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往期回顾

王瑞堂:欧洲装配式建筑考察学习调研报告



一、调研背景


2019年11月下旬,中欧高品质联盟组织合作单位参加Engineering Days(工程师日)建筑工业化论坛,并进行装配式建筑实地调研。特起草调研报告,以期为从事装配式建筑的同行提供借鉴。

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二、调研情况


这次活动以论坛为主,参观、交流、学习穿插进行,内容丰富,形式多样,同时也有很多感受,概括起来是“一会、两展、三厂、四悟”。


一会:两年一次的工程师日交流会

Engineering Days(工程师日)始创于2007年,由德国Prilhofer咨询公司、内梅切克软件工程有限公司和RIB SAA软件工程有限公司联合举办,举办地点在奥地利,每两年举办一次。EngineeringDays(工程师日)是欧洲最大的建筑工业化论坛,举办目的是在建筑工业化工厂运营商和面向未来的行业技术领先者之间搭建一座交流和讨论的桥梁,让更多的人进一步了解建筑工业化。目前该论坛已成为引领世界建筑技术发展趋势的交流平台,参与者不仅包括欧洲建筑工业化相关的设计研究、产品制造和技术服务公司,也吸引了大量来自世界各地的相关人士。通过此交流平台,可以了解到建筑工业化领域的最前沿的发展趋势。

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本次参会人员共计500余人,均为欧洲建筑工业化相关企业的管理和技术人员。会议总结了过去两年建筑工业化前沿成果,展望未来3-5年新技术应用前景。在论坛及交流环节,各企业代表从不同角度进行阐述,现选择部分内容做一分享。

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迎接数字化未来——预制件工厂的物联网和大数据。报告阐述了如何提高物联网、大数据、人工智能在工厂的应用深度并有效抓取数据,在本地和云端之间划分界限,有针对性的运用云端技术使工厂更适应数字化的发展趋势。

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生产系统 4.0。“岛式生产”是制造业的最新趋势。在PC生产线中引入“岛式生产”的模式,改变传统的生产线作业,使模台循环生产线更高效、更自动化。



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基于数据模型的IFC4precast数据交换——预制件行业的全新理念。IFC4precast是建筑信息模型(BIM)信息交互全新理念的延伸,专注于预制件行业。随着CAD、MES、PPS和ERP软件更多的投入到这场信息化变革中,业内几家最知名的软件供应商联合起来,建立新的智能建筑工作组IFC4precast,目前已在客户中开始应用。

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MOTUS建筑系统——空心楼板的新生产技术。空心楼板比实心墙轻40%,生产时所需混凝土也更少,因此在世界范围内得到更广泛的应用。但受生产工艺的限制,楼板的宽度难于突破,钢筋网片和钢筋连接件仅能在有限范围内使用,使得空心楼板不适用于地震区。“沃乐特”的一项新技术将有效解决这一难题。

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Allcheck大数据检查系统在预制构件深化设计中的应用。Planbar中集成的模型检查器Allcheck, 除了检查碰撞之外,还会在深化设计时检查预埋件和特殊部件的复杂问题,例如构件开口切割尺寸、外部连接处开口尺寸、开口处的间隙调整等等。不仅针对单独构件,而且可以分析整个建筑模型,有效避免生产过程中的误工返工。

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CONCREMOTE混凝土监控器对预制构件生产的工艺优化和质量监督。在预制构件生产过程中,生产效率和产品质量是各项管理的重点,早期混凝土强度的提高和混凝土配合比的正确选择是决定性因素。CONCREMOTE是一款数字实时混凝土监控系统,可以帮助构件厂缩短混凝土凝固时间,有效利用资源。

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立面结构中的碳素混凝土及机器人应用。以碳材料为代表的新型材料以其卓越的性能特性逐步应用在建筑行业中,建筑立面结构是碳素混凝土构件最重要的应用领域之一。和钢筋相比,碳增强材料不会腐蚀,使用寿命较长,混凝土外立面板的厚度可减少到20至30毫米。这种碳素混凝土板引发了立面混凝土结构的应用革命。通过使用机器人技术,纺织碳增强结构可以在构件厂实现全自动化生产,应用于墙体等多种构件。从研发到1:1建模,再到生产的全方位整合,可实现全过程管理。

