（管理科学与工程专业论文）面向产业化的钢结构住宅工程管理模式研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt ow u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y f o rt h ed o c t o r sd e g r e ei nm a n a g e m e n t r e s e a r c ho nt h em a n a g e m e n tm o d e lo fs t e e lb u i l d i n g r e s i d e n q e n g i n e e r i n l zu n d e ri mi u s t r i a l i z a t i c r e s i d e n c e a ne ri nu s t r i a l i z a t i o n d o c t o r a lc a n d i d a t e ：c a iy u c h u n m a j or ：m a n a g m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n g s u i a c a d e m i c i a n s h o u r o n g s u p e r v i s o r ：a c a d e m l c l a nl t l a n g & p r o f e s s o rx i ek e f a n w u h a n u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y w u h a n ，4 3 0 0 7 0 ，p r c h i n a a p r i l ，2 0 1 0 一 _ ， 一 用户的用户 图3 5 供应链模式图 供应链是一种系统物流，供应链物流的管理是以供应链核心产品或者核心 业务为中心的物流管理体系。其原理是要结合供应链的特点，综合采用各种物 流手段，实现物资实体的有效移动，既保障供应链正常运行所需的物资需要， 又保障整个供应链的总物流费最省、整体效益最高。供应链物流管理区别于一 般的物流管理的特点在于供应链物流不是单个企业的物流，而是基于核心企业 的物流，必须结合供应链的性质，才能体现供应链的优点。供应链管理具有以 下特点： ( 1 ) 供应链物流是一种系统物流，包含了供应链上的所有企业和个体，有 企业之间的物流、企业内部物流。 ( 2 ) 供应链物流是以核心企业为核心的物流，要求站在核心企业的角度， 以为核心企业服务的观点来组织整个供应链的物流活动。 ( 3 ) 供应链物流管理应当在更广泛的范围内进行资源配置，实现供应链物 流的优化。 ( 4 ) 供应链企业之间是一种同盟的关系，彼此相互信任、相互支持、共生 共荣。只要整体效益的提升才能实现个体效益的提升。 ( 5 ) 供应链信息共享，企业之间建立计算机信息网络，统一的信息平台， 实现信息高效传递和各种物流信息的共享，提高物流管理的效率和效益。 武汉理工大学博士学位论文 供应链物流是一种多企业合作的物流体系，可以使物流在更大的范围内实 现优化处理，在更大的范围内优化资源配置，实现更大的节约，提高效益。同 时在组织物流的过程中需要综合考虑更多的因素，需要更多的信息和统筹，因 此要建立高效的供应链存在一定的困难。针对供应链的特点，采用如下的管理 方法可以进行有效的物流管理。如联合库存管理、供应商掌握库存( v m i ) 、连 续补充货物( c i 冲) 、无库存管理( j i t ) 、快速响应系统、电子化和信息化等。 通过上述各种技术和措施实现供应链物流在保证物资需求的情况下，尽量降低 物流费用，实现供应链整体效益的提高。 r f d 建造基地模式是以基地为核心，对物资的采购、加工和装配进行管理， 其形式符合供应链的特点。建立以基地为核心的供应链，使其他企业如供应商、 设计方、装配方服务于r f d 建造基地，对于提高物流效率，降低物流费用，实 现资源的优化配置，对市场的快速响应，以及提高整个供应链的核心竞争力都 具有重要的意义。在r f d 建造基地的供应链物流管理中同样可以借鉴一般供应 链管理的技术和方法，如联合库存、电子化、信息化等。 在r f d 建造基地的供应链物流管理中，基地应如何组织整个供应链上的物 流呢? 即r f d 建造基地如何通过管理其自身的生产物流，并以此为基础形成供 应链物流。结合钢结构住宅建设和工业化制造的经验，可以利用m r p 相关技术 组织和管理建造基地的生产物流，在确定生产物流的基础上，组织管理供应链 物流。 基本m r p 的原理是由主生产计划( s ) 和主产品的层次结构逐层逐个地 求出产品所有零部件的出厂时间、出厂数量。自己加工就形成加工任务单，向 外采购就形成采购任务单。其基本任务一方面是从最终产品的生产计划导出相 关物料( 原材料、零部件等) 的需求量和需求时间；另一方面根据物料需求时 间和生产( 订货) 周期确定开始订货的时间和数量。结合中心建造基地，基本 m r p 的基本流程如图3 6 所示。 