鄒家麗，鄭煥奇

（廣東建遠建筑裝配工業(yè)有限公司 廣州511440）

0 前言

隨著我國裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，預制構件生產(chǎn)企業(yè)建設速度迅猛。根據(jù)中國混凝土與水泥制品協(xié)會預制混凝土構件分會《2018 年度中國預制混凝土行業(yè)發(fā)展報告》顯示，2018 年全國各地新建PC 工廠生產(chǎn)線近200 條，到目前為止，全國設計規(guī)模在3 萬立方米以上的預制工廠已接近1 000 家，其中新建預制工廠已超過600 家［1］。預制構件工廠的類型趨向多元化，包括住宅建筑、公共建筑、廠業(yè)建筑、市政基礎設施等領域的預制構件以及其產(chǎn)品細分。

全國各地的預制構件生產(chǎn)工廠為預制構件市場儲備技術和產(chǎn)能。預制構件需求量暴增，將對預制構件生產(chǎn)效率和質量帶來一定的影響，也將成為預制構件工廠所要面臨和攻克的問題之一。本文闡述基于現(xiàn)有預制構件生產(chǎn)線進行信息化逐步升級改造，實現(xiàn)提高建筑預制構件生產(chǎn)信息化，為進一步探索建筑預制構件生產(chǎn)智能制造。

1 預制構件生產(chǎn)技術發(fā)展現(xiàn)狀

我國現(xiàn)有預制構件生產(chǎn)技術主要為引進國外先進技術和自主研發(fā)新技術并存的局面，根據(jù)生產(chǎn)線及生產(chǎn)工藝特點，大致可分為柔性流水生產(chǎn)線、固定模臺生產(chǎn)線、預應力雙T板生產(chǎn)線、自動化循環(huán)流水生產(chǎn)線等。

1.1 柔性流水生產(chǎn)線

柔性流水生產(chǎn)線是我國現(xiàn)階段保有較多的生產(chǎn)線類型之一，是基于流水生產(chǎn)線、固定臺模生產(chǎn)線兩種生產(chǎn)方式結合，其主要設備包括模臺清理機、脫模劑噴涂機、布料機、振動臺、立體養(yǎng)護窯、翻轉機、擺渡車、支撐輪、驅動輪和構件運輸車等。該生產(chǎn)線具有模臺流轉、靈活性強，生產(chǎn)節(jié)拍可調整的幅度較大，可滿足多種板材型的預制構件生產(chǎn)，如預制樓板、預制外墻板、預制三明治外墻板、預制雙面疊合墻板等。但是，其半自動化、信息化不高，生產(chǎn)過程主要依靠工人操作、記錄，工人的熟練程度對于預制構件生產(chǎn)及相關生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集有較大影響。

1.2 固定模臺生產(chǎn)線

固定模臺生產(chǎn)線也是我國現(xiàn)階段保有較多的生產(chǎn)線之一，其主要設備包括提吊式料斗、料斗運輸車和構件運輸車等。該生產(chǎn)線具有模臺固定、作業(yè)設備移動的生產(chǎn)組織模式、產(chǎn)品適應性強，滿足生產(chǎn)各類型異型預制構件，如預制樓梯、預制空調板、預制陽臺、預制飄窗等。但是，其自動化、信息化程度普遍較低，主要依靠人工來完成大部分工序的操作，如混凝土布料、振搗，工人的操作水平高低直接影響預制構件的品質。

1.3 預應力雙T板生產(chǎn)線

預應力雙T板生產(chǎn)線采用長線臺和先張法結合的生產(chǎn)技術，主要用于生產(chǎn)不同高度、不同寬度、不同跨度及不同功能種類的預應力雙T板，其產(chǎn)品主要應用于工業(yè)及公共類大跨度混凝土框架結構。預應力雙T板生產(chǎn)線因其產(chǎn)品特點具有較好的市場前景，但現(xiàn)階段該生產(chǎn)線市場保有量相對較少，制約該類型生產(chǎn)線發(fā)展，其信息化、自動化程度較低。

