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王瑞堂:歐洲裝配式建筑考察學習調研報告

打印 0條評論來源:建筑工業化裝配式建筑網(ID:ind-building)

一、調研背景


2019年11月下旬,中歐高品質聯盟組織合作單位參加Engineering Days(工程師日)建筑工業化論壇,并進行裝配式建筑實地調研。特起草調研報告,以期為從事裝配式建筑的同行提供借鑒。



二、調研情況


這次活動以論壇為主,參觀、交流、學習穿插進行,內容豐富,形式多樣,同時也有很多感受,概括起來是“一會、兩展、三廠、四悟”。


一會:兩年一次的工程師日交流會


Engineering Days(工程師日)始創于2007年,由德國Prilhofer咨詢公司、內梅切克軟件工程有限公司和RIB SAA軟件工程有限公司聯合舉辦,舉辦地點在奧地利,每兩年舉辦一次。EngineeringDays(工程師日)是歐洲最大的建筑工業化論壇,舉辦目的是在建筑工業化工廠運營商和面向未來的行業技術領先者之間搭建一座交流和討論的橋梁,讓更多的人進一步了解建筑工業化。目前該論壇已成為引領世界建筑技術發展趨勢的交流平臺,參與者不僅包括歐洲建筑工業化相關的設計研究、產品制造和技術服務公司,也吸引了大量來自世界各地的相關人士。通過此交流平臺,可以了解到建筑工業化領域的最前沿的發展趨勢。



1、迎接數字化未來——預制件工廠的物聯網和大數據。報告闡述了如何提高物聯網、大數據、人工智能在工廠的應用深度并有效抓取數據,在本地和云端之間劃分界限,有針對性的運用云端技術使工廠更適應數字化的發展趨勢。


2、生產系統 4.0?!皪u式生產”是制造業的最新趨勢。在PC生產線中引入“島式生產”的模式,改變傳統的生產線作業,使模臺循環生產線更高效、更自動化。



3、基于數據模型的IFC4precast數據交換——預制件行業的全新理念。IFC4precast是建筑信息模型(BIM)信息交互全新理念的延伸,專注于預制件行業。隨著CAD、MES、PPS和ERP軟件更多的投入到這場信息化變革中,業內幾家最知名的軟件供應商聯合起來,建立新的智能建筑工作組IFC4precast,目前已在客戶中開始應用。


4、MOTUS建筑系統——空心樓板的新生產技術??招臉前灞葘嵭膲p40%,生產時所需混凝土也更少,因此在世界范圍內得到更廣泛的應用。但受生產工藝的限制,樓板的寬度難于突破,鋼筋網片和鋼筋連接件僅能在有限范圍內使用,使得空心樓板不適用于地震區?!拔謽诽亍钡囊豁椥录夹g將有效解決這一難題。


5、Allcheck大數據檢查系統在預制構件深化設計中的應用。Planbar中集成的模型檢查器Allcheck, 除了檢查碰撞之外,還會在深化設計時檢查預埋件和特殊部件的復雜問題,例如構件開口切割尺寸、外部連接處開口尺寸、開口處的間隙調整等等。不僅針對單獨構件,而且可以分析整個建筑模型,有效避免生產過程中的誤工返工。


6、CONCREMOTE混凝土監控器對預制構件生產的工藝優化和質量監督。在預制構件生產過程中,生產效率和產品質量是各項管理的重點,早期混凝土強度的提高和混凝土配合比的正確選擇是決定性因素。CONCREMOTE是一款數字實時混凝土監控系統,可以幫助構件廠縮短混凝土凝固時間,有效利用資源。


7、立面結構中的碳素混凝土及機器人應用。以碳材料為代表的新型材料以其卓越的性能特性逐步應用在建筑行業中,建筑立面結構是碳素混凝土構件最重要的應用領域之一。和鋼筋相比,碳增強材料不會腐蝕,使用壽命較長,混凝土外立面板的厚度可減少到20至30毫米。這種碳素混凝土板引發了立面混凝土結構的應用革命。通過使用機器人技術,紡織碳增強結構可以在構件廠實現全自動化生產,應用于墻體等多種構件。從研發到1:1建模,再到生產的全方位整合,可實現全過程管理。