武汉理工大学博士学位论文 图3 6 钢结构住宅m r p 的基本流程 m r p 系统的正常运行，不仅要考虑住宅的旌工进度对材料的需求，同时由于 钢结构是施工转移的载体，需要对大量部件进行工厂化制作，所以住宅的施工进度 还必须考虑基地的生产或者供应能力以及采购物资的约束条件，只有综合各种因素 才能制定有效的生产采购计划。基于以上原因，本文将基地的生产能力也加入采购 计划，对基本的m r p 进行改善，形成图3 7 所示的物流管理模式。 武汉理工大学博士学位论文 3 5 2 资金流 图3 7r f d 建造基地生产物流管理模式 资金流简单的说就是资金的流动，表示资金从债务人流向债权人的过程。 资金流通常伴随着物流和信息流，三者的结合构成了现代各种活动的主要内容。 资金流的研究内容一般包括资金的数量、资金流的方向、资金流发生的时间、 资金流的成本和资金流的效率等。资金流一方面要满足物流和信息流的实现， 5 9 武汉理工大学博士学位论文 另一方面要使资金流动的成本尽可能的小，资金流动效率更高。表现在对于债 务人来说，资金支出的成本要低，这种成本主要是资金的时间成本( 借款的利 息成本、资金的时间价值、机会成本等) 。因此债务人希望能够合法延迟资金的 支付，以此来享受资金的财务杠杆作用；对于债权人来说，获得资金的成本要 低。这种成本表现为资金的时间价值，或者为获得资金所花费的成本。因此债 权人希望尽早收回资金或者不发生债务，降低资金因别人占用而损失的价值。 可以看出债务人和债权人之间存在严重的矛盾，如何缓和矛盾，平衡两者之间 的经济利益关系成为资金流中需要重点解决的问题。同时资金流动的效率可以 反映资金的增值能力，表现在资金流动效率越高，其增值的能力越强。所以提 高资金的流动效率有助于提高企业获利能力，提升其竞争力。 现阶段由于钢结构住宅还处于发展的初期阶段，各主体之间还没有形成相 互信任的信用关系，因此资金的即时支付增加了购买方的资金成本，如贷款的 利息成本，自有资金的时间价值等。而成本的增加又会跟随住宅产品转移到住 宅的消费者。这一方面增加了企业的财务负担，另一方面也增加了住宅的成本， 使住宅的价格升高。成本的增加又会因为消费者的消极反应对供应商产品的销 售产生负面影响，最终阻碍了钢结构住宅的发展。 资金流的方向放映了资金流各主体间的经济利益关系。对于钢结构住宅来 说，这种经济利益关系通过合同关系表现出来。而现阶段，各利益相关者之间 合同体系不够完善，合同关系模糊，合同管理效果较差。例如构配件加工厂根 据装配现场的情况配送需要的构配件，但是常常出现配送的部件不是现场所需 要的。信息的不对称，合同关系模糊是导致该问题出现的重要原因。 钢结构住宅的研发加工配送基地是建立了以基地为核心的供应链体系，因 此基于供应链的资金流与物流刚好相反，资金流图如图3 8 所示。 供应商的供应商现场装配单位 图3 8r f d 建造基地供应链资金流图 武汉理工大学博士学位论文 供应链资金流是指贯穿于整个供应链中的资金流动。从系统论的角度看， 可以将供应链的资金流看作是一个系统，它包括从原材料采购到生产、流通直 至消费的供应链全过程中。供应链资金流管理包括两个层次的管理。第一层次 是各个节点企业对于自身内部供应链的资金流管理：第二层次是对整个供应链 中的资金流的协调管理。各个节点企业对于自身内部供应链的资金流管理，和 传统企业内部资金流管理的特点是一样的。对于供应链而言，资金流管理的第 二个层次更为重要，因为供应链是作为一个整体来运作的，需要各个节点企业 在对自身资金进行良好管理的基础上，对整个供应链资金流的协调管理。 7 3 1r f d 建造基地是钢结构住宅供应链上的核心，所以基地的资金流是贯穿于整体供应 链的资金流，通过对资金流的协调管理提升供应链的竞争力。 由于建立了以基地为核心的供应链体系，供应链上的企业已经形成了共同 的目标，即在实现供应链整体目标的前提下实现自身的目标，体现各主体的多 赢理念。因此在资金流上同样存在各主体间的战略联盟，彼此间具有共同的目 标，各自相互协调配合，各自发挥自身的核心竞争力，实现资源的优化配置， 建立彼此信赖的信用体系。信用体系的建立使各主体根据战略的目标合适地分 担资金流成本，降低了整个供应链的资金流成本，从而降低了钢结构住宅的建 造的资金负担，有利于钢结构住宅的发展和钢结构住宅产业化的实现。 3 5 3 信息流 信息表示事物不确定性消除程度，而信息量是信息抽象化、定量化的描述， 是计量接受者不确定性被消除的程度。信息从表现来说是各种有用的数据、文 字、图表、声音等。人们获取信息是为了更好的了解研究的对象及所处的环境， 即消除自己对研究对象的不确定性。由此可见，掌握信息量的多少对于管理具 有重要的意义。当今是信息的时代，如何提高信息的质量，加快信息的传递， 实现信息的高效获取对于正确决策，管理都起着基础性作用。信息对于钢结构 住宅的建造与管理也具有十分重要的作用，表现在缩短项目工期，建设成功的 项目，有效控制成本和质量等。因此加强信息的管理具有重要作用。 信息在多个参与者( 组织内或组织间) 之间按照一定的规则或流程的产生、传 播与应用称为信息流( i n f o r m a t i o nf l o w ) t 7 4 】。即信息在各主体间的传递，并在传递 过程中实现增值和共享的过程。r f d 建造基地模式虽然在组织结构和管理理念上 不同于传统的建设模式，但是信息传递的内容没有多大的变化。