目录前言 (2)第一节、PC构件分类 (3)第二节、PC生产线制作所需设备 (4)第三节、智能PC构件自动生产线工艺分析 (5)第四节、建筑产业转型期 (14)第五节、建筑产业升级科技支持 (16)第六节、结语 (17)前言随着现代科学技术的不断进步,面对快速建设发展的需求,混凝土生产需要向高效率、高性能、多功能和智能化方向发展,用于建造混凝土预制件的设备趋于大型化和复杂化势在必行;从智能手机到智能家居,从无人机到无人驾驶,新的技术和产业升级正在席卷着各行各业,包括最为传统的房地产行业;建筑行业的产业化升级,简单来说就是通过工业化的方式,像造车一样来盖房子;中国制造2025也提出：“中国制造要向创新、智能、绿色和高端转型,找到自己的新优势,才能把自身依赖于出口导向型的经济发展模式,逐步转变为以我为主的全球价值链开放型经济新模式;”在新技术以及政策的推动下,一场围绕建筑行业的变革也在悄然兴起;资料显示,发达国家混凝土工程中预制件的比例占35%~50%,说明预制装配技术仍是建筑工业化的一个重要组成部分;在我国,进入21世纪后对于日益发展的建筑市场,现浇结构体系所存在的弊端日趋明显化;面对这些问题,结合国外住宅产业化的成功经验,我国建筑行业再次掀起了“建筑工业化”、“住宅产业化”的浪潮,在混凝土的制备、特性和应用上取得了研究和应用成果B一7;在混凝土预制装备的研究,上也取得长足的进展B-0;随着我国城镇化的快速发展,住宅需求量增加,混凝土部品部件的快速生产成为一大需求;而就我国目前而言,还存在着混凝士生产效率低、生产质量差、生产设备简单、智能化程度较低等问题叫;甚至是现有的大型智能化混凝土生产设备全依赖于国外进口2-1;因此,迫切需要研制一种能适应我国需求的混凝土构件生产装备,以利用其高效、高质量、低强度、清洁等技术优点04-16,提高我国混凝土制备水平;PC是钢筋混凝土预制件的简称,目前,国内的装配式房屋建筑已经成为大势所趋,此种建筑方式更加的标准化、机械化、自动化,pc生产线能够实现住宅预制构件的批量生产,使传统的工地现浇式分散工作,转移到工厂预制加工,然后运输到工地,很大程度的节省了人力物力,也使得建筑流程更加的简洁规范,提高工作效率;第一节、PC构件分类1、PC构件的一般分为：预制梁、预制柱、预制外承重墙板、内承重墙板、外挂墙板、预制楼板、预制叠合楼板、预制楼梯、预制内隔墙板、预制阳台板;2、建筑部品,建筑部品是指通过先进的技术将外墙装饰、保温、防水、门窗、管线、集成卫生间、整体橱柜、储物间等室内建筑部品融合在一起,并采用标准化接口、工厂化生产、装配化施工,使墙体在满足承重功能的基础上又取得了更多有效的附加值;第二节、PC生产线制作所需设备1、布料机：此设备是混凝土浇注布料设备,能够高效、优质生产出现代装配式建筑所需的各种预制构件,;2、送料车及支架：作用是将搅拌站搅拌好的混凝土材料输送给布料机;3、振动台：作用是将布料机摊铺在台车上模具内的混泥土振捣,充分保证混泥土内部结构密实,从而达到设计强度;4、翻转台：此设备是PC生产线用于墙板垂直脱模的设备,便于产品后期的存放、运输及吊装;该设备能使墙板的脱模更快速,避免了墙板在脱模时的开裂现象；脱模后墙板使用垂直存放,能更有效的利用厂房的存放空间;5、横移车：此设备可以缩短生产线的长度,减少占地面积,同时对生产线高度的要求大大降低,可以安装在生产线任意位置,使生产线更灵活;6、刮平机：此设备将模具内振捣后的混泥土刮平,使PC板表面更加平整、光滑;7、养护窑：此设备用于PC板的静止养护,可以自动进板和出板,自动化程度很高,节省场地;养护窑围档：将养护窑保温板围住,确保PC 