1.4 自動化循環(huán)流水生產(chǎn)線

自動化循環(huán)流水生產(chǎn)線是以計算機控制成組技術為基礎，按照成組的加工對象完成預制構件的工藝過程，并能夠自動調整和實現(xiàn)多種預制構件同時生產(chǎn)，其主要設備包括數(shù)字化控制混凝土布料機、模具擺放機器人、數(shù)控畫線機、中央輸送車、柔性碼垛車等。該生產(chǎn)線具有自動化程度高、生產(chǎn)效率高的特點，在工序控制、產(chǎn)品質量穩(wěn)定等方面均較為突出，主要用于生產(chǎn)預制樓板和預制雙面疊合剪力墻等。但該生產(chǎn)線的投資較大。

從上述具有代表性的預制構件生產(chǎn)技術及其對應生產(chǎn)線的特點，我國現(xiàn)有多數(shù)預制構件生產(chǎn)線的信息化程度較低。新增全自動預制構件生產(chǎn)線可以一步到位地全自動生產(chǎn)，除了少數(shù)建廠投資時就規(guī)劃該生產(chǎn)線外，對大部分預制構件生產(chǎn)企業(yè)而言，特別是已經(jīng)建有預制構件半自動生產(chǎn)線或是固定模臺生產(chǎn)線的企業(yè)，加大投資建設新的預制構件全自動生產(chǎn)線既不現(xiàn)實、也沒必要。

2 預制構件生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

裝配式建筑發(fā)展逐步升溫，預制構件工廠呈粗放式發(fā)展，各地存在盲目跟風投資預制構件工廠的現(xiàn)象。原有制品企業(yè)工藝改造投資的預制構件工廠有部分存在這樣的情況，大企業(yè)負擔重、小企業(yè)能力差，同時存在體制陳舊、理念落后、人員架構不合理、效率低下等現(xiàn)狀的困擾［1］。施工和材料企業(yè)投資新建的預制構件工廠，存在經(jīng)驗缺乏、管理體系不完善、設備利用不完全等問題，經(jīng)營效益受到一定的制約。除上述原因外，預制構件工廠的經(jīng)營狀況和經(jīng)濟效益主要受市場發(fā)展不均衡、產(chǎn)業(yè)鏈不完整等客觀因素影響。

從京津冀、長三角地區(qū)的發(fā)展經(jīng)驗來看，隨著預制構件需求量的大幅度提升［2］，預制構件工廠面臨的產(chǎn)量、品質等問題將逐步暴露，同時生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)車間、物料、預制構件成品等方面的管理以及所要收集、統(tǒng)計、分析處理的生產(chǎn)數(shù)據(jù)將大幅度增多，且由于存在不同項目穿插生產(chǎn)，也將增加預制構件生產(chǎn)管理的難度。隨著裝配式建筑市場、產(chǎn)業(yè)鏈等客觀問題陸續(xù)得到解決和完善，預制構件工廠所要面臨的效益和品質等問題，主要歸根到預制構件生產(chǎn)管理上。結合預制構件實際生產(chǎn)經(jīng)驗，實現(xiàn)、提高預制構件生產(chǎn)信息化，將有利于預制構件生產(chǎn)管理管控，同時有利于保證預制構件的質量。

3 預制構件生產(chǎn)信息化的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著工業(yè)4.0 理念的提出，智能制造將是未來工業(yè)的發(fā)展趨勢。工業(yè)4.0 在現(xiàn)階段推廣和應用上尚存諸多技術難點未攻克，發(fā)展預制構件智能制造的基礎條件仍需等待［3，4］。以往預制構件工廠對預制構件生產(chǎn)過程中的管理以及重要信息采集主要依靠人工，管理上頻繁出現(xiàn)不協(xié)調、不到位、滯后的情況，數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計常常出現(xiàn)錯誤、缺失等問題。預制構件生產(chǎn)信息化通過互聯(lián)網(wǎng)和終端將生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)采集統(tǒng)一起來，通過統(tǒng)一的平臺來進行預制構件的生產(chǎn)管控，可視化圖表讓管理人員準確把握預制構件生產(chǎn)進度、質量管控、物流配送等情況［5］。通過不同項目、不同生產(chǎn)線、預制構件所處生產(chǎn)狀態(tài)等多方面、多維度進行數(shù)據(jù)收集、整理、分析，實現(xiàn)對不同項目、不同生產(chǎn)線進行管理，確保不同項目的預制構件都能按時、準確生產(chǎn)出來，有效調配預制構件工廠資源。與此同時，預制構件生產(chǎn)信息化在生產(chǎn)過程中同步完成數(shù)據(jù)采集，確保預制構件生產(chǎn)數(shù)據(jù)準確、可溯源，規(guī)范生產(chǎn)流程、操作。