它包括业主意 图、设计图纸、采购信息、加工信息、装配信息、沟通协调信息等在各参与主 6 l 武汉理工大学博士学位论文 体间的传递。所以高效准确的信息流有助于钢结构住宅参与各方提高效率，实 现项目共同目标和各自企业目标。同时信息流服务于r f d 建造基地供应链物流、 资金流，只有高效的信息流才能保证供应链物流和资金流目标的实现。 信息流是信息的传递，其目的是为了实现信息的及时获取和有效共享。所 以要求信息的传递要快速、准确、及时。表现在信息传递的路径要尽量短，信 息传递要及时和准确，要能实现信息的及时反馈，信息能共享等。如何在r f d 建造基地模式上实现信息流的上述要求对于能否发挥r f d 建造基地的核心作用 有重要作用。本文借助于供应链的物流体系、计算机集成技术、网络技术、系 统论的思想，建立统一的，标准化的信息管理系统，实行信息的集成化传递， 以达到信息资源整合，信息高效传递以及信息共享的目的。具体为建立以中心 建造基地为中心的信息管理系统，其他企业是信息管理系统中的一部分，各主 体通过统一的信息系统平台实现信息的高效流动。该信息系统具有以下特点： ( 1 ) 该信息系统是一个集成的信息系统。它集成了各个参与主体，实现信 息的综合化、整体化管理。 ( 2 ) 系统是一个综合系统，将住宅建设的各项活动，各企业的活动进性综 厶 口o ( 3 ) 系统应该具有广义的接口，实现系统的通用性。 传统的信息流是各参与主体以自身为中心的信息流动，经常导致信息传递 的重复性，缺乏准确性和及时性。其传递结构如图3 9 所示【7 5 】： 图3 9 传统信息传递方式图 武汉理工大学博士学位论文 可以发现传统的传递方式比较复杂，无法实现信息流的有效及时传递。针对上 述问题、供应链的特点以及r f d 建造基地模式的特点提出了集成化的信息传递 方式。集成化得信息传递是通过统一的信息系统平台，在网络技术的基础上实 现信息的传递。其结构如图3 1 0 所示： 图3 10r f d 建造基地集成化信息传递方式 该模式具有以下优点： ( 1 ) 实现了各主体信息实时共享，提高了供应链的灵活性和快速反应能力； ( 2 ) 为项目各主体提供了一个信息交流平台，实现沟通的及时性，提高了 协调能力。 ( 3 ) 统一的信息系统保证了各企业与信息交流的过程更加流畅，解决了因 数据交换标准不同而产生的矛盾，降低信息交换的成本。 7 6 1 ( 4 ) 实现了信息资源得整合。信息资源整合是指对于不同地域的信息形式、 管理单位中分散存储和管理的各类信息资源，通过一定的手段使联结成为一个 结构有序、管理一体化、配置合理的整体。信息资源整合是“系统”的理念， 就是强化对信息资源的全面管理。【7 7 】 ( 5 ) 能够缩短信息传递的路径，提高信息传递的效率，同时能够积累经验， 实现知识的有效管理。 6 3 武汉理工大学博士学位论文 本章小结 钢结构住宅系统是一个多目标的复杂系统。管理此系统的关键是以r f d 建 造基地为核心的产业链解决多目标间的矛盾，r f d 建造基地是其中的关键手段。 钢结构住宅系统是复杂自适应系统，解决钢结构住宅系统复杂性问题，一 方面要正视系统的复杂性，另一方面要采取有效的措施应对系统的复杂性。包 括采用复杂性科学的方法论和方法，利用钢结构住宅设计标准化、构件生产工 厂化、现场施工装配化和组织管理科学化等措施简化系统的复杂性。结合当前 钢结构住宅发展现状以及精益生产的基本原则和要求，本章提出钢结构住宅的 r f d 建造基地模式，以实现住宅建造的一体化、精细化和集成化。对于面向市 场的r f d 建造基地，通过以r f d 建造基地为核心的供应链物流体系，m r p 的 生产物流管理，实现物流的高效化；通过战略联盟建立商业信用，降低资金流 武汉理工大学博士学位论文 第4 章基于r f d 建造基地的设计与施工管理方法 r f d 建造基地在钢结构住宅工程的建设过程中具有综合协调的核心地位。通 过r f d 建造基地实现各钢结构住宅工程项目参与主体的横向一体化；实现工程 管理中各项活动的纵向一体化；实现管理要素集成、过程集成和知识集成，这 也是工业化途径的钢结构住宅工程项目管理的重要特征，在这种模式下，传统 建筑产品的设计和施工管理方法已不能满足科学化的要求，需要研究基于r f d 建造基地的体现工业化特点的设计与施工管理方法。 4 1 基于r f d 建造基地的设计管理方法 4 1 i 基于r f d 建造基地的标准设计 ( 1 ) 标准化含义及在钢结构住宅建设中的地位 国家标准( g b t3 9 5 1 8 3 ) 对标准化的定义是：“在经济、技术、科学及 管理等社会实践中，对重复性事物和概念，通过制定、发布和实施标准， 达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。 即通过实践经验和实际结果，对同 类的重复事物进行分类划分，来实现事物的易操作性和效益最大化【7 引。通过标 准化设计，可以有效降低工程项目的成本，加快项目进度，提高项目效益。对 施工工艺、预制构件生产、工程标准等各方面进行的标准设计都会提高工人的 施工水平、加强工程质量、缩短工期，最终达到提高项目效益的目的。 标准设计在钢结构住宅项目中具有基础地位。钢结构结构体系的构件制作 与安装精度比较高，需要通过标准化来对实现高标准的生产建设，也需要通过 标准化对构件进行分类统计，实现信息管理。 