件在一个密闭的空间内,并确保温度不散失;8、墙板楼板运输车和工装架：用于在生产线上整体转运墙板或者楼板成品;综合工装架是配合墙板楼板运输车使用;9、整体运输架和存放架：整体运输架用于整体吊装PC板,避免多次装卸造成损坏,大大提高装车效率;存放架用来存放墙板;第三节、智能PC构件自动生产线工艺分析大型智能PC构件自动生产线的流线包括：托盘流线、边模流线、钢筋流线、混凝土流线、信息和控制流线等;托盘流线是生产线的主线,该流线上布置了生产线上的大部分工艺过程,包括托盘清洗、划线、置模、钢构放置、预埋件放置、混凝士布料、密实抹平、混凝土养护、脱膜等工序;除了托盘清洗和划线工序外,托盘上的其余工艺都有边模的参与;因此,边模流线也是生产线重要的物质基础;钢筋流线包括钢筋矫直、切断、捆扎或焊接、钢构成型、机械手放置、混凝士布料、密实抹平、养护、脱膜、混凝土运至仓库等工序路线;混凝土流线包括物理储存、配料、搅拌、混凝土布料、密实抹平、混凝土养护、脱膜和混凝土运至仓库等工序路线;信息和控制流线是实现PC构件生产线各个工艺过程的经络,包括配料搅拌信息与控制、布料密实信息与控制、混凝土养护信息与控制、机械手划线置模信息与控制等;中央控制系统用于监控和控制整个流水线循环过程,对托盘的运动过程进行有效的安排和控制,对所有运行数据和运输过程实现优化,并能够实现故障信息自动检测和传输,通过远程维护模块进行实时分析和排除;所有信息都汇至中央控制中心,并由中央控制中心发出指令控制生产线沿途各个工艺;中央控制系统可划分为若干个智能体,再把多个单智能体组成一个智能群体,并使各智能体能够有效地协作协调;依据实际混凝士预制机构控制系统的工艺要求和功能,在智能体辨识和建模的基础上,采用集中和分布相结合的异构混合型方式构建基于多智能体的混凝士预制机构控制系统结构模型;多智能体协同控制系统在有限时间和资源的约束下,可解决任务调配、动作协调、化解冲突等协作协调问题;基于多智能体的混凝士预制机构控制系统,可分析各智能体行为之间的相互影响程度,定位各智能体之间的相互约束条件,满足每个智能体对其他相关智能体的解耦或补偿的期望要求,并建立相应的协作、协调机制或方法;与传统混凝土加工工艺相比,大型智能PC构件自动化生产线具有工艺设备水平高、全程自动控制、操作工人少、人为因素引起的误差小、加工效率高、后续扩展性强可根据需求进行更改与扩展等优点;大型智能PC构件自动化生产线可实现系统化、智能化、自动化;从原料处理+钢筋网加工-+PC循环生产一养护存储,期间各部件工作环节具有非常强的耦合性,系统工作协调性好,可完成高质量大型混预制构件的高效生产;大型智能PC构件自动生产线的关键设备图1是一种大型智能PC 构件自动化生产线示意图;该成套设备技术生产线包括:原料处理区,主要有原料储存堆放、配料、计量、输送、搅拌等设备;钢筋网加工区,主要有自动化钢筋加工设备、焊接设备、自动钢筋配置和摆放机械手等;PC循环生产区,主要有托盘循环设备、托盎清洁装置和脱模剂喷洒装置、标绘器、置模机械手和拆模机械手、混凝土布料机喂料机及密实装置、翻转装置、垛架和提取设备、抹平装置、倾卸装置等设备;养护储存区,主要有混凝土养护设备分布式养护室、堆放和储运等设备;中央控制区,包括绘图、置模控制、钢构加工控制、配料搅拌控制和养护控制等;1托盘循环设备托盘由一个喷漆的抗振焊接钢结构和一个表面经抛光打磨的平面模板组成;在从托盘清洁直到PC构件固化、向外运输的整个过程中,模板托盎是作为PC构件的载体,在工作站之间移动,直到完成构件生产的各个生产步骤,如图2所示;托盘循环设备主要在循环流水线上以不同的自动化程度完成PC构件的生产,如复合楼板、双层保温墙体、实心墙体、轻质混凝土墙体和三明治夹心墙体以及外挂墙板;托盘循环通过各个工作站,直到制成混凝土构件;托盘物流工艺优化是托盘循环设备的一项关键技术,是在保证混凝土构件生产质量的前提下,获得最高