Go and See:大連知名預製混凝土(PC)構件工廠調研訪談

裝配式建築近年來再次引起國家高度重視。作為一名裝配式建築愛好者,這陣風我要跟上。

提到裝配式建築,就會想起一系列的詞或者術語,例如:住宅產業化、住宅工業化、工業化建築、建築工業化等等……,通過網路上的各種文章介紹,對這些詞的含義肯定都不陌生,但實際是怎麼一回事,要親自去看看才有發言權嘛。

我國的工業化建築若干年前就大力推廣過,但是並沒成功,這一次能否成功我們還不能預測,但是重要的是,這一次我們能夠參與其中,切身感受。


1、什麼是預製構件工廠?

裝配式建築等術語通常和預製一詞(Prefabrication)共同出現,預製是建築工業化過程中經常使用的方法,代表了建築工業化的內在含義。由於預製是從不同國家(地區)的實踐中總結的一種技術方法,所以對預製的定義也沒有統一出處,不同國家(地區)有不同形式的預製種類,很多材料(鋼、鋁、木,混凝土)都可以進行預製,本文主要討論預製混凝土構件。從含義上來說,預製代表「預先」,意味著提前做和在別處做,通常是使用和傳統現場作業類似的材料和相同的流程,在工廠生產建築構件或整個模塊。從現階段中國的裝配式建築實踐來看,預製混凝土構件工廠幾乎是標配,遠大,宇輝,亞泰等企業是國內較早開展預製構件生產與服務的企業。只不過生產較多的是單一構件,模塊化成組的構件較少。

預製混凝土構件工廠(簡稱PC工廠)是在建築工業化背景下產生的生產預製混凝土製品的工廠,不僅能夠生產房屋建築所需的構件,也能生產橋樑,地鐵,市政所需的構件,本文主要探討裝配式建築中的預製混凝土構件。先來幾個實景照片:

瀋陽亞泰預製構件工廠(課題組拍攝)

遼寧宇輝預製構件工廠(課題組拍攝)

遠大住工預製構件工廠(課題組拍攝)

2、為什麼要去預製構件工廠?

精益(Lean Thinking)提倡的一種重要的方法被稱為Go and See,最早是日本豐田公司提出的一種解決問題的方法,日本豐田公司提倡,當汽車生產線出現問題時,要去發生問題的地方看看,以從根本上解決問題。後來被引申為一種研究方法,即理論研究和實踐要緊密結合起來。正所謂無圖無真相,說的也是這層含義。

研究裝配式建築,除了要掌握一定的理論知識外,去實地看看也是很有好處的,許多概念或者技術在理論上很抽象,往往實地一看就很容易明白。其次,去實地看看也能更好地識別問題,明確研究的目標。這也就是我鼓勵同門經常走出去看看的原因。

3、我們在預製構件工廠看到了什麼?

2017年12.20日,大連的冬季格外寒冷。

工程管理研究所赴大連東都建材有限公司調研學習。一上午的時間對大連東都建材有限公司、預製構件生產過程,各種類型的預製構件,預製構件所需的原材料等進行了實踐學習。上圖:

  • 預製構件

預製外牆構件,又稱為三明治外牆板(作者拍攝)

帶窗框窗戶的預製外牆板(作者拍攝)

預製外牆板伸出的鋼筋和水平構件之間採用現澆連接(作者拍攝)

預製樓梯構件(作者拍攝)

預製柱和梁(作者拍攝)

樑柱節點連接採用灌漿套筒(作者拍攝)

預製疊合樓板(作者拍攝)

GRC藝術品(作者拍攝)

藝術品(作者拍攝)

藝術品(作者拍攝)

  • 預製混凝土構件生產過程

澆築和振搗澆築(作者拍攝)

外牆板安裝保溫板(作者拍攝)

https://www.zhihu.com/video/929443392994287616

  • 裝飾混凝土的原材料

各種顏色的砂石(作者拍攝)

上面的一大波圖展示了常見的預製混凝土構件,主要包括預製內(外)牆板、預製樓梯,預製柱,預製梁,預製樓板,還有一些裝飾構件如玻璃纖維增強水泥製品(GRC)(簡直是藝術品)。

4、參觀預製構件工廠後有什麼思考和感悟?