8、BauMinator 3D混凝土打印系統——模塊化建筑實物打印的初步嘗試和經驗。BauMinator 3D打印技術是專門針對有限條件下的預制件墻體和部件創立的新型系統,可以輕松打印混凝土輕質空心板,實現了3D打印新的突破。


兩展:建筑工業化構配件展覽和樣板別墅展覽


1、建筑工業化構配件展覽。本次展覽會與交流會穿插進行,參展企業50家左右,類別有生產設備、構件樣品、預制配件及管理軟件等等。品類齊全,琳瑯滿目。與國內相比,本展覽要簡單實用的多,無論是利勃海爾、艾巴維等設備制造廠還是內梅切克等控制系統供應商,各家都很低調。展臺全部放在室內,每家面積也就兩三張桌子大小,用于分發資料、擺放樣品、播放視頻。與會人員交流探討非常熱烈,與國內展會真槍實彈亮設備、大秀肌肉顯豪華相比反差極大。在展會上溝通問題也比較方便。本人向安夫曼thomas先生反映了設備售后不及時的問題, thomas先生很熱情的提供了幾條解決路徑。



2、樣板別墅展覽。慕尼黑專門修建了房屋公園,用于各色各樣的別墅展覽。公園內的別墅基本都是獨棟,地上兩層地下一層,屋頂為坡度很大的兩坡屋面,無論在外觀或色彩方面極具視角沖擊力。從入戶門到室內裝修,從家具到家用電器,用料考究,工藝精湛,無不體現德國制造業的先進水平和獨到的工匠精神。別墅地下采光井寬大通透,負一層采光極好。家具及裝修材料環保指標控制嚴格,除了觀感良好之外,所有房間沒有任何異味。被動式超低能耗技術運用到位,室外嚴寒而室內溫度非常舒適。參展別墅多數采用了裝配式鋼結構,室內裝修及設備體現了工業化的特點,能裝配的盡可能裝配,見不到現場切割加工的痕跡。



三廠:參觀一個輔助件廠和兩個PC構件廠


參觀工廠是歐洲之行的重頭戲,時間限制只看了構件廠和配件廠。之前預設了各種畫面,但真到現場時與之前的想象有很大出入,感受遠超于預期。


1、參觀NEGOVA工廠。NEGOVA公司成立于1958年,是德國裝配式建筑輔助件生產企業。產品主要有預制構件鋼筋網墊條及墊塊、鋼筋端頭防護條、鋼筋端頭防護帽等。此前見過他們的樣品及介紹,當時就有疑惑,這么簡單的東西誰用???能賺到錢嗎?



這家工廠設在相對落后的捷克郊區,廠區不算整潔,廠房比較簡陋。但生產設備不錯,24小時4班倒,生產效率很高。車間工人很少,多數來自保加利亞或其他落后地區,制造成本很低。據老板介紹,若干年前他爺爺開的這家公司,算上六十年老店了。由于產品質量過硬,價格低廉,目前有50個國家500個客戶在使用他們的產品。隨著規模的不斷擴大,老板又準備投資建新廠,也有意在中國建廠。由此想到國內的紐扣廠,產品雖小,只要善于經營同樣能賺到錢。


2、參觀HABAU工廠。這家工廠成立時間較早,廠區面積約200多畝,廠房面積不大,設備相對陳舊,規劃布置有些凌亂。主要產品是疊合樓板、雙皮墻、實心墻及異性構件,橋梁構件也占較大比重。工廠管理很細致,車間人行通道清晰醒目,如監控器發現有人越過安全線,整個流水線將自動停止。流水線劃分了若干個區域,置模綁鋼筋區域、混凝土澆筑區域、構件養護區域相互獨立。工人技術能力很強,置模區域就兩個人, 要完成擺放鋼模、噴脫模劑、調整木模、鋼筋綁扎等多項任務。邊模的布置由自動擺模機完成,用磁力固定。磁力邊模內側與木模組合,構件鋼筋使用成型網片結合現場綁扎。應該說構件還是比較復雜,但工序安排合理,工人技術嫻熟,整體感覺有條不紊,產品做的很細致。