标准设计对钢结构住宅项目起到支撑作用。标准设计容易实现为生产、设 计、制作、安装过程建立必要的标准工作程序，使得钢结构部品部件的生产、 设计、制作、安装过程具有可以遵循的标准，整个项目的相关程序也得以简单 化、规范化、系统化。 ( 2 ) 以r f d 建造基地为中心实施标准设计 1 ) 以标准设计为基础的标准化生产 6 5 武汉理工大学博士学位论文 标准设计使得设计单位和r f d 建造基地紧密结合，有利于r f d 建造基地钢 构件生产标准化，大幅提高r f d 建造基地的生产效率，提高生产的产品的精确 度与质量，节约钢构件的生产成本，降低工程材料费用，使钢结构建筑项目成 本最小化，获取最佳的综合效益【7 9 1 。以标准设计为基础的标准化生产还可大幅 度提高后期现场装配化施工的效率，进而提高项目质量和项目进度。 2 ) 实现r f d 建造基地的设计成果重复利用 不同项目间的标准设计是不全相同的，但模块以及部品部件的设计成果是 可以重复利用帆通过模块和标准设计的部品部件之间的设计组合，使得设计 成果能重复利用，达到节约经济成本和社会成本的目的。 3 ) 标准设计的前移 标准设计使得部品部件的制作从传统的实施阶段前移至项目准备阶段，r f d 建造基地的研发部门可提前对部品部件进行标准化规范，提高通用性和系列化， 有利于大量缩短设计和建造周期。 ( 3 ) 钢结构住宅标准设计的方法 传统住宅项目由于不具备相同性质，标准化和部品化特征不明显，部品的 系列化产品不到2 0 ，而且由于传统住宅在预制构件的通用性和模数协调性方 面的问题没有得到很好的解决，预制构件的可选性受到一定的限制，预制构件 与现场施工之间存在一定的矛盾。为回避传统住宅管理中的弊端，钢结构住宅 项目的标准设计内容应包括： 1 ) 模数体系的应用 模数是一种度量单位，它的基本作用是对建筑物尺寸进行量化和精确化， 模数的单位决定了项目构件生产和施工流程的精确性。因此在钢结构住宅项目 中应对构件和施工流程乃至整个项目过程实行模数标准化，确定模数单位和基 本模数。借助模数体系，可以实现原材料和半成品有效利用，减少损耗。 在钢构件生产中通过确定模数体系可以实现构件精度的提高；在现场装配 安装过程中，由于建筑物主体和部件尺寸都是由模数来实现的，有效地模数体 系还有利于施工现场的钢构件装配安装；有效地模数体系，可以使钢结构项目 的结构主体、建筑辅助等部分的尺寸都以此模数体系为基准，使得项目结构和 户型设计、原料加工、钢构件生产和物流、现场的装配安装、竣工的验收检验 有一个统一有序的规则来实施，从而使得生产加工装配实现规格化、简单化、 精准化滞o l 。 武汉理工大学博士学位论文 2 ) 材料的标准化 实现钢结构住宅的标准设计的重点是钢构件的标准化，而钢材的标准化是 钢构件标准化的基础。钢结构住宅所用的材料的标准化要着力解决以下问题： 一是钢结构住宅所需的钢材型号不齐全；二是构配件型号不齐全、不配套，使 得钢结构项目中的节点设计单一，缺乏灵活性；三是钢材性能标准规定的不完 善，缺乏对强度、韧性、可焊性、低屈强比、抗层状撕裂能力等标准化指标的 规定【8 l 】。 3 ) 结构部件的标准化 在装配过程中，如果存在标准构件少，非标准构件多的情况，就容易造成 施工装配现场大量的钢构件二次加工的局面，影响施工进度，增加施工现场的 安全隐患，加大项目成本。因此在r f d 建造基地生产的结构部件应全面执行标 准设计以提高钢结构部件的适用性和提高现场装配施工的效率。部件的标准化 包括： 主体结构构件标准设计 r f d 建造基地、设计部门、第三方物流、现场装配施工部门应互相协调， 主体结构构件标准设计首先应于r f d 建造基地执行。工业化途径的钢结构住宅 主体结构构件标准设计应综合考虑r f d 建造基地的工业化生产的要求、结构形 式、承载力、截面尺寸、现场装配施工方面旆工的方便性和可行性、钢构件的 物流条件制约这些要求。 节点标准化设计 节点标准化问题处理的好坏直接关系到工程项目的进度、质量和施工安全。 节点标准化设计是标准设计中的重要内容，节点的是否安全，对保证钢结构的 整体性和可靠度、对制造安装的质量和进度以及整个建设周期和成本都有直接 影响【8 2 1 。节点标准化设计应做到整体性好、传力明确、构造简单、安全可靠、 节约材料和施工方便。 维护构件和辅助构件的标准化 在对维护构件和辅助构件进行标准设计时应对构件做到标准化，系列化【8 3 】。 从而使得钢结构住宅大量采用标准设计，做到直接在r f d 建造基地生产、制作， 运输到现场直接装配安装，而不用特别定做非标准化构件和辅助构件，提高工 程效率。 6 7 武汉理工大学博士学位论文 4 1 2 基于r f d 建造基地的限额设计 ( 1 ) 基本思路 基于生产环节的钢结构住宅限额设计，就是按照投资估算控制初步设计，一 按照批准的初步设计概算控制技术设计和施工图设计，同时各专业在保证满足 业主方所要求的使用功能的前提下，按分配的投资限额控制设计，严格控制不 合理变更，保证总投资不被突破瞰j ，其核心是在r f d 基地内的部品部件的研发 阶段就开始进行投资分解和工程量控制。 