基于現(xiàn)階段多數(shù)半自動生產(chǎn)線或是固定模臺生產(chǎn)線的信息化程度較低，針對預制構件需求量暴增對預制構件生產(chǎn)管理以及品質影響的情況，通過引進、研究信息管理系統(tǒng)如何實現(xiàn)預制構件生產(chǎn)管理信息化，特別是在預制構件的生產(chǎn)進度管控、品質控制、堆放與物流配送等方面。

4 信息管理系統(tǒng)及其應用情況

4.1 信息管理系統(tǒng)

信息管理系統(tǒng)在預制構件生產(chǎn)應用中，主要是通過掃碼采集數(shù)據(jù)、云計算智能分析、可視化業(yè)務報表等互聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)預制構件生產(chǎn)中相關生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、分析及輸出，具體實現(xiàn)方式：首先通過手機掃描預制構件對應的二維碼，進入信息管理系統(tǒng)，可讀取該預制構件的所有信息，或是對預制構件進行生產(chǎn)確認或是質量檢查等，同時信息系統(tǒng)會自動記錄對預制構件進行的操作；接著云端數(shù)據(jù)處理快速統(tǒng)計、分析處理生產(chǎn)計劃、項目進度、產(chǎn)線產(chǎn)能、人均時效、質檢合格率、堆場庫存、交付進度等多個維度的數(shù)據(jù)，生成各類預制構件生產(chǎn)報表、圖表等動態(tài)信息；最后管理人員通過動態(tài)的預制構件生產(chǎn)報表、圖表，可掌握預制構件生產(chǎn)情況、入庫出庫、裝車發(fā)送等情況；生產(chǎn)線工人可以從平臺上了解到某一個預制構件生產(chǎn)到了哪個程度，以便工人清楚下一步工序的內容（見圖1）。

信息管理系統(tǒng)在預制構件生產(chǎn)中的應用，是通過信息管理系統(tǒng)中覆蓋PC 工廠全流程業(yè)務場景的主要模塊來實現(xiàn)的，主要包括工廠項目管理、排產(chǎn)、物料、生產(chǎn)、質檢、堆場、發(fā)運等各業(yè)務場景。主要模塊如下：

⑴項目管理模塊：主要包括項目需求管理、構件型號管理、項目圖紙管理、樓棟樓層管理、項目進度報表等內容。

⑵排產(chǎn)管理模塊：計劃任務管理、模臺資源管理、生產(chǎn)任務下發(fā)、生產(chǎn)進度反饋、任務延期警示等內容。

⑶生產(chǎn)管理模塊：主要包括計劃任務領取、生產(chǎn)工序管理、質檢工序管理、工序工作統(tǒng)計、生產(chǎn)工作臺等內容。

⑷堆場管理模塊：主要包括庫區(qū)庫位管理、成品庫存管理、庫存盤點統(tǒng)計、堆存過久警示、堆場工作臺等內容。

⑸發(fā)運管理模塊：主要包括發(fā)貨計劃管理、運輸車輛管理、客戶信息管理、發(fā)運報表統(tǒng)計、延期發(fā)貨警示等內容。

⑹退貨管理模塊：退貨流程設定、退貨記錄管理、退貨質檢判定、退貨報表統(tǒng)計、退貨流程設定等內容。

⑺原料管理模塊：鋼筋庫存管理、物料庫存管理、進廠記錄統(tǒng)計、領料管理統(tǒng)計、供應商管理等內容。

⑻質量管理模塊：隱蔽資料管理、成品檢驗資料管理、自動制作表格、批量下載打印等主要內容。

圖1 預制構件二維碼與信息管理平臺界面Fig.1 Prefabricated Component Two-Dimensional Code and Information Management Platform Interface