的生产效率,即整个混凝土预制件物流生产过程所需时间最短;其中,所需时间除了各工作站生产加工时间外,还有托盘在各个工作站之间的运行时间和托盘循环系统的空间布置优化,使各个工序之间紧凑但互不干涉是整个系统空间布置优化的原则;(2)托盘清洁装置和脱模剂喷洒装置喷油装置用于将脱模剂喷洒在模板托盘的平面上,可以在整个模板平面或仅在用来制作PC构件的那部分平面上喷洒脱模剂;有固定式和移动式两种喷油装置可以选择,分别可提供固定式或移动式的托盘清洁装置见图3;托盘清洁装置通过托盘自动循环,清洁托盘的模板平面和模板边缘的挡板;在托盘清洁过程中,先用一个可以翻转的刮板,清扫模板平面上残余的混凝土,进行粗略清洁;然后,通过侧面旋转的圆刷,清扫侧面模板;最后,通过旋转板刷再次清扫模板平面;3标绘器、置模机械手和拆模机械手标绘器主要用来完成在托盘循环设备上划定预制构件具体轮廓的工作;它可根据控制系统提供的CAD 数据,以1:1的比例把PC构件的形状与尺寸标绘在模板平面上;置模、拆模机械手主要完成边模的放置与拆卸工作;为提高自动化程度,机械手可实现从边模库中选择所需要的边模,把它们精确地放置在模板平面上,见图4;特殊的非标准化的边模填块,需要在附加工作站手工放置在模板上;拆模机械手通过扫描托盘识别出边模,把边模自动拣起;(3)自动化钢筋加工系统一条现代化的PC构件生产流水线,通常配置有自动化的钢筋加工系统见图5;钢筋加工配送中心对螺纹盘条进行自动化加工,然后根据中央电脑控制系统提供的数据,在横向和纵向,上铺设钢筋和格构梁,同时还可以铺设支撑架或者不铺设支撑架;先进的自动化钢筋加工系统提高了生产效率、优化了生产流程、提高了加工尺寸精确度,把误差率降低到最小;5混凝土布料机,混凝土布料机把混凝土浇筑到已装好边模的托盘内,布料机根据制作预制构件强度等方面的需要,把混凝土均匀地浇洒在模板上边模构成的预制构件位置内;混凝土布料机的操作,可根据所需的自动化程度采用手动式或者自动化操作;(6)密实及抹平装置：密实装置主要对在模板,上新浇筑好的混凝土进行密实,消除混凝土内部的气泡,确保混凝土良好的颗粒分布;该系统中可根据实际需要,提供水平振动式或水平振动和垂直振动组合式密实装置抹平装置见图6主要使PC构件可视面的平滑程度达到最高要求;该系统采用垂直升降机精细抹平装置,主要由一个用于粗略抹平的整平圆盘和一个用于精细抹平的翼型抹平器组成;同时,该装置带有水平矫正板精细抹平装置,主要配合外部振动器,根据需要将混凝土层振动密实后,进行进一步抹平;7垛架和提升设备：模板托盘浇筑好混凝土后被运送到养护架进行固化,预制件的堆垛通过全自动电脑控制的堆垛机械和提升设备进行;为了最优化利用车间面积,模板托盘叠放在养护垛架内,模板托盘通过堆垛机械和提升设备,运至到所需的架层,运入或运出;混凝土构件经过固化后,从养护架设备中运出,由提升横梁把固化好的构件从模板托盘中取出;根据构件类型,以水平或垂直状态提取构件;8倾卸装置及移动架：利用倾斜装置把固化好的预制构件以垂直状态从模板托盘上卸出,以便于运输到安装工地;根据需要可选择具备向下移动功能的倾卸装置;移动架用于从模板托盘中提取已拆下模板的预制构件,移动架可将单个预制构件或已装入运输用框架的预制构件移至露天仓库;9养护室：采用分布式养护室,可实现系统化、智能化、自动化,为成套设备混凝土标准养护提供条件,其结构示意图如图7所示,且具有如下功能:①养护室：应用环行管道微孔送风和管道送雾,这种方式雾化密度高、雾点分布均匀,能够保证构件获得更好的养护效果;②制冷与制热设备放置在养护室外部,以避免潮湿空气对设备的腐蚀,延长设备的使用寿命、降低故障率、提高设备的可靠性;制热采用电热与热泵结合的方式,制冷系统采用变频技术;③采用高频震荡单头超声波雾化加湿器;