以r f d 基地为中心推行限额设计是控制钢结构住宅工程造价的重要手段， 可以很好的处理项目建设过程中的“三超”现象，基于r f d 建造基地的限额设 计的要点包括：了解项目结构，明确组织划分，只有将项目组成和项目参与方 了解清楚才能开始限额设计前期工作；确定项目负责人，组建限额设计队伍； 限额设计目标和方法的确定；限额设计的实施；限额设计效果反馈和改进。 以r f d 基地为中心推行限额设计的工作由两个方向控制组成，即纵向控制 与横向控制。纵向控制是指随着钢结构住宅项目各设计阶段的深入，限额设计 必须贯穿于初步勘察、技术设计、施工图设计以及以后的项目所有阶段，即全 寿命周期的概念。横向控制则不再是着眼于各个项目阶段，其主要工作是处理 好r f d 建造基地与设计单位自身以及与项目各个参与方的关系，包括经济和责 任关系。整个过程中应该将采用合同管理的方式明确职责。在钢结构住宅限额 设计中，由于其项目的参与方有些不同于传统结构住宅项目，因此其组织结构 分解( o b s ) 也与传统结构住宅的组织结构有所不同，r f d 建造基地的研发设 计部门形成限额设计的核心协调者。 ( 2 ) 基本步骤 钢结构项目限额设计的步骤是：根据钢结构住宅总控制成本逐层分解传递 限额。研发、预制、配送部门的限额通过梁、板、柱等部品部件一直分解到单 个构件；装配集成部门通过分项工程一直分解到每个工作包( w o r kp a c k a g e ) 。 在限额分配阶段，从上至下是限额分解过程，从下至上有调整过程，但总目标 是常数不变。限额分解完成后，具体的设计活动要严格执行限额。如图4 1 所示。 武汉理工大学博士学位论文 图4 1 基于r f d 建造基地的限额设计步骤 ( 3 ) 基本技术要点 1 ) 限额条件下的结构体系选取 钢结构住宅项目中结构体系的成本占建造成本很大的比例，符合具体项目 特点选取合适的结构体系是实现限额设计的关键技术环节。一般用到的结构形 式有h 型钢、钢骨混凝土、钢管、钢管混凝土等，而不同的项目特点会要求不 同的形式【8 5 】。特点如表4 1 所示： 表4 1 各种钢结构体系的对比 体系 h 型钢钢骨混凝土钢管钢管混凝土 内容 承载性能较好 好一般 好 施工速度最快较慢快较快 防火处理需处理不用处理难度大一般 用钢量较多省较多省 造价 较高较省较高较省 配送、装配施工、综合集成等限额的分解是选取各钢结构形式的关键。 2 ) 平衡管理 在限额设计中应注意设计阶段与可施工阶段的平衡。在限额设计过程中，可 能为了达到限额要求对某些构件进行了简化或删减，但如果没有考虑到施工工 艺实现的可能性，会对施工安装造成巨大的困难。因此在限额设计的过程中设 计方不能仅仅以是否达到限额要求来评价限额设计的好坏，而应该把握全局， 充分考虑限额设计对其他实施环节的影响，特别是要考虑与可施工性 ( c o n s t r u c t a b i l i t y ) 的平衡管理，两者是相互促进的关系，表现为：进行可施工 性研究可以明显的缩短建设工期；可施工性研究可以大大降低工程造价，节省 成本支出，降低工程投资；嘞l 可施工性研究的展开可以确保工程质量，提高建 筑安全性，改善施工对周围环境的影响，增加项目的整体社会效益。 3 ) 构配件的选用 在钢结构中应该充分考虑结构性能与限额之间的关系，找到二者之间的结合 点，在达到钢结构性能和满足建筑物荷载要求的基础上，有效的降低项目成本， 而这个要求要落实到构成钢结构体系的构配件选用上。 钢结构构配件的合理选用对实现限额目标有重要意义，除了对构配件的力 学性能和经济指标有系统的掌握外，还要应用一些先进的选用工具。比如应用 有高度仿真特性的虚拟现实技术，可为设计部门提供多维信息感知模型【8 7 】。对 不同的构配件选用进行模拟，指导构配件的科学化。 4 1 3 标准化与多样化的兼顾 工业化途径的产品生产必须应用标准化，对于刚构件而言，基于r f d 建造 基地的设计管理也体现了标准化的特点，但是，钢结构住宅是不同于一般的工 业产品，它要满足人类对生活空间多样的需要，这样就形成了标准化与多样化 的矛盾，处理好两者辩证的对立统一的关系成为设计管理一项重要内容。 ( 1 ) 标准化与多样化融合的可能性 首先，标准化不是产品的单一化峭引。标准化是以提高产品的生产效率为宗旨， 对各个相差不大的产品进行归类总结，按一定规则对产品进行划分，一定范围 内的产品简化、同化，使得产品类型数量减少，便于工业化生产。因此多样化 7 0 武汉理工大学博士学位论文 的对立面只是单一化。 其次，多样化可促进标准化的发展。随着钢结构行业的不断发展其规范性不 断加强，从而促进标准化的产生，但消费市场不会满足于四方盒似的建筑，于 是在标准化的前提下，必然要求钢构件的种类增多，来满钢结构建筑物外形多 样性的需求。因此，r f d 建造基地工业化生产构件的型号品种规格更加多样。 ( 2 ) 标准化与多样化兼顾的方式 研究钢结构标准化与多样化的问题可以从几方面入手：钢构件产品内部入 手，使得钢构件功能和辅助功能多样化，即模块化；钢构件产品种类入手，产 品规格、型号、花色的多样化，即系列化；新材料的开发与应用解决材料使用 的瓶颈问题；建筑设计手法的多样化应用。 1 ) 模块化 在钢结构住宅项目中的各个钢构件是基本组成单位，但在模块化的思想中不 再将钢构件看作整个钢结构项目中的最小组成单位，而是将某些具有外观装饰作 用的钢构件进行重新划分，将其划分成由两部分、三部分的多部分组成方式。