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BauMinator 3D混凝土打印系统——模块化建筑实物打印的初步尝试和经验。BauMinator 3D打印技术是专门针对有限条件下的预制件墙体和部件创立的新型系统,可以轻松打印混凝土轻质空心板,实现了3D打印新的突破。


两展:建筑工业化构配件展览和样板别墅展览


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建筑工业化构配件展览。本次展览会与交流会穿插进行,参展企业50家左右,类别有生产设备、构件样品、预制配件及管理软件等等。品类齐全,琳琅满目。与国内相比,本展览要简单实用的多,无论是利勃海尔、艾巴维等设备制造厂还是内梅切克等控制系统供应商,各家都很低调。展台全部放在室内,每家面积也就两三张桌子大小,用于分发资料、摆放样品、播放视频。与会人员交流探讨非常热烈,与国内展会真枪实弹亮设备、大秀肌肉显豪华相比反差极大。在展会上沟通问题也比较方便。本人向安夫曼thomas先生反映了设备售后不及时的问题, thomas先生很热情的提供了几条解决路径。


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样板别墅展览。慕尼黑专门修建了房屋公园,用于各色各样的别墅展览。公园内的别墅基本都是独栋,地上两层地下一层,屋顶为坡度很大的两坡屋面,无论在外观或色彩方面极具视角冲击力。从入户门到室内装修,从家具到家用电器,用料考究,工艺精湛,无不体现德国制造业的先进水平和独到的工匠精神。别墅地下采光井宽大通透,负一层采光极好。家具及装修材料环保指标控制严格,除了观感良好之外,所有房间没有任何异味。被动式超低能耗技术运用到位,室外严寒而室内温度非常舒适。参展别墅多数采用了装配式钢结构,室内装修及设备体现了工业化的特点,能装配的尽可能装配,见不到现场切割加工的痕迹。


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三厂:参观一个辅助件厂和两个PC构件厂

参观工厂是欧洲之行的重头戏,时间限制只看了构件厂和配件厂。之前预设了各种画面,但真到现场时与之前的想象有很大出入,感受远超于预期。

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参观NEGOVA工厂。NEGOVA公司成立于1958年,是德国装配式建筑辅助件生产企业。产品主要有预制构件钢筋网垫条及垫块、钢筋端头防护条、钢筋端头防护帽等。此前见过他们的样品及介绍,当时就有疑惑,这么简单的东西谁用啊?

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这家工厂设在相对落后的捷克郊区,厂区不算整洁,厂房比较简陋。但生产设备不错,24小时4班倒,生产效率很高。车间工人很少,多数来自保加利亚或其他落后地区,制造成本很低。据老板介绍,若干年前他爷爷开的这家公司,算上六十年老店了。由于产品质量过硬,价格低廉,目前有50个国家500个客户在使用他们的产品。随着规模的不断扩大,老板又准备投资建新厂,也有意在中国建厂。

目前,NEVOGA已和中欧云建达成全面合作,由中欧云建帮助其在中国地区进行全面市场活动、产品专利保护及产品销售工作。双方也将与C-Syspro中国建筑工业化高品质建造企业联盟一起,共同开展国内装配式建筑部品、部件新式连接技术及高效能生产辅助类产品的定制化研发和转化工作,共同填补该领域的市场空白,综合提升装配式建筑工厂生产、过程运输及现场装配的效率和质量。