4.2 信息管理系統(tǒng)的應用情況

信息管理系統(tǒng)在實際過程中的應用，通過理清預制構件生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的內容和劃分，重點把控預制構件生產(chǎn)的不同關鍵環(huán)節(jié)，包括排產(chǎn)計劃和進度控制、生產(chǎn)記錄和檢驗驗收、倉儲管理和發(fā)貨運輸?shù)?，統(tǒng)籌、協(xié)調、集成預制構件生產(chǎn)“人、料、機、法、環(huán)、測”等要素，確保預制構件生產(chǎn)過程合乎預制構件標準化要求生產(chǎn)，同時確保預制構件生產(chǎn)過程中重要信息的保存、便于信息溯源。預制構件生產(chǎn)過程中的檢驗驗收主要包括模具檢查、隱蔽檢查、成品檢查等［6-8］。其中，模具檢查直接關系到預制構件外觀尺寸是否滿足設計要求；隱蔽檢查主要為鋼筋、預留預埋件等的檢查，直接關系到預制構件的成品質量；成品檢查側重檢查預制構件是否滿足出廠要求，直接關系到出廠預制構件的品質。

4.2.1 預制構件生產(chǎn)管理問題

⑴預制構件供貨計劃不準或項目設計變更的情況下，難以把控預制構件的生產(chǎn)進度，導致盲目生產(chǎn)，甚至預制構件大量庫存積壓等問題。［9］預制構件供貨計劃主要受預制構件現(xiàn)場安裝進度的影響，對生產(chǎn)計劃調配或是預制構件堆場分配，都會造成較大的協(xié)調問題、資源浪費問題。信息管理系統(tǒng)通過對同一項目的排產(chǎn)管理模塊、堆場管理模塊、發(fā)運管理模塊等模塊進行聯(lián)動反饋，將對預制構件供貨延后的實際情況及時提醒管理人員進行處理，從而解決了預制構件工廠盲目生產(chǎn)的問題。

⑵預制構件生產(chǎn)信息反饋不及時，導致預制構件過量生產(chǎn)，對預制構件工廠來說，意味著有大量資源如人力、材料、設備、資金未能投入急需的生產(chǎn)任務中去。信息管理系統(tǒng)通過快速、實時地反饋生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使得管理人員在第一時間掌握預制構件生產(chǎn)情況，并針對出現(xiàn)的問題或情況進行分析和處理，及時調整和協(xié)調不同生產(chǎn)任務與匹配的資源投入，提高工廠資源的利用率。

⑶預制構件生產(chǎn)相關表單的數(shù)量較多，容易出現(xiàn)錯漏的情況。預制構件生產(chǎn)過程中，預制構件生產(chǎn)報表統(tǒng)計的單據(jù)較多，人工進行數(shù)據(jù)采集、整理效率極低，且數(shù)據(jù)出錯率高；同時，存在較多跨部分協(xié)同工作的情況，跨部門溝通難，時效性難以保障；各部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計口徑不一致、各成一套，數(shù)據(jù)共享困難，歸檔數(shù)據(jù)無法系統(tǒng)性整理分析。信息管理系統(tǒng)通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)統(tǒng)計口徑、生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動采集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，極大減少管理人員、產(chǎn)線工人對數(shù)據(jù)采用和整理工作以及數(shù)據(jù)的真實、準確。

