裝配式建筑智能制造和智能建造的創(chuàng)新需求

渠天亮

(山西瀟河建筑產(chǎn)業(yè)有限公司 太原 030401)

1 建筑行業(yè)生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)狀分析

從國(guó)際建筑行業(yè)發(fā)展水準(zhǔn)來(lái)看，我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展水平的確處于不高的狀態(tài)，勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)依然是其主要特點(diǎn)，很多農(nóng)村剩余勞動(dòng)力融入到實(shí)際的建筑工程中去，農(nóng)民工成為建筑行業(yè)中人力資源的主流，其占比高達(dá)95%。在城市化進(jìn)程加快的背景下，人口增長(zhǎng)率會(huì)慢慢下降，人口老齡化的趨勢(shì)也在不斷加強(qiáng)，建筑行業(yè)勞動(dòng)力資源的供需矛盾開(kāi)始朝著日益激烈的方向發(fā)展。有專家對(duì)于江蘇省多個(gè)城市建筑農(nóng)民工平均年齡進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)平均年齡為44.73歲，其中45歲以上的建筑農(nóng)民工占比高達(dá)49.5%。其中有超過(guò)三分之一的建筑農(nóng)民工反饋如果有其他的工作，他們更加愿意轉(zhuǎn)行，而不是留在當(dāng)前的建筑崗位上。在生產(chǎn)建造方式不斷變革，城市化持續(xù)性建設(shè)訴求不斷增加的背景下，裝配式建筑作業(yè)方式開(kāi)始成為國(guó)家推崇的建筑模式，這可以引導(dǎo)我國(guó)建筑行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革進(jìn)入到更加理想的狀態(tài)，依靠更加機(jī)械化，更加自動(dòng)化的技術(shù)來(lái)替代人工，確保更加多的年輕勞動(dòng)力參與到實(shí)際建筑生產(chǎn)實(shí)踐中去。

2 基于PC工程智能制造需要面對(duì)的問(wèn)題與創(chuàng)新訴求分析

2.1 PC智能工廠生產(chǎn)方式

對(duì)于裝配式建筑而言，工程化生產(chǎn)是其主要特點(diǎn)，也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。從當(dāng)前實(shí)際裝配式建筑實(shí)踐來(lái)看，其主要有兩種實(shí)現(xiàn)路徑：其一，固定方式。也就是說(shuō)模具的位置是固定的，而作業(yè)人員，鋼筋和混凝土在各個(gè)模具之間進(jìn)行流動(dòng)，在此過(guò)程中使用比較多的有固定模臺(tái)工藝技術(shù)，預(yù)應(yīng)力工藝技術(shù)等；其二，流水線方式，就是PC構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程歸結(jié)成為很多的操作工位，從構(gòu)件到工位，依照對(duì)應(yīng)順序來(lái)進(jìn)行流轉(zhuǎn)，其中可能使用的有半自動(dòng)流水線，全自動(dòng)流水線。詳細(xì)來(lái)講述，PC構(gòu)件生產(chǎn)工藝可以歸結(jié)為：安裝模具環(huán)節(jié)—依照程序進(jìn)行澆筑—趕平環(huán)節(jié)—預(yù)養(yǎng)環(huán)節(jié)—抹光環(huán)節(jié)—養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)—拆模環(huán)節(jié)—起板入庫(kù)環(huán)節(jié)。

2.2 PC智能制造需要面對(duì)的問(wèn)題

從上述智能制造的流程來(lái)看，其的確可以使得實(shí)際建筑生產(chǎn)運(yùn)作模式發(fā)生徹底改變，但是要想達(dá)到理想的效果，還需要有著更加大的規(guī)模，這樣智能制造的發(fā)展也需要面對(duì)很多的問(wèn)題，其集中反饋在：PC構(gòu)件生產(chǎn)工藝處于十分復(fù)雜的狀態(tài)，并且標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)也不是很強(qiáng)；PC生產(chǎn)設(shè)備，鋼筋加工設(shè)備，攪拌設(shè)備，起重機(jī)設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)性不是很強(qiáng)，彼此的工藝配合能力處于比較差的狀態(tài)，難以發(fā)揮整體協(xié)作機(jī)制的最大效能；生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度，信息化程度都處于不足的狀態(tài)，人工手動(dòng)控制會(huì)消耗一定的人力資源；鋼筋生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，單一鋼筋設(shè)備的簡(jiǎn)單堆砌，還是需要大量的人力參與其中；當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的很多設(shè)備無(wú)論是從精準(zhǔn)度角度來(lái)看，還是從可靠性角度來(lái)看，都不是很理想。上述提及到的諸多問(wèn)題，如果不能夠得到很好的解決，就可能使得實(shí)際的智能制造處于相對(duì)低效率的狀態(tài)，也就難以體現(xiàn)出智能化的特點(diǎn)。