设 计部门在设计阶段就对建设项目的多样性做出设计，然后选择需要的具有外饰作 用构件，而这部分构件都是由多部分组成：连接部分、主体部分( 连接部分与主 体部分可以合为一体) 、装饰部分。其中连接部分和主体部分可以是标准化的，而 多样性则是存在于外饰部分中，即将特殊性分解为“普通性加特殊性” 8 9 】，在 r f d 建造基地实现标准化元素与非标准化元素结合产生多样性生产模块。 2 ) 系列化 为实现钢结构体系的标准化必定会对钢构件的型号、类型、规格做出简化和 综合，来达到钢构件生产的工业化。随着钢构件生产工业化的深入，其生产效 率必定大幅度提升，此时r f d 建造基地有能力生产更多的钢构件种类。因此， 总体来说钢结构构件的多样化与标准化并不矛盾，只是刚开始为了推行标准化 而暂时牺牲多样化，而随着标准化的发展多样化必定不断发展。 钢构件的系列化是对产品范围划分的细化，因此，在钢结构项目中通过增加 钢构件的类型可以增加钢结构建筑的多样性。 3 ) 新材料运用 对钢结构不易生产、较难标准化或生产成本较高的部分，选取其它的材料和 形式进行替代，从而实现钢结构建筑的多样性和项目成本之间的兼顾。 在钢结构住宅设计过程中，应可以引进或者研发出新的材料，在可以保证耐 武汉理工大学博士学位论文 久性防火性以及强度要求的前提下，运用有易加工性特点的新材料，比如应用 改进型工程塑料、塑钢和陶瓷材料可为实现钢结构住宅的多样性提供帮助。 4 ) 建筑设计手法的应用 建筑设计手法的应用可以丰富钢结构住宅的多样性。例如在建设方案中对外 墙涂料或外墙面砖选取的多样化，通过颜色和虚实对比的差异性，改变建筑物 外形来达到钢结构住宅项目的多样性的目标。 因此，钢结构的标准化与多样化的关系不是对立的，而是一种互相促进、互 相影响发展的关系。可以在设计钢构件、生产钢构件、装配施工的过程中寻找 钢结构的特点和规律，对钢结构有更深一步的认识，找到钢结构建筑多样性和 标准型的平衡点，实现多样性与标准型的兼顾。 4 2 基于r f d 建造基地的施工管理方法 钢结构住宅工程项目施工管理不同于传统住宅的施工管理模式，区别在于： 传统钢筋混凝土结构形式需要大量的现场手工作业，以施工现场为单一的组织 中心；而钢结构住宅工程项目则需均衡考虑r f d 建造基地和装配现场两个作业 面，而且更强调以r f d 建造基地为中心统筹协调，这一特征符合工业化途径的 钢结构住宅工程管理模式。因此，照搬传统的住宅工程施工管理方法显然不能 满足钢结构住宅施工管理的需要。钢结构住宅的施工方法主要从开始装配集成 为界分为两个部分来研究；前一部分是r f d 建造基地的钢结构部品部件生产管 理；后一部分是装配现场的装配施工管理。 4 2 1 部品部件的生产管理 部品部件的生产管理主要在r f d 建造基地完成。管理模块包括：质量管理、 成本管理、进度管理、安全管理、环保管理，这些管理模块既有单独的功能， 又互相影响互相促进形成的一个集成系统，如图4 2 所示。 武汉理工大学博士学位论文 质量管理 i 安全管理l一成本管理 i 环保鲰l ，一黼理 物流管理信息管理 图4 2 基于d 建造基地的生产管理 体现工业化途径管理的两个重要管理模块是物流的管理和信息的管理。 1 ) 物流管理要点 在i 强d 建造基地的部品部件生产管理中要注重产品生产前和产品完成后的 物流管理，主要是与原材料供应商和现场装配施工单位的关系协调。 在物流管理中要做好原材料进场的物流管理，这部分关系着r f d 建造基地 的生产活动是否能够正常、按时、有序的展开；而对于钢构件成品的物流管理 则关系到i 强d 建造基地能否发挥核心调度作用，保证钢结构住宅项目的装配施 工能否顺利开展。 在物流环节需要做到所需原材料的及时送达以及生产成品的按时运送。当 然以每个装配目的地为核算对象，以理想化的零库存为管理目标。不是所有工 序都必须实现零库存，对于民用建筑的施工现场要求零库存目标，而在r f d 建 造基地的部品部件生产过程中为了应对如施工单位的突发订单，原料供应商的 原料运送不及时，产品生产过程中的突发性停工等一些突发事件必须拥有一部 分原材料和产成品的库存储备来满足临时性要求。 2 ) 信息管理要点 d 建造基地的信息管理主要包括关系管理对象中各方的信息管理以及 r f d 建造基地工业生产过程中所产生和需要信息。其主要表现形式是对这一切 有用信息进行收集、分类、处理和数字化管理。信息管理中主要包括：设计部 门的信息管理，生产部门的信息管理、装配施工部门的信息管理，原材料供应 部门的信息管理以及集成信息管理等几方面。 武汉理工大学博士学位论文 设计部门的信息管理内容主要会涉及到部品部件的设计参数信息数据，这 些信息的收集处理工作可能会影响到r f d 建造基地部品部件的标准化生产；装 配施工部门的信息管理主要涉及到r f d 建造基地的部品部件生产情况以及装配 现场施工条件对生产基地形成的需求；原料供应商的信息管理主要涉及原材料 的配送物流信息、原材料供应的价格信息等方面的管理，原材料调配的及时与 否会很大程度上影响r f d 建造基地的部品部件生产的连贯性。 因为协调管理对象众多，r f d 建造基地的信息管理必须通过数字化和集成 化，使得其信息界面增多才能做到高效、及时、正确的处理众多信息；只有通 过信息管理的数字化和集成化的途径，r f d 建造基地才能提高部品部件的生产 效率。 