3、參觀innbau工廠。INNBAU工廠是由Prilhofer咨詢公司精心規劃設計,構件設計與生產管理分別使用Nemencheck和bauBIT軟件。工廠自動化程度非常高,鋼筋流水線與PC流水線無縫對接,施工圖數據與生產管理數據全面交互。主控計算機可以直接導入設計數據,自動管理設備的自動化生產,只有在設備出現問題時才調整到緩沖區。車間生產區域按工序分別布置,鋼筋流水線布置在二樓,呈立體作業方式,這可能是Prilhofer先生目前倡導的島式流水線的前身。



這種方式雖然沒有國內大跨度車間看起來清爽、一目了然,但工作起來很方便。就拿置模區域來說,流水線模臺兩側空間很大,存放了大量的磁力模具、木方木模、各種半成品及用具,工人存取很方便,工作效率很高。比較有特色的是雙皮墻合成車間,一個人完成上道工序驗收、安裝壓板、翻轉、扣壓、拆壓板、送出養護等多道工序,不慌不忙,這在國內至少要3-4人完成。



四悟:一體化,標準化,精細化,專業化


歐盟共27個國家,總面積432.2萬平方公里,約5億人口,新建建筑面積每年大約3.5億平方米。在新建建筑中,40%是裝配式建筑, PC裝配式建筑占一半以上。具體就德國來講,國土面積35萬平方公里, 8200萬人口,每年大約5千萬平米新建建筑,30%是裝配式建筑。疊合樓板使用非常普遍,約占80%,雙皮墻的使用率為70%,實心墻、三明治墻、雙T板及預應力都得到廣泛的應用。通過本次身臨其境的考察,深深感覺到歐洲建筑工業化在科技水平、產業化發展、實際應用各方面都相當成熟。不免與自身從事的工作對照檢查,由此產生一些感悟。


1.一體化——裝配式建筑的必由之路


60年代初,歐洲建筑施工領域人工成本快速增長,相關企業開始探索建筑工業化以減少人工,一體化概念初步建立。到80年代中期,基本上從1.0階段升級為2.0階段,即手工操作上升到自動化生產,傳統設計上升到模塊化設計,預制構件裝配施工上升到一體化設計生產建造,一體化建造得到普遍重視。90年代,建筑工業化走向更高階段,BIM設計信息和MES生產信息的融合,進一步提高一體化建造的效率。進入21世紀,大數據技術普遍應用,關聯產業互聯互通。設計協同通過設計生產施工一體化數字交換平臺實現,從設計階段幾乎全部采取BIM設計,與工廠數據直接交換,工廠可以采用主控計算機直接分配工廠的生產任務,一體化建造更加成熟。


國內裝配式建筑與歐洲的建筑工業化走過了不同的發展歷程,歐洲是人工成本增高倒逼建筑工業化,是自發的。國內裝配式建筑是由政府推動、企業參與。但一體化建造都是必由之路。若沒有一體化理念,各環節我行我素、獨來獨往,裝配式建筑發展勢必走很多彎路,發展進程將會很慢。


中建科技在總結裝配式建筑發展客觀規律的基礎上,提出“三個一體化” 理念,得到行業內人士的普遍認同。從系統化角度,提出“建筑、結構、機電、裝修一體化”;從工業化角度,提出“設計、加工、裝配一體化”;從產業化角度,提出“技術、管理、市場一體化”。同時,在業內率先提出并實踐了“研發+設計+制造+采購+施工(REMPC)”一體化的裝配式建筑模式。在產品成套技術基礎上,以成熟先進的技術體系(R)為支撐,以廣為市場認可的設計產品(E)為引領,以智能化制造工藝(M)為依托,運用全國首創的裝配式建筑智能建造平臺,有效實施統一集采(P)和全過程施工管理(C),形成與傳統施工企業不同的差異化競爭能力。相信能對全行業帶來啟發,促進國內裝配式建筑事業更快更好的發展。