这种设备性能稳定,可将水雾化为超微粒子,通过风动装置,将水雾扩散到空气中,具有喷雾均匀细腻、无噪音、节能、省电等优点;④养护室采用易于操作的温湿度控制器,大型智能PC构件自动生产线工艺分析;包括托盘流线、边模流线、钢筋流线、混凝土流线、信息和控制流线等;托盘流线是生产线的主线,该流线上布置了生产线上的大部分工艺过程,包括托盘清洗、划线、置模、钢构放置、预埋件放置、混凝土布料、密实抹平、混凝土养护、脱膜等工序;除了托盘清洗和划线工序外,托盘上的其余工艺都有边模的参与;因此,边模流线也是生产线重要的物质基础;钢筋流线包括钢筋矫直、切断、捆扎或焊接、钢构成型、机械手放置、混凝土布料、密实抹平、养护、脱膜、混凝土运至仓库等工序路线;混凝士流线包括物理储存、配料、搅拌、混凝土布料、密实抹平、混凝土养护、脱膜和混凝土运至仓库等工序路线;信息和控制流线是实现PC构件生产线各个工艺过程的经络,包括配料搅拌信息与控制、布料密实信息与控制、混凝土养护信息与控制、机械手划线置模信息与控制等;中央控制系统用于监控和控制整个流水线循环过程,对托盘的运动过程进行有效的安排和控制,对所有运行数据和运输过程实现优化,并能够实现故障信息自动检测和传输,通过远程维护模块进行实时分析和排除;所有信息都汇至中央控制中心,并由中央控制中心发出指令控制生产该中央控制系统可划分为若干个智能体,再把多个单智能体组成一个智能群体,并使各智能体能够有效地协作协调;依据实际混凝土预制机构控制系统的工艺要求和功能,在智能体辨识和建模的基础上,采用集中和分布相结合的异构混合型方式构建基于多智能体的混凝土预制机构控制系统结构模型;多智能体协同控制系统在有限时间和资源的约束下,可解决任务调配、动作协调、化解冲突等协作协调问题;基于多智能体的混凝士预制机构控制系统,可分析各智能体行为之间的相互影响程度,线沿途各个工艺;能定位各智能体之间的相互约束条件,满足每个智能体对其他相关智能体的解耦或补偿的期望要求,并建立相应的协作、协调机制或方法;第四节、建筑产业转型期随着房地产经济进入下半场,城市土地成为稀缺资源,建筑行业也面临着从粗放式增长向绿色环保、更为高效的方式升级;目前建筑业房屋建筑新开工面积约每年50亿平方米,这样的数据已到“峰顶”,未来会逐步下调,另一方面,有数据统计我国每年因新建、拆除、装修等产生的建筑垃圾约为15.5亿－24亿吨,房地产行业在中国碳排放量中大概占到40%以上;因此,绿色环保节能减排成为建筑行业必须要面临的一大难题; 业内有个词叫智能装配式建筑,即通过框架式的工厂化制造、装配化施工,在缩短建造周期的同时实现提高效率和节能环保的目的;据业内人士介绍,相比传统建筑方式,智能装配式建筑所需要的劳动力能够减少至少30%以上,总工程的施工期也可以缩短30%,建筑垃圾可以减少80%以上;但这一产业在我国属于刚刚起步的阶段,普及率并不高;根据公开的数据显示,我国装配式建筑占新建建筑面积仅3%左右,但这一数据在日本和美国的占比则高达90%;目前国内仅碧桂园、万科等少数几家地产公司在布局这一领域;为了推动装配式建筑在全国的发展,2016年9月,国务院办公厅印发关于大力发展装配式建筑的指导意见提出,力争用10年左右的时间,使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%,其中2020年力争要达到15%以上;随着各地落地细则的出台,行业的发展步入到政策红利期;北京市落地政策的目标明确规定,到2018年,实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到20%以上,到2020年,实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