新型装配式技术驱动现代施工技术革新

新型装配式技术驱动现代施工技术革新[摘要]随着现代社会对建筑业要求的不断提升，传统施工方式面临诸多挑战。装配式建造作为一种高效施工手段，正有力推动现代施工技术的进步。在国家大力倡导智能建造的背景下，装配式建筑的数字化进程不断加快。本文结合具体案例，分析了数字化装配式技术在建筑工程中的实际应用。研究表明，全面数字化的装配式施工在多个方面取得了显著成效，展现出广阔的发展潜力。因此，推进数字化装配式技术的创新，对促进现代施工技术的发展具有重要意义，亟待进一步深入研究和推广应用。[关键词]装配式建筑；智能建造；数字化技术；施工技术革新TheInnovativeDevelopmentofModernConstructionTechnologyDrivenbyNewPrefabricatedApproachesAbstract:Associetaldemandsontheconstructionindustrycontinuetorise,traditionalconstructionmethodsareencounteringnumerousdifficulties.Prefabrication,asanefficientconstructionapproach,isfacilitatingtheevolutionofmodernconstructiontechniques.Withstronggovernmentalsupportforintelligentconstruction,thedigitaltransformationofprefabricatedbuildinghasbeenfurtheraccelerated.Throughcaseanalysis,thispaperexaminestheapplicationofdigitalprefabricationtechnologywithintheconstructionengineeringsector.Thefindingsindicatethatfullydigitizedprefabricatedconstructionhasachievedremarkableoutcomesinthesedomainsandholdspromisingfutureprospects.Hence,innovationindigitalprefabricationtechnologyiscrucialforadvancingmodernconstructionmethodsandwarrantscontinuedresearchandpromotion.Keywords:prefabricatedconstruction;intelligentconstruction;digitaltechnology;constructioninnovation0引言在全球环境问题日益突出的今天，绿色建筑已成为引领建筑行业发展的重要方向，不仅契合人们对建筑品质的根本追求，也在推动可持续发展中发挥关键作用。传统建筑施工方式曾为我国GDP快速增长做出重要贡献，但也带来了严重的能源消耗与环境污染问题。在此背景下，装配式施工技术凭借其显著优势应运而生，并受到广泛关注与深入研究。随着建筑行业数字化转型不断深入，装配式建筑逐步向工业化方向迈进。同时，在中美贸易摩擦加剧的形势下，政府积极推动国产化、自主可控的数字化集成管理平台的研发。本文通过深入分析数字化技术在PC构件工厂中的实际应用，为新型装配式技术的推广提供案例支持，构建了涵盖数字化下单、自动化生产与可视化监控的装配式应用新模式。旨在探索基于信息化平台的新型装配式技术如何推动现代施工技术革新，助力建筑工程领域实现绿色化与可持续发展。新型装配式建设理论体系新型装配式技术的核心在于数字化技术的全面融合。通过打通设计与生产之间的业务隔阂，实现工厂内部“物料—生产—仓储—供应”全业务流程的信息化协同管理。深入挖掘数据关联，充分发挥数据价值，为工厂生产与运营提供管理支持与决策辅助。构建涵盖柔性排产、自动下料、智能生产与信息化管理的智能工厂体系，主要包括智能化生产、信息化管理及数据应用三大板块，并设有统一数据接口以实现与外部信息系统及平台的数据交互。图1系统总体架构Fig.1Overallsystemarchitecture1.1智能化生产向上对接MES系统及BIM深化设计数据，实现管理层构件生产数据的数字化录入与信息化排产；向下联动设备层，实现工位设备的自动调度、协同作业及车间层产线的信息化管控。具体系统构成如图2所示。图2智能产线系统Fig.2Intelligentproductionlinesystem1.2信息化管理借助PC-MES系统进行生产排程，将设计数据传送至中央集控系统，通过中央系统调度生产线设备，利用设计数据驱动隐蔽工程智能质检、智能布料系统及钢筋网片柔性生产线等自动化作业，从而实现设计信息对生产流程的全面引导。例如，施工现场主体结构经模型深化后被拆分为多个可装配单元（图3），各单元依据装配式深化设计方法匹配PC工厂模块库，模块库通过中央控制系统调度设备，结合工位图与物料表信息完成生产排产。此外，工厂模块库生成的深化图纸可与原结构设计深化图纸进行比对，有效降低设计误差积累（图4）。图3主体结构模型Fig.3Primarystructuralmodel图4技术实施路线Fig.4Technologyimplementationroadmap1.3数据应用基于决策数据服务，结合工厂业务场景及管理需求，从辅助管理与辅助决策两个维度为工厂提供直观的可视化服务。