2.3 PC工廠智能制造創(chuàng)新需求的分析

PC工程智能制造創(chuàng)新需求問(wèn)題的探討，可以找到實(shí)際智能制造的發(fā)展方向，可以以此為切入點(diǎn)，步入到更加理想的創(chuàng)新格局。詳細(xì)來(lái)講述，在此環(huán)節(jié)的創(chuàng)新需求集中反饋在：其一，PC構(gòu)件生產(chǎn)線用擺模機(jī)器人和配套模具的研制，確保可以將其使用到構(gòu)件生產(chǎn)制造中去，無(wú)論是機(jī)械結(jié)構(gòu)的制造，還是傳動(dòng)系統(tǒng)的制造，乃至是控制系統(tǒng)的指導(dǎo)，都可以展現(xiàn)出良好的控制精確度，擺模精確度，還可以高度開(kāi)放，很容易進(jìn)行兼容，繼而確保與人機(jī)之間的交互朝著更加理想的方向發(fā)展。依靠這樣的方式可以與專用模具實(shí)現(xiàn)匹配，繼而使得自動(dòng)化水準(zhǔn)得到更加快的提升；其二，實(shí)現(xiàn)鋼筋籠和模具一體化智能組裝設(shè)備的研發(fā)。在進(jìn)入自動(dòng)化的過(guò)程中，模具和鋼筋籠的識(shí)別過(guò)程，存儲(chǔ)過(guò)程，運(yùn)輸過(guò)程，搬運(yùn)過(guò)程都可以歸結(jié)起來(lái)，做好對(duì)應(yīng)標(biāo)記和存儲(chǔ)，這樣可以引導(dǎo)實(shí)際的組裝行為朝著更加準(zhǔn)確化的方向進(jìn)展。這樣就可以改變以往組裝安裝精確度不高的格局，使得自動(dòng)標(biāo)識(shí)和信息化建檔步入到更加理想的狀態(tài)[1]；其三，實(shí)現(xiàn)鋼筋籠自動(dòng)綁扎或者焊接智能設(shè)備的研發(fā)。比如可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)網(wǎng)片規(guī)格全過(guò)程自動(dòng)生產(chǎn)的設(shè)備系統(tǒng)，能夠焊接或者綁扎對(duì)應(yīng)鋼筋，有著比較好的直徑范圍，質(zhì)量處于理想狀態(tài)的。在鋼筋網(wǎng)絡(luò)尺寸精確度控制方面，可以將其設(shè)定在預(yù)定的狀態(tài)；依照預(yù)埋件，窗戶，門(mén)口尺寸等因素，使得實(shí)際開(kāi)孔朝著更加自動(dòng)化的方向發(fā)展[2]。

3 裝配式智能建造面臨的問(wèn)題與解決策略

3.1 裝配式智能建造面臨的問(wèn)題分析

在自動(dòng)化和智能化技術(shù)不斷運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在裝配式建筑環(huán)節(jié)的使用還是比較少的，相比較施工機(jī)械化和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)而言，其優(yōu)勢(shì)是很明顯的。但是不得不承認(rèn)的是裝配式智能建造技術(shù)的發(fā)展，還有很長(zhǎng)的道路要求，其存在的問(wèn)題集中反饋在：一，構(gòu)件吊裝設(shè)備的自動(dòng)化和智能化程度比較低，并且精確度不是很理想[3]；二，灌漿設(shè)備是人工操作的，實(shí)際質(zhì)量控制難度比較大；其三，臨時(shí)支撐系統(tǒng)的調(diào)整性比較差，精確度也處于嚴(yán)重不足的狀態(tài)；其四，很多工作都是以人工的方式來(lái)進(jìn)行，也沒(méi)有對(duì)應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)遵守，實(shí)際工作效率也容易陷入到比較低的狀態(tài)[4]。

3.2 裝配式智能建造問(wèn)題的解決策略

裝配式智能建造中存在的問(wèn)題，是當(dāng)前急需要進(jìn)行解決的問(wèn)題，此時(shí)就需要將焦點(diǎn)放在技術(shù)應(yīng)對(duì)上。詳細(xì)來(lái)講述，實(shí)際的解決策略集中反饋在：其一，關(guān)注PC構(gòu)件智能抓取，智能安放，智能精準(zhǔn)微調(diào)設(shè)備的研發(fā)上，確保這些設(shè)備可以與傳統(tǒng)的設(shè)備銜接起來(lái)，關(guān)注高精確度，適應(yīng)性，自動(dòng)測(cè)量性，自動(dòng)調(diào)整性等功能，確保實(shí)際的調(diào)整時(shí)間得以縮減，使得安裝的適應(yīng)性朝著更加理想的方向發(fā)展；其二，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接過(guò)程中，智能灌漿設(shè)備的研發(fā)，以上料參數(shù)，稱重計(jì)量參數(shù)，制漿注漿參數(shù)作為重要的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化規(guī)劃，精細(xì)化配漿，精細(xì)化注漿，自動(dòng)化計(jì)量，自動(dòng)化清洗，科學(xué)的數(shù)據(jù)交互等，這樣可以使得實(shí)際的灌漿施工步入到更加理想的狀態(tài)[5]；其三，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件吊裝智能設(shè)備的研發(fā)。作為大型構(gòu)件，裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)吊裝，需要使用汽車吊或者塔式起重機(jī)設(shè)備，此時(shí)可以研發(fā)出對(duì)應(yīng)的智能操控系統(tǒng)，確保對(duì)于實(shí)際設(shè)備的運(yùn)行行為進(jìn)行更加高精度的管理和控制，可以將PLC控制器使用進(jìn)去。

4 結(jié)語(yǔ)

裝配式建筑智能制造和智能創(chuàng)造訴求，其從某種角度上就反饋出我國(guó)建筑工業(yè)化發(fā)展的要求。要正確看待這樣的發(fā)展趨勢(shì)，然后高度重視在此方面的智能制造技術(shù)，智能創(chuàng)造技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，增加研發(fā)投入，建立技術(shù)共享機(jī)制，確保實(shí)際的技術(shù)可以更好的服務(wù)于實(shí)際的建筑行業(yè)，繼而確保建筑工業(yè)化進(jìn)入到一個(gè)全新的階段。