預制構件生產(chǎn)主要流程如圖2 所示。

4.2.2 預制構件堆場管理問題

⑴預制構件堆場管理容易出現(xiàn)預制構件在堆場存放、出入庫等問題。預制構件的入庫堆碼、調配裝車主要依靠人工進行，由于不同項目同時進行時，在同一堆場預制構件的數(shù)量較多，頻發(fā)預制構件裝車調配找不到預制構件。信息管理系統(tǒng)通過對預制構件堆場進行虛擬劃分，并對堆場進行分區(qū)編號，在預制構件入庫時，將預制構件信息與堆場虛擬分區(qū)進行匹配，當需要找預制構件便可以在系統(tǒng)中調出預制構件所在堆場中的具體位置［5］。統(tǒng)一的入庫原則，避免預制構件出入庫操作不規(guī)范，責任邊界不清，杜絕預制構件未檢驗合格就入庫、不合格的預制構件未完成修補就發(fā)貨等問題。

圖2 預制構件生產(chǎn)主要流程Fig.2 Major Process of Prefabricated Component Production

⑵預制構件堆場信息主要靠人工收集統(tǒng)計，數(shù)據(jù)處理的時效性差，較易導致堆場過載嚴重，甚至導致生產(chǎn)停工。另外，在盤存時，對于物料的校核均靠人工逐一盤點，耗時耗力，且由于數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計口徑的偏差，造成庫存偏差較大。信息管理系統(tǒng)通過對于預制構件生產(chǎn)物料、鋼筋等原料相關數(shù)據(jù)進行動態(tài)統(tǒng)計、管理，同時也對預制構件成品進行動態(tài)管理，可以從系統(tǒng)上獲取較為準確的庫存數(shù)據(jù)，同時減少人工統(tǒng)計數(shù)據(jù)的工作量。

4.2.3 預制構件質量管理問題

⑴通過一物一碼，確定了預制構件的唯一性，準確追溯預制構件質量問題的源頭［10］。信息管理系統(tǒng)通過一物一碼對每一個預制構件的生產(chǎn)過程進行記錄，管理人員可以通過統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進行分析，及時采取對應的措施解決存在的質量問題，同時事后追溯、分析預制構件生產(chǎn)質量的原因。

⑵預制構件生產(chǎn)檢驗和成品檢驗及其質量控制資料的收集整理。相較于現(xiàn)澆施工的質量控制資料，預制構件的質量控制資料具體到每一個預制構件，質量控制資料的量成倍增加。面對繁重、量大的質量控制資料整理工作，管理人員處理數(shù)據(jù)難免出現(xiàn)缺漏。信息管理系統(tǒng)通過平臺上的質量管理模塊對預制構件生產(chǎn)過程中的檢查數(shù)據(jù)進行采集、快速處理，可自動生成預制構件檢查報表，避免人工操作造成的數(shù)據(jù)或是表單的錯漏情況。

4.2.4 信息管理系統(tǒng)的其他應用

信息管理系統(tǒng)可進一步開發(fā)與財務系統(tǒng)、ERP 系統(tǒng)等進行對接，甚至深度融合，實現(xiàn)預制構件生產(chǎn)企業(yè)內部資源的調度，包含采購、生產(chǎn)、財務等方面。

5 結語

隨著預制構件需求量的大幅度增加，在保證預制構件品質的前提下，如何確保預制構件的供應，是預制構件生產(chǎn)企業(yè)所要面臨的主要問題之一。本文基于現(xiàn)有多數(shù)預制構件生產(chǎn)線信息化程度較低的情況，闡述了引入信息管理系統(tǒng)來提升現(xiàn)有預制構件生產(chǎn)線信息化程度，通過預制構件生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)管理、堆場管理、質量管理等，以及生產(chǎn)相關數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計、分析，解決預制構件生產(chǎn)過程中的資源利用、時效性、精準度等方面存在的問題，實時把控預制構件生產(chǎn)的進度和質量，有效控制預制構件的生產(chǎn)成本。因此，探究信息管理系統(tǒng)在預制構件生產(chǎn)中的應用，對現(xiàn)有預制構件生產(chǎn)線進行信息化改造的研究，是實現(xiàn)預制構件生產(chǎn)信息化的途徑之一。