可视化辅助管理涵盖堆场可视化与叠合板生产线可视化等内容；可视化辅助决策则包括生产辅助（进度、质量、安全、消耗与趋势分析）、物料辅助（库存、消耗与采购）、仓储辅助（要货响应、堆场使用与管理）以及供应辅助（发货与签收管理）等多个方面，具体内容如图5所示。图5可视化管理功能Fig.SEQFig.\*ARABIC5Visualizedmanagementfunctions实际案例分析2.1项目概况本案例为湖北省某企业实施的智能建造项目。项目以工业化为主导、标准化为基础、数字化为驱动、智能化为目标，通过构建统一数据平台，建立标准化数字体系，以创新思维解决施工过程中的数据共享与协作难题，实现基于中心数据库的数据流转，进而驱动PC构件制造，加强施工现场与PC工厂之间的业务衔接。项目实现了BIM设计数据驱动（划线、喷涂、布料）与生产线（模具清理、物流、振捣、质检、码垛及养护）的智能化运行，系统界面如图6所示。图6系统操作界面Fig.6Systemoperationinterface2.2项目特点该项目是新型装配式技术数字化应用的典型代表，主要围绕三大目标展开：数据贯通、产业互联与自主可控。1）数据贯通。针对建筑工程中存在的多源异构数据问题，直接采用深化设计生成的BIM模型，实现PC工厂内部数据的无缝对接，即“一模到底”。2）数据驱动。基于统一BIM模型，推动PC构件加工、生产管理及生产设备的智能化升级。3）自主可控。依托国产软件体系，开展自主研发，确保技术成果的自主可控，削弱外部技术依赖。2.3项目关键技术项目基于PKPM输出的深化设计模型，打通PC工厂内部数据壁垒，实现构件生产、生产管理与生产装备之间的数据流通。深化设计阶段，PKPM模型输出BOM清单与PCXML数据；PC-MES系统接收数据后，将BOM清单传送至生产线进行排产，实现数据驱动的生产管理；PCXML数据则发送至SCADA集控系统，用于驱动智能布料、混凝土输送及自动清理等设备，具体流程如图7所示。图7项目总体流程Fig.7Overallprojectflowchart1）数据驱动生产。以深化至单个钢筋与线盒级别的设计模型为基准，提取构件清单与详细组成数据。以此为基础实现生产线计划排程，PC-MES系统按计划将构件数据下发至中央集控系统（SCADA），协同驱动工位设备与操作人员完成流水线生产。数据流起始于初步设计，经深化设计、生产排程与设备驱动，最终实现设计信息对生产全过程的引导，流程如图8所示。图8生产数据流动示意Fig.8Dataflowinproductiondriving2）数据驱动管理。基于BIM生成的数据直接支撑工厂信息化管理，BOM表驱动MES排产、物料需求及追溯管理。从初步设计出发，通过BIM深化生成PKPM设计模型与生产BOM表，推动MES系统排产，并结合“一物一码”实现生产过程信息化与质量可追溯，流程如图9所示。图9管理数据流程Fig.9Data-drivenmanagementprocess3）数据驱动装备。基于BIM生成的.pcxml文件直接驱动生产设备运行。从BIM深化设计开始，通过模型输出的PCXML数据，经中控系统解析与重构后，转换为符合机械设备运行要求的数据指令，实现构件自动化生产，业务流程如图10所示。图10装备数据业务流Fig.10Data-drivenequipmentbusinessflow2.4项目实施规划项目研发周期划分为五个阶段：设计、管理、生产、堆放与发货、决策阶段。1）设计阶段：重点解决与国产PKPM软件的数据交互问题，完成深化设计后，将BIM模型数据转换为工厂加工所需的BOM数据。2）管理阶段：打通MES与SCADA系统之间的数据通道，实现设计数据经MES直接指令SCADA系统作业。3）生产阶段：对现有生产设备进行智能化升级，研发具备中央集控能力的PC工厂智能生产与信息管理系统。4）堆放与发货阶段：开发堆场管理系统，集成至主系统，实现主营业务闭环。5）决策阶段：运用大数据、人工智能、云计算与可视化技术，结合数据处理算法，研发PC工厂辅助决策系统，实现全流程三维可视化，为生产运营提供决策支持。2.5项目成果项目通过集成国产PKPM的BIM深化设计与PC-MES、中控系统数据，实现了钢筋网片生产的数据驱动与自动物流，以及混凝土输送、码垛、养护等环节的自动化作业，建立了虚实交互的可视化数字生产线，全厂工况实现三维可视化呈现。所有研发过程均实现自主可控，部分成果如图11-19所示。图11模台自动清理Fig.11Automaticallycleanedtable图12机械手自动画线Fig.12Themanipulatorautomaticallydrawslines图13自动喷涂脱模剂Fig.13Automaticdemoldingagentspraying图14钢筋片网柔性生产Fig.14Flexibleproductionofsteelbarsheetmesh图15激光扫描投影质检Fig.15Laserscanningprojectionqualityinspection图16混凝土智能调度Fig.16Intelligentschedulingofconcreteproduction图17自动布料与振捣Fig.17Automaticdistributingandvibrating图18智能码垛与养护Fig.18Intelligentpalletizingandcuring图19自动物流系统Fig.19Automatedlogisticssystem结语1)数据驱动的装配式工厂技术能够实现施工构件的标准化与信息化，显著提升施工效率与工程质量，减少人为失误与工期延误。生产数据的实时可视化同步，有助于施工现场及时掌握构件生产状态，缩小PC工厂与工地之间的时空隔阂。该技