2.標準化——辯證看待與個性化的對立統一關系


1962年9月9日建筑學家梁思成在《人民日報》上發表的《從拖泥帶水到干凈利索》一文中寫道,“要建造裝配化就必須將構件在工廠預制;要預制就必須使構件的類型、規格盡可能少,并且要規格統一,趨向標準化。因此標準化就成了大規模、高速度建造的前提”。而今,一代建筑大師的暢想正在逐步成為現實。


歐洲標準化委員會和歐共體成員國在標準制定及推廣中起到了很大的推動作用。丹麥是裝配式建筑標準化實施力度最大的國家。他們以產品目錄設計為標準,通過政府干預將模數法制化,在此基礎上實現多元化。在其裝配式部件中,通用部件占到了80%,實現了標準化與個性化的和諧統一?;诖?,國際標準化組織ISO 模數協調標準以丹麥的標準為藍本編制頒發。而德國不太一樣,實施以市場化為基礎的高效建造模式,模塊標準化、生產數據化、個性多樣化,構件的重復率平均只有1.1。在幾乎沒有相同構件生產的情況下,通過數據化、自動化提升工作效率、提高產品質量,以更低的成本滿足不斷提高的個性化要求。


這幾年國內裝配式建筑標準逐步完善,多項國家和地方標準發布實施,為裝配式建筑發展掃除不少障礙。各企業積極參與標準制定,在各自環節推動標準化工作。中建科技從全建筑、全壽命、全協同、全環節、全過程的系統化角度出發,按模數統一、模塊協同和各專業一體化要求,創新完善了平面標準化(有限模塊 無限生長)、立面標準化(標準化+多樣化)、構件標準化(少規格、多組合)和部品標準化(模塊化、精細化)的“四個標準化”設計技術體系。在深圳長圳保障房等項目實踐中,采用“四個標準化”設計大幅度提高標準化程度,使得整體造價比傳統的建造方式還要低,標準化設計起到了很大的作用。


標準化是裝配式建筑的重要環節,是相關企業必須遵循的共同法則。建立和實施裝配式建筑的標準、規范和規則,有利于打通REMPC各環節壁壘,促進構配件的通用性和互換性,合理利用原材料,取得最佳經濟效果和推廣效果。在實施過程中,應借鑒國外的成功經驗,處理好標準化與個性化的辯證統一,使越來越多的人們相信,工業化建造的建筑是標準化的產物,同時也可以組合成多種多樣、豐富多彩的作品。


3. 精細化——裝配式建筑持續發展的基本保證


這次考察印象最深的是德國無處不在的精細化。剛一走進酒店房間,最引人矚目的不是房間的陳設,而是平時最不起眼的頂棚。房間的頂棚沒有刮膩子、抹灰,而是素混凝土原色。沒有精細的做工一般不敢這么“露骨”。為實現與白色墻壁的協調,簡單噴繪了彩條實現過渡。整體感覺清爽簡潔、環保自然。茶具柜門也別出心裁,直接在右上角挖個缺口,省去了門把手,同時也可作為透氣孔,一舉兩得。



參觀工廠更能體會到精細化的特征。工人干活之前都做好了仔細認真的計劃和準備,工具、用具、零部件擺放位置合理,取用非常方便,干活過程中沒有多余動作,走動路線都經過預先設計,更見不到返工現象。在設備、機具方面也力求精細化。他們在設備、機具方面很舍得投入,模臺面板均使用不銹鋼材料,既能保證產品質量又能延長使用壽命,長期來講很劃算。工廠很注意工藝細節,如雙皮墻采用干硬性混凝土以形成內側粗糙面、構件上下口倒角成型使用成本較低的NEVOGA倒角塑料條、模板局部采用聚苯板與擠塑板膠粘降低成本等等,很多精細的方法值得我們借鑒。精細化管理使得質量水平非常高,車間沒有發現質檢員,沒有發現醒目的質量保證口號,到成品區參觀確實件件都是精品。工廠的精細化管理也體現在成本控制上。慕尼黑構件售價并不高,每立方米構件相當于人民幣2500元,而其原材料價格不低,混凝土約合600元人民幣/m3,也倒逼他們必須在精細化管理上下功夫,必須提高勞動效率。據了解,工廠人均每小時生產1立方構件,相當于國內人均效率的5到8倍。