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参观HABAU工厂。这家工厂成立时间较早,厂区面积约200多亩,厂房面积不大,设备相对陈旧,规划布置有些凌乱。主要产品是叠合楼板、双皮墙、实心墙及异性构件,桥梁构件也占较大比重。工厂管理很细致,车间人行通道清晰醒目,如监控器发现有人越过安全线,整个流水线将自动停止。流水线划分了若干个区域,置模绑钢筋区域、混凝土浇筑区域、构件养护区域相互独立。工人技术能力很强,置模区域就两个人, 要完成摆放钢模、喷脱模剂、调整木模、钢筋绑扎等多项任务。边模的布置由自动摆模机完成,用磁力固定。磁力边模内侧与木模组合,构件钢筋使用成型网片结合现场绑扎。应该说构件还是比较复杂,但工序安排合理,工人技术娴熟,整体感觉有条不紊,产品做的很细致。


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参观innbau工厂。INNBAU工厂是由Prilhofer咨询公司精心规划设计,构件设计与生产管理分别使用Nemencheck和bauBIT软件。工厂自动化程度非常高,钢筋流水线与PC流水线无缝对接,施工图数据与生产管理数据全面交互。主控计算机可以直接导入设计数据,自动管理设备的自动化生产,只有在设备出现问题时才调整到缓冲区。车间生产区域按工序分别布置,钢筋流水线布置在二楼,呈立体作业方式,这可能是Prilhofer先生目前倡导的岛式流水线的前身。


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这种方式虽然没有国内大跨度车间看起来清爽、一目了然,但工作起来很方便。就拿置模区域来说,流水线模台两侧空间很大,存放了大量的磁力模具、木方木模、各种半成品及用具,工人存取很方便,工作效率很高。比较有特色的是双皮墙合成车间,一个人完成上道工序验收、安装压板、翻转、扣压、拆压板、送出养护等多道工序,不慌不忙,这在国内至少要3-4人完成。


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四悟:一体化,标准化,精细化,专业化

欧盟共27个国家,总面积432.2万平方公里,约5亿人口,新建建筑面积每年大约3.5亿平方米。在新建建筑中,40%是装配式建筑, PC装配式建筑占一半以上。具体就德国来讲,国土面积35万平方公里, 8200万人口,每年大约5千万平米新建建筑,30%是装配式建筑。叠合楼板使用非常普遍,约占80%,双皮墙的使用率为70%,实心墙、三明治墙、双T板及预应力都得到广泛的应用。通过本次身临其境的考察,深深感觉到欧洲建筑工业化在科技水平、产业化发展、实际应用各方面都相当成熟。不免与自身从事的工作对照检查,由此产生一些感悟。


1.一体化——装配式建筑的必由之路


60年代初,欧洲建筑施工领域人工成本快速增长,相关企业开始探索建筑工业化以减少人工,一体化概念初步建立。到80年代中期,基本上从1.0阶段升级为2.0阶段,即手工操作上升到自动化生产,传统设计上升到模块化设计,预制构件装配施工上升到一体化设计生产建造,一体化建造得到普遍重视。90年代,建筑工业化走向更高阶段,BIM设计信息和MES生产信息的融合,进一步提高一体化建造的效率。进入21世纪,大数据技术普遍应用,关联产业互联互通。设计协同通过设计生产施工一体化数字交换平台实现,从设计阶段几乎全部采取BIM设计,与工厂数据直接交换,工厂可以采用主控计算机直接分配工厂的生产任务,一体化建造更加成熟。


国内装配式建筑与欧洲的建筑工业化走过了不同的发展历程,欧洲是人工成本增高倒逼建筑工业化,是自发的。国内装配式建筑是由政府推动、企业参与。但一体化建造都是必由之路。若没有一体化理念,各环节我行我素、独来独往,装配式建筑发展势必走很多弯路,发展进程将会很慢。


中欧云建在总结装配式建筑发展客观规律的基础上,提出“三个一体化” 理念,得到行业内人士的普遍认同。从系统化角度,提出“建筑、结构、机电、装修一体化”;从工业化角度,提出“设计、加工、装配一体化”;从产业化角度,提出“技术、管理、市场一体化”。同时,在业内率先提出并实践了“研发+设计+制造+采购+施工(REMPC)”一体化的装配式建筑模式。在产品成套技术基础上,以成熟先进的技术体系(R)为支撑,以广为市场认可的设计产品(E)为引领,以智能化制造工艺(M)为依托,运用全国首创的装配式建筑智能建造平台,有效实施统一集采(P)和全过程施工管理(C),形成与传统施工企业不同的差异化竞争能力。相信能对全行业带来启发,促进国内装配式建筑事业更快更好的发展。