4 2 2 现场装配的施工管理 ( 1 ) 现场装配的系统集成思路 系统集成是在系统工程科学方法的指导下，根据用户需求，优选各种技术 和产品，将各个分离的子系统连接成为一个完整可靠、经济有效的整体，并使 之能彼此协调工作，发挥整体效益，达到整体性能最优【矧。在现场装配化施工 体系中由于项目参与方和施工工序众多，造成现场施工管理困难，所以有必要 选取合适的系统管理方法来实现现场装配化施工这个复杂的项目体系。 因此在现场装配化施工体系管理中运用系统集成的思想，实现施工过程的 统一化管理，加强施工体系中各要素之间的联系，分析它们的特点和要求，使 其成为一个完整并且内部关系协调的系统体系，如图4 3 所示。 钢构件 图4 3钢结构住宅施工体系参与方集成管理 7 4 武汉理工大学博士学位论文 现场装配化施工体系系统集成思想中包括两个方面：横向集成和纵向集成 【9 1 1 。横向的集成管理是对参与方在施工过程中的集成管理，它是一种关系协调的 集成，其对象主要包括：设计方，装配旋工方，r f d 建造基地，第三方物流。 纵向的集成管理是对现场装配化施工的施工管理对象的集成管理，其主要是对 施工过程的集成管理，包括构件进场管理、测量校对管理、构件吊装管理、节 点质量管理、安全环保管理、进度计划管理。因此横向集成和纵向集成还可以 称为参与对象集成管理和施工过程集成管理。另外与部品部件生产管理相衔接， 施工体系的集成还应该包括施工过程中管理信息化和各参与方信息的集成管 理，称为信息集成管理。 1 ) 施工过程集成管理 在钢结构住宅项目中由于施工工序搭接和并行工程情况的增多，这就必须 要求有一个新的管理方法对复杂的施工体系进行统一指挥和协调管理，而集成 管理则是通过对项目施工过程中的各工序进行综合安排，实现各施工过程的最 优化。 集成管理的特点则是界面模糊性、相关非线性、动态开放性、和谐有序性【9 2 1 。 在施工过程的集成管理中通过对各施工工序间的连接界面进行处理使得两工序 间的连接更加紧密和流畅，不会产生由于前后施工工序的不同产生的施工人员 的更换，而造成施工工序间连接的不畅。相关非线性则是指通过集成管理后， 各施工工序问是相关的，当它们的关系不是线性那样简单，即它们之间的存在 着相互关系但不可以简单的用正比或反比来解释，例如施工过程中施工进度与 项目关系并不是简单的越快越好，而是要综合的考虑到质量、进度、成本、安 全环保等多方面。动态开放性则体现了作为施工体系的系统集成，它内部的各 部分不是独立存在的，作为施工体系整体的一部分不可以脱离整体而存在。因 此，各部分之间是动态开放的，要完成信息的交流。和谐有序性主要体现施工 体系系统中各部分是有序存在的，各部分间的次序是恒定不可更改的，如需改 动则要对整个施工体系系统进行修改优化来完成。因此，在施工过程的集成管 理中应该强调对施工计划和施工界面的管理。 2 ) 参与方的集成管理 在钢结构项目中主要有四个主要的参与方：r f d 建造基地，设计部门，装 配施工部门，第三方物流部门，这些参与方是互相影响互相促进的，且对项目 最后的成功有重要的影响。因此以r f d 建造基地为核心，对四者做出管理协调 是 该 准 设 利 负 装 目 制 交 避 早 得 信 包 环 列 容 全 1 ) 构件进场管理 由于施工现场的场地限制使得中心r f d 建造基地的钢构件不可能一 部运送到施工现场堆放，因此在每次钢构件进场时机应与r f d 建造基地 部件生产情况和现场施工条件的状态相匹配。 部品部件的检验工作钢结构住宅施工中重要的一环，在钢结构住宅 7 6 武汉理工大学博士学位论文 品部件一旦装配成型后，如要再处理将有很大的困难，因此在钢构件吊装以前 就应该按照法规规范检验，确保构件安装的一次成功性。 2 ) 测量校对管理 在钢结构住宅装配施工中，特别是承重构件的装配过程中，垂直度、轴线 和标高是检验安装质量的重要指标，对项目装配质量控制具有基础地位，为施 工过程提供标准，为施工检验提供依据f 9 6 】。在钢结构住宅施工流程上来看，钢结 构住宅项目的各施工段是相互影响和制约的，因为测量的问题会导致某一施工 过程的延误，进而会影响到整个施工进度，测量校对的管理是重要环节。 3 ) 构件吊装管理 吊装是钢结构项目施工的关键工序，吊装速度和准确程度对钢结构住宅项 目建设后续工作的展开有着巨大的影响，因此在钢结构现场施工过程中要注意 做好施工现场塔吊的施工计划和现场安排，保证吊装过程的安全、高效和有序 的完成。 4 ) 节点质量控制 运至施工现场的钢构件在装配过程中是依靠节点来实现构件之间的连接， 因此节点处施工质量决定着项目总质量，而节点处施工进度决定着项目总进度。 所以在钢结构项目施工过程中要在节点安装过程中选择最合适的施工组织，最 合适的施工工艺以及最熟练的技术工人，以此来保证节点处施工的一次合格通 过率，避免多次返工造成节点处构件疲劳，影响工程质量【y 7 1 。 5 ) 安全环保管理 安全施工是建筑施工中最重要的环节之一，钢结构施工不仅存在着传统住 宅施工过程中的项目安全问题的特点，还存在着吊装作业多、高空作业多、交 叉工作面多的问题，在钢结构施工过程中极易造成安全事故，为了杜绝安全事 故的发生，除了进行项目常规的安全管理措施，如成立安全管理部门，设立专 业安全管理人员，制定安全管理规章，对施工和现场工作人员进行安全培训等 措施外，还要针对性对结合安装作业和手工作业混杂的特点制定安全施工守则。 