德國的精細化不是一蹴而就的,在培育產業工人方面有獨到之處。他們采取學校和企業聯合培養的方式,也就是德國獨獨創的“雙軌制職業教育”,理論學習與實踐操作緊密結合。每個學生都必須經過三年學徒工式的教育培養訓練,其中兩年在學校,一年在企業,并且其培訓費用得到政府財政和企業資金支持。德國有70%的青少年在中學畢業后會接受這樣的雙軌制教育,成為技能型的產業工人并走上工作崗位,而更加注重通識教育的大學畢業生僅占同齡人的20%。技術工人的薪酬與白領階層相差無幾,這也是許多德國青年心儀的職業道路選擇。


裝配式建筑是工業化的作業方式,應該遵循工業化的客觀規律,高度重視精細化,走出一條可持續發展的道路。


4. 專業化——裝配式建筑未來發展的趨勢


常言道,專業人做專業的事兒。本次歐洲之行充分體會到,歐洲的專業化程度之高令人嘆服。此次500余人的大會包括晚宴基本上是由3個專業人士張羅,主席臺上就坐的幾個人皆為等待交流的專家,摒棄了“大小領導都請到,各種講話滿堂灌”的現象。會議主題和內容緊扣建筑工業化技術、設備、信息化等密切相關的題材,每個人的交流也很聚焦,以自己想要闡述的事為主線講深講透。歐洲建筑工業化產業分工很細,做咨詢、賣軟件、開工廠專業化分工非常明確,人才、技術、市場都很穩定,能堅持做自己的專業幾十年。像NEVOGA這樣的公司,只做塑料墊片,還只能用于構件生產及施工現場,細分程度可想而知。其產量之大、質量之好、成本之低一般企業根本無法做到。


歐洲專業化程度高有其地域、歷史等特殊原因,更大的源動力還是來自于市場的需求。在PC裝配式體系中,“雙皮墻”具有其他體系無法比擬的優點,生產時不出筋易于實現自動化,裝配時不用套筒灌漿,大幅度減少質量隱患,綜合成本明顯低于其他方式。歐洲雙皮墻應用比例之所以高,還因為他們有一批專業技術人員一直在潛心研究,有專業工廠愿意去做,質量、價格能得到市場認可,最終還是市場說了算??梢哉f,專業化在一定程度上推動了歐洲建筑工業化的發展。


基于裝配式建筑配套不完善的現狀,目前國內相關企業采取大而全、小而全的辦法,設計、施工、工廠齊頭并進。從當下來講有好處,便于補齊短板打通障礙,長遠來講未必好,究其原因是不專業的人去做專業的事。2000年以前,中建集團下屬工程局都有自己的商品混凝土公司,現在基本都沒有了,要么改制、要么關掉。只有三局堅持時間比較長,成立了獨立的專業板塊中建商砼,后來也獨立出去了,與西部建設重組,重組以后兼并重組中建內部還存在的商混公司,實現了較快發展。將來構件廠會不會走商混公司同樣的路?總之,裝配式建筑是一個新興行業,會在各種矛盾碰撞中不斷完善,砥礪前行,而專業化是必然趨勢。


三、結語


此次歐洲之行,深入了解了歐洲裝配式建筑發展情況及企業的經驗做法,在學習借鑒的同時,也對我們從事的裝配式建筑更有信心。與歐洲相比,中國有著巨大的建筑市場,有政府的主導,有改革開放以來迅猛發展的經驗,相信裝配式建筑前景光明,一定會在不久的將來達到較高水準,圓滿完成各地政府、企業制定的目標要求。預制夢想,裝配未來!


(責任編輯:奚雅青)


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[責任編輯:Susan]

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