%以上；上海市的政策目标是在“十三五”期间,全市装配式建筑的单体预制率达到40%以上或装配率达到60%以上；而广东省的落地政策中,明确提出到2020年装配式建筑占新建筑的比例达15%,到2025年,珠三角城市群装配式建筑占新建筑面积比例达35%以上;此外,江苏、浙江、湖北、山东、湖南、四川等省市也都相应出台了各地的落地政策;这并非一件易事;因此与各地政策一齐落地的还有相应的补贴政策;比如北京就针对采用装配式建筑并符合事实标准的予以财政奖励；上海则按照一定的比例进行单位面积的补贴,每平米的补贴为100元；广东省的补贴则是以项目为单位,符合条件的最高单项资助金额不超过200万元;在政府层面的鼓励下,过去十几年发展不温不火的装配式建筑迎来一轮新的风口;据前瞻产业研究院测算,2020年我国装配式建筑市场规模将超过2万亿元,2025年将达到4.7万亿元;第五节、建筑产业升级科技支持实际上,智能装配式建筑工程的系统特点决定了装配式建筑的发展必须要求全产业链协同,从设计、生产、施工到交付等环节都与原有的建筑体系不太一样;碧桂园是国内较早进入这一领域的企业,其创新研发的SSGF高质量建造体系,不仅仅只局限于装配领域,还将现浇优势结合起来,从工法、管理、技术和材料等方面全面实现产业升级;根据其官方的介绍,SSGF是指的“Safe&share安全共享”“Sci-tech科技创新”“Green绿色可持续”“Fine&fast优质高效”,其以装配、现浇、机电、内装等工业化为基础,整合了包括分级标准化设计、模具空中化装配、人工智能化应用、全穿插施工管理和现场一体化装修等技术,使得主体修建能够与装修工程分楼层同步推进;来看看这背后究竟运用了哪些“黑科技”的建造技术;首先是高精度工艺体系的运用;这也是SSGF建造科技的基础;其采用铝合金模版工艺加混凝土浇筑成型,能够实现工厂标准化的生产,每建完一层楼就通过智能爬墙向上移动,大大提升建筑质量、效率的同时,也解决了内外墙抹灰的问题,消除空鼓开裂等质量隐患;其次是装配式施工体系;在工地上,不仅看不到脚手架、搅拌机等,更看不到成堆的沙石、砖块、钢筋水泥等建筑材料,其楼板、楼梯等建房所需的大部分构件都在工厂造好,运送到施工现场进行拼接和浇筑,大大提高施工效率的同时更多的解决了环保问题,建筑垃圾也变少了;此外,现场的大门、围墙、防护栏杆、楼梯、材料堆放区等临时设施都可以拆卸,多次循环使用,颇有一些汽车流水线的感觉;第三是穿插施工体系;一般来说,传统的建筑方式是等主楼完成封顶以后再进行精装修,以27-29层高层洋房为例,交付周期为25个月;但SSGF体系中,主体施工时,预制内墙板、门窗、栏杆、给排水、电路照明、室内装修等同步流水作业;熊出墨请注意在现场看到,房子修建到20层的时候,17楼已经开始装修了,同样以27-29层的高层为例,工期可以缩短8-10个月;在科技的加持下,碧桂园率先在行业内组织“全天候工地开放”,在工程进度、技术条件等达到开放条件后,接受客户、准业主、业主预约全天候到工地看实体质量,打破了传统楼盘只能参观样板间的买房方式,可以去工地先看再买;第六节、结语随着政策的推动和技术的进一步成熟,一场围绕建筑产业的升级军备赛也开始上演;毕竟,在这样一个更集中和周期更长的行业来说,谁能抢占先机谁就更有可能占领这一市场;与传统混凝土加工工艺相比,大型智能PC构件自动化生产线具有工艺设备水平高、全程自动控制、操作工人少、人为因素引起的误差小、加工效率高、后续扩展性强可根据需求进行更改与扩展等优点;大型智能PC构件自动化生产线可实现系统化、智能化、自动化;从原料处理一钢筋网加工-+PC循环生产一养护存储,期间各部件工作环节具有非常强的耦合性,系统工作协调性好,可完成高质量大型混凝士预制构件的高效生产;。