2.标准化——辩证看待与个性化的对立统一关系


1962年9月9日建筑学家梁思成在《人民日报》上发表的《从拖泥带水到干净利索》一文中写道,“要建造装配化就必须将构件在工厂预制;要预制就必须使构件的类型、规格尽可能少,并且要规格统一,趋向标准化。因此标准化就成了大规模、高速度建造的前提”。而今,一代建筑大师的畅想正在逐步成为现实。


欧洲标准化委员会和欧共体成员国在标准制定及推广中起到了很大的推动作用。丹麦是装配式建筑标准化实施力度最大的国家。他们以产品目录设计为标准,通过政府干预将模数法制化,在此基础上实现多元化。在其装配式部件中,通用部件占到了80%,实现了标准化与个性化的和谐统一。基于此,国际标准化组织ISO 模数协调标准以丹麦的标准为蓝本编制颁发。而德国不太一样,实施以市场化为基础的高效建造模式,模块标准化、生产数据化、个性多样化,构件的重复率平均只有1.1。在几乎没有相同构件生产的情况下,通过数据化、自动化提升工作效率、提高产品质量,以更低的成本满足不断提高的个性化要求。


这几年国内装配式建筑标准逐步完善,多项国家和地方标准发布实施,为装配式建筑发展扫除不少障碍。各企业积极参与标准制定,在各自环节推动标准化工作。中建科技从全建筑、全寿命、全协同、全环节、全过程的系统化角度出发,按模数统一、模块协同和各专业一体化要求,创新完善了平面标准化(有限模块 无限生长)、立面标准化(标准化+多样化)、构件标准化(少规格、多组合)和部品标准化(模块化、精细化)的“四个标准化”设计技术体系。在深圳长圳保障房等项目实践中,采用“四个标准化”设计大幅度提高标准化程度,使得整体造价比传统的建造方式还要低,标准化设计起到了很大的作用。


标准化是装配式建筑的重要环节,是相关企业必须遵循的共同法则。建立和实施装配式建筑的标准、规范和规则,有利于打通REMPC各环节壁垒,促进构配件的通用性和互换性,合理利用原材料,取得最佳经济效果和推广效果。在实施过程中,应借鉴国外的成功经验,处理好标准化与个性化的辩证统一,使越来越多的人们相信,工业化建造的建筑是标准化的产物,同时也可以组合成多种多样、丰富多彩的作品。


3. 精细化——装配式建筑持续发展的基本保证


这次考察印象最深的是德国无处不在的精细化。刚一走进酒店房间,最引人瞩目的不是房间的陈设,而是平时最不起眼的顶棚。房间的顶棚没有刮腻子、抹灰,而是素混凝土原色。没有精细的做工一般不敢这么“露骨”。为实现与白色墙壁的协调,简单喷绘了彩条实现过渡。整体感觉清爽简洁、环保自然。茶具柜门也别出心裁,直接在右上角挖个缺口,省去了门把手,同时也可作为透气孔,一举两得。


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参观工厂更能体会到精细化的特征。工人干活之前都做好了仔细认真的计划和准备,工具、用具、零部件摆放位置合理,取用非常方便,干活过程中没有多余动作,走动路线都经过预先设计,更见不到返工现象。在设备、机具方面也力求精细化。他们在设备、机具方面很舍得投入,模台面板均使用不锈钢材料,既能保证产品质量又能延长使用寿命,长期来讲很划算。工厂很注意工艺细节,如双皮墙采用干硬性混凝土以形成内侧粗糙面、构件上下口倒角成型使用成本较低的NEVOGA倒角塑料条、模板局部采用聚苯板与挤塑板胶粘降低成本等等,很多精细的方法值得我们借鉴。精细化管理使得质量水平非常高,车间没有发现质检员,没有发现醒目的质量保证口号,到成品区参观确实件件都是精品。工厂的精细化管理也体现在成本控制上。慕尼黑构件售价并不高,每立方米构件相当于人民币2500元,而其原材料价格不低,混凝土约合600元人民币/m3,也倒逼他们必须在精细化管理上下功夫,必须提高劳动效率。据了解,工厂人均每小时生产1立方构件,相当于国内人均效率的5到8倍。


