產管理、質量管理,占比都在40%以上[3]。
3綠色化
黨的十八大報告提出“走新型工業化道路”,《我國國民經濟和社會發展“十二五”規劃綱要》《綠色建筑行動方案》都明確提出推進建筑業結構優化,轉變發展方式,推動裝配式建筑發展,領導人多次批示要研究以住宅為主的裝配式建筑的政策和標準。采用預應力混凝土裝配式框架結構體系建筑,近年來裝配率達到80%,使得腳手架用量減少50%,最終節能達到70%,進一步實現了節能環保的建筑策略。裝配式建筑的優點主要有:(1)整個工程無須搭設腳手架,大量節地節材;基本不用傳統木模板、木方,節約木材90%;節約用水65%左右;節約鋼材5%~8%;節約混凝土10%左右;減少現場施工垃圾90%。(2)施工階段,現場基本無粉塵污染;減少現場作業人員50%以上;減少現場生活垃圾50%以上。(3)便于施工,不受惡劣季節天氣的影響,大幅提高生產效率。(4)工業化的預制件防震、抗火、隔音性能好,工程質量有效提高。(5)傳統建筑物建筑面積使用率一般為75%左右,而裝配式建筑使用率可達80%~90%,增加使用面積8%~12%。綜上所述,發展裝配式建筑,實現建筑產業現代化,就是以新型建筑工業化為核心內容的產業革命,是以技術集成型的規模化工廠生產取代勞動密集型的手工生產方式,以工業化制品現場裝配取代現場濕作業施工模式,實現生產工廠化、施工裝配化的綠色建造。
建筑產業現代化的核心內容是新型建筑工業化,充分運用互聯網技術和綠色理念的建筑產品工廠化預制、裝配化施工,是我國建筑業發展低碳經濟、提高工程質量、培育產業隊伍、提升產業水平的必由之路,對我國傳統建筑業轉型升級,實現可持續發展具有重要意義。智慧工廠建設必須考慮項目過程中的設計、制造、運輸、施工等多個環節,且貼合企業自身需要量體裁衣,橫縱產業鏈布局的多個業務系統和專業分析系統進行前瞻規劃,同時通過實施質量追溯系統,確保裝配式建筑的工程質量,以維護裝配式建筑產業健康可持續發展。
4國內現狀
4.1三一筑工
三一筑工提出設計智能、制造智能、施工智能,開發支撐全周期、全要素、全角色在線協同的筑享云平臺,打造共享產業鏈,賦能建筑設計、生產、施工、開發、運營五環生態的建設思路。
4.2美好建筑
美好建筑裝配科技SEPC(以服務貫穿工程總承包管理全流程)服務模式,貫穿EPC全產業鏈。該公司智慧工廠系統主要包括:PC模型BIM設計管理,YTWO運營管理平臺,生產管理(PPS系統、SAAMES系統、MES系統),財務系統管理,CRM服務管理,堆場及物流管理(PPS堆場管理,SCE系統物流管理),設備管理(圖1)。
5案例
5.1建設思路
華構科技有限公司(簡稱華構科技)秉持“善用資源、服務建設”的發展理念,以“四個融合”和“四個建造”兩輪驅動,做強PC+技術服務、PC+產品供給、PC+新型房屋建造、PC+供應鏈業務能力。公司根據已建設ERP和OA系統的基礎上,結合自身業務環境,明確發展路徑,確定了如下幾條建設思路:(1)圍繞存儲、計算分析、安全、管理及網絡需要,合理配置相關的硬件設施資源。(2)從數據、功能、標簽體系、運維保障等各維度出發,定義項目的系列標準規范,對數據的歸集、整合、存儲、計算、服務、應用、安全實現統一約束與建設指導。(3)通過將全產業鏈的各環節信息化接入工業互聯網平臺,采集構件的加工設備、人員、工位、物料批次、加工狀態、生產進度、工時數據等現場數據,跟蹤執行情況。(4)運用數據建模分析、數據BI等分析工具,,對企業的經驗法進行模型的知識落地與實時數據計算挖掘,建立以成本為核心的項目配置推薦、成本分析決策、項目風險預測等智慧應用。
5.2總體架構與功能
在總體架構中各主要系統及功能角色介紹見圖3。
5.2.1基于BIM的云平臺協同
基于BIM技術的方案規劃、圖紙審查、深化設計、專項分析等服務,提供BIM協同管理云平臺,使得設計、項管、施工、監理等參建方圍繞項目在同一平臺內開展高效協同工作,幫助建立數字孿生資產,沉淀過程管理大數據,提升企業核心競爭力。
5.2.2智慧調度中心
以PCS、MES、ERP集成的信息系統是智能工廠新趨勢(圖4)。
(1)PCS系統。智能制造PCS系統(設備集中監測與控制系統)基于設備聯網的IoT技術制造解決方案,打通設計數據、驅動智能裝備、拉動施工計劃到數字工廠,一件一碼地生產和交付。
(2)PCMES/MOM系統。MES/MOM系統負責生產信息的接收、轉換、優化及傳輸工作,對現場各站點工作情況及工作進度進行實時數據的接收及顯示,系統根據要求進行生產任務的排產和生產調度。
(3)ERP系統。基于ERP的計劃與控制系統,包含生產計劃與控制、物料管理、銷售與分銷、財務、成本控制、人力資源管理、質量管理、設備維護等集成模塊,其關注的焦點是企業內部資源的有效利用和整合,是企業信息化建設的基礎。集中PCS、MES、ERP數據,對企業內、外部資源的優化,追求供應鏈上的整體最佳效率,實現真正的“智慧工廠管理平臺”建設。最終達到成本削減、生產效能提升和品質保證的目的。
總之,PCS、MES、ERP系統一體化的實施,不僅實現了企業的綜合自動化,而且促使了企業管理從以職能為中心向以過程為中心的轉變,實現扁平化的管理的模式,適應多變的市場,實現敏捷制造和一體化過程控制的要求;實現原材料節省,能耗與其它消耗的降低,提高產品的優質的品率,提高設備的壽命及利用率。
結束語
建設裝配式建筑智慧工廠是推動產業發展的重要內容,是傳統裝配式建筑行業發展的趨勢和必然結果。
以建筑整體以及相應的建造全產業鏈為實施目標,通過全產業鏈聯動,覆蓋全產業鏈的標準體系和標準協調,以標準統領產業化實施全過程,在設計、制造、施工、運維等各環節加強標準化研究與標準制定,形成建筑產業化標準體系,促進建筑產業化的發展進程是當前的產業形勢。
當前建筑產業正處于實現裝配化、信息化、標準化、綠色化、設備施工一體化轉型升級的關鍵階段,契合國內外建筑產業發展態勢和產業技術變革背景。
新一代數字化、智能化技術正深刻革新企業的業務創新與管理運營,數字化商業和數字經濟因應而來。重塑企業核心競爭力,突破傳統思維與競爭格局,賦能產業技術創新與商業變革,更好地促進我國建筑行業的轉型升級。
參考文獻
[1]住房和城鄉建設部信息中心.建筑業信息化發展報告:裝配式建筑信息化應用與發展[R].2019.
[2]張云峰,鄒敏,孫超,等.基于智慧建造技術的裝配式建筑發展研究[J].青年時代,2019(16).
[3]馬智亮.裝配式建筑智慧建造的現狀及發展趨勢[J].勘察設計,2019.
萬鵬