大連東都建材是一家很有特色的預製構件工廠,調研後收穫和感悟很多,主要談兩點:

  • 固定模台生產 or 流水線生產方式

大家走進東都建材預製構件工廠之後的第一反應被我捕捉到了——「為什麼沒有流水線?」。

是的,這裡並沒有流水線,但是這裡生產出的產品大家有目共睹,產品質量沒的說。

東都建材預製構件工廠所採用的PC生產方式是固定模台生產方式:即構件本身固定不動,而人流動,這種方式是平面預製構件生產線中歷史最悠久的一種生產工藝。這種生產方式有明顯的優點:操作應用靈活、可調整性較強,由於每個工序是獨立的,不會因為相鄰工位出現問題後暫停而受到影響。缺點:因操作空間有限,勞動力資源不能夠充分利用,生產效率相對較低。

國內有很多企業投資了PC半自動或者自動成產設備(據說特別貴),採用的是另外一種PC構件生產方式即流水線生產方式:將PC構件生產過程分解成一系列連續的作業,每個作業有特定的操作工位,在制品(Work in Process)構件從一個工位按照固定的順序傳送到下一個工位進行操作。優點是能夠充分利用勞動力資源,適合標準化構件的大規模生產,生產效率高,由於流水線作業位置固定,所以就減少了操作時的動作浪費,產品的傳送、翻轉都有特定的設備自動完成,提高了生產效率。缺點:工人全局意識不強,僅僅對本工位的技能比較熟練,是單一技能工種,適合於生產訂單很穩定的情況,才能保證流水線正常生產,且一次性投資相對較高,成本大。

經過上述優缺點分析,構件工廠為何選擇固定模台生產方式呢?取決於訂單。流水線生產方式是理論上較好的生產方式,但是前提條件是構件標準化程度很高,這樣才能體現批量生產製造的優勢,否則生產設備投資成本很難收回。但問題是,標準化和用戶的個性化是矛盾的,就地產公司開發住宅的策略而言,滿足客戶個性化、多樣化要求才能體現用戶價值。所以,十二五時期,國家推廣的裝配式建築很多都是以保障性住房(標準化程度較高)為試點對象的,住宅的生產效率提高了,但是卻犧牲了住宅品質。所以國內商品房項目採用裝配式生產方式,進行構件拆分後,往往構件標準化程度低,構件種類多,流水線生產很難充分發揮優勢。相比而言,固定模台生產方式初始投入低,而且非常靈活,能夠生產各式各樣的非標構件。除此之外,自動化生產線很難實現石材、瓷磚、GRC、馬賽克、陶板等反打工藝。

PC構件企業要根據自身條件,根據訂單情況適當選取合適的生產方式。

  • PC有關成本問題

國內裝配式建築建造成本比傳統建築高300元/㎡,顯然這個成本主要是由於高昂的PC價格以及由此帶來的PC構件運輸成本,吊裝PC構件所需的大型設備引起的。大連東都建材生產的構件大多數都運輸到日本,雖然是海運,但是運輸成本依然不低,在調研後對運輸成本感到震驚,心想,日本甲方為何選擇在國內生產PC構件,難道日本不考慮成本嗎?事後經過詳細了解得知,一方面,在大連生產的PC構件運輸到日本比在日本國內生產的PC構件價格還要低;另一方面,日本PC構件生產所需的原材料稀缺,本土難以供應大規模的PC構件。

【大連東都建材有限公司簡介】

大連東都建材有限公司(原大連東都環藝有限公司)成立於1997年,註冊資金為2247萬元。是一家專業從事裝配式住宅預製混凝土構件(PC)、商品混凝土、玻璃纖維增強水泥製品(GRC)、玻璃纖維增強石膏製品(GRG)、玻璃纖維增強塑料製品(FRP)研發、生產銷售、安裝為主的現代化高新技術企業,十二五國家科技支撐計劃項目。東都建材自成立以來一直從事對日產品出口,在日本累計完成300多個項目。現有職工約 160人,工廠總佔地面積246,000 ㎡ ,建築面積40,000㎡,具有年生產40000m3混凝土預製產品及150000m3的高性能預拌混凝土的能力。公司於2008年取得了勞氏(LRQA) ISO9001質量管理體系認證,2009年又成為首家由日本構件協會在中國的認證工廠,同時也取得了日本GBRC生產技術認證,是目前日本海外PC認證工廠中最早取得兩項技術認證的企業,是全球唯一一家取得日本PC,GBRC雙認證的企業。

本文涉及術語的詳細解釋請閱讀以下參考文獻:

  • 李忠富.住宅產業化論[M].科學出版社,2003:262-263.
  • 李忠富,李曉丹,韓敘.我國工業化建築領域研究熱點及發展趨勢[J].土木工程與管理學報,2017,34(05):8-14.
  • 大連東都建材有限公司官網

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