德国的精细化不是一蹴而就的,在培育产业工人方面有独到之处。他们采取学校和企业联合培养的方式,也就是德国独独创的“双轨制职业教育”,理论学习与实践操作紧密结合。每个学生都必须经过三年学徒工式的教育培养训练,其中两年在学校,一年在企业,并且其培训费用得到政府财政和企业资金支持。德国有70%的青少年在中学毕业后会接受这样的双轨制教育,成为技能型的产业工人并走上工作岗位,而更加注重通识教育的大学毕业生仅占同龄人的20%。技术工人的薪酬与白领阶层相差无几,这也是许多德国青年心仪的职业道路选择。


装配式建筑是工业化的作业方式,应该遵循工业化的客观规律,高度重视精细化,走出一条可持续发展的道路。


4. 专业化——装配式建筑未来发展的趋势


常言道,专业人做专业的事儿。本次欧洲之行充分体会到,欧洲的专业化程度之高令人叹服。此次500余人的大会包括晚宴基本上是由3个专业人士张罗,主席台上就坐的几个人皆为等待交流的专家,摒弃了“大小领导都请到,各种讲话满堂灌”的现象。会议主题和内容紧扣建筑工业化技术、设备、信息化等密切相关的题材,每个人的交流也很聚焦,以自己想要阐述的事为主线讲深讲透。欧洲建筑工业化产业分工很细,做咨询、卖软件、开工厂专业化分工非常明确,人才、技术、市场都很稳定,能坚持做自己的专业几十年。像NEVOGA这样的公司,只做塑料垫片,还只能用于构件生产及施工现场,细分程度可想而知。其产量之大、质量之好、成本之低一般企业根本无法做到。


欧洲专业化程度高有其地域、历史等特殊原因,更大的源动力还是来自于市场的需求。在PC装配式体系中,“双皮墙”具有其他体系无法比拟的优点,生产时不出筋易于实现自动化,装配时不用套筒灌浆,大幅度减少质量隐患,综合成本明显低于其他方式。欧洲双皮墙应用比例之所以高,还因为他们有一批专业技术人员一直在潜心研究,有专业工厂愿意去做,质量、价格能得到市场认可,最终还是市场说了算。可以说,专业化在一定程度上推动了欧洲建筑工业化的发展。


基于装配式建筑配套不完善的现状,目前国内相关企业采取大而全、小而全的办法,设计、施工、工厂齐头并进。从当下来讲有好处,便于补齐短板打通障碍,长远来讲未必好,究其原因是不专业的人去做专业的事。2000年以前,中建集团下属工程局都有自己的商品混凝土公司,现在基本都没有了,要么改制、要么关掉。只有三局坚持时间比较长,成立了独立的专业板块中建商砼,后来也独立出去了,与西部建设重组,重组以后兼并重组中建内部还存在的商混公司,实现了较快发展。将来构件厂会不会走商混公司同样的路?总之,装配式建筑是一个新兴行业,会在各种矛盾碰撞中不断完善,砥砺前行,而专业化是必然趋势。

三、结语



此次欧洲之行,深入了解了欧洲装配式建筑发展情况及企业的经验做法,在学习借鉴的同时,也对我们从事的装配式建筑更有信心。与欧洲相比,中国有着巨大的建筑市场,有政府的主导,有改革开放以来迅猛发展的经验,相信装配式建筑前景光明,一定会在不久的将来达到较高水准,圆满完成各地政府、企业制定的目标要求。预制梦想,装配未来!

引用附录:


张伟宏 张军 《我们为什么要做建筑工业化》
姚巍 欧洲考察记录
高春风 欧洲装配式建筑考察报告




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