环保问题则关系着项目周边的环境，进而影响到项目的实施和成功。钢结 构住宅项目，减少了普通钢筋混凝土结构的水污染，噪音污染，固体污染等问 题；但要通过对装配施工现场的管理强化这一优势，使得钢结构住宅的整个建 造过程的环保都处于受控状态。 6 ) 工期计划管理 武汉理工大学博士学位论文 在钢结构住宅项目装配施工过程中由于作业面增多，造成钢结构项目的进 度计划制定和进度控制要比普通建设项目更复杂。对装配施工的工期计划管理 主要方法可采用通过分解项目组织结构和细化施工进度计划来完成的。 项目组织结构分解 在钢结构项目结构划分中可采用“项目经理、管理人员、施工人员 的三 级划分方式，做到施工指令的有效下达和分解，落实责任到人的三级阶梯式计 划，并及时通过各种项目信息对计划做出调整和改善，不断纠偏，完成项目进 度总目标。 。 施工进度计划细化 在钢结构项目开始之前施工装配部门就应该根据施工目标的要求制定好总 的施工进度计划，而且应该在项目实施的过程中严格按照项目总进度计划来执 行。当在项目实施过程不可避免因为一些客观或主观原因导致与原施工进度计 划偏离的情况下，可按照项目新的情况来调整原计划，并将进度计划分解下达 到施工现场的每个人员，保证新进度计划的完成，最终保证项目的进度要求。 7 ) 组织协调管理 在钢结构项目进度控制过程中还应注意各部门之间的沟通协调，包括：r f d 建造基地、设计单位、物流部门、施工单位等。r f d 建造基地的部品部件生产 则关系着设计方案的选用；设计方案直接决定着施工工艺和施工组织设计；物 流单位则关系施工单位原料的及时运送问题。应以r f d 建造基地为核心展开组 织协调使得装配施工工作科学有序。 8 ) 人力资源管理 施工现场的作业层的技术水平可能直接影响着工程项目的质量和进度。操 作工人的技术熟练程度关系着施工进度的快慢，关系着施工质量的高低，人力 资源管理中应注意以下两方面问题： 项目人员的培训 积极组织施工人员进行培训，提高施工人员的技术水平，使其达到项目的 要求，确保建设项目的质量与进度。培训内容应该不断更新，使作业层其对各 种钢构件的施工装配工作的专业性增强，缩短装配施工人员的作业适应期。对 管理层也应该积极地进行培训工作。不同的结构形式和构件类型的施工管理模 式不同，管理层也需要加强专业性的训练。 项目人员的有效利用 武汉理工大学博士学位论文 对人力资源的合理调配使用有利于提高装配施工的质量、降低成本。在装 配施工前要做好人力资源计划，特别是对专业工种的人力需求安排要与装配进 度柏匹配，在实现作业层、管理层专业性的基础上进行人力资源的科学组合， 是装配施工环节中的重要管理内容。 由于钢结构的施工人员和管理人员的专业性较强，这使得施工人员和管理 人员的使用成本远高于普通形式的建设项目，因此对施工人员和管理人员的闲 置是一种对项目资源的极度浪费。以此在项目开始过程中应该做好项目实现项 目人力资源的最大化利用，而在项目实施过程中由于各种原因会导致项目进度 计划的改变，因此项目实施过程中要做好项目人力资源计划的调整工作，以数 字信息的方式管理，方便进行修改和评价工作。 装配施工的程序管理如图4 5 所示： 广一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 图4 5 装配化施工的程序管理 武汉理工大学博士学位论文 本章小结 本章根据r f d 建造基地在钢结构住宅工程的建设过程中具有综合协调的核 心地位，提出基于r f d 建造基地的钢结构住宅设计和施工管理方法。 设计管理过程中要结合钢结构住宅项目的特点进行标准设计；并结合装配 施工过程进行合理有效的限额设计；从模块化、系列化、新材料的选取以及建 设设计手法入手，多方面地考虑多样性与标准化的兼顾问题。 装配施工管理过程中应在设计标准化的基础上对各参与方以及各施工阶段 进行集成管理。物流与信息流的管理是r f d 建造基地的工业化生产部品部件生 产管理环节的关键：通过有效的装配施工程序管理体系来明确各施工工序间的 关系，实现装配施工过程的有序进行。 通过r f d 建造基地实现各钢结构住宅工程项目参与主体的横向一体化；实 现工程管理中各项活动的纵向一体化；实现管理要素集成、过程集成和知识集 成。 武汉理工大学博士学位论文 第5 章钢结构住宅“5 + 3 + 1 管理体系 从价值链增值的角度，通过合理的组织管理，集成钢结构住宅的质量、工 期、成本、安全、环保等5 个管理要素，融合项目决策层、管理层、作业层3 个层次的参与主体，构建1 个功能完善的信息管理平台是提高钢结构住宅工程 管理科学性的关键。研究有别与传统建筑产品管理的常规模式，以r f d 建造基 地为核心的钢结构住宅工程“5 + 3 + 1 管理体系是落实面向产业化的钢结构住宅 管理模式的有效途径。 5 1 价值链及其管理要素 5 1 1 价值链 迈克尔波特( m i c h a e le p o r t e r ) 于1 9 8 5 年提出价值链概念，认为价值链是企 业用来进行设计、生产、营销、进货以及对产品起关联作用的各种活动的集