装配式建筑建造过程计划与控制研究

装配式建筑建造过程计划与控制研究

装配式建造是一项复杂的系统工程,其生产系统本身与社会环境系统存在复杂的交互作用,由此导致的诸多不确定性因素将直接或间接地影响着装配式建造目标的实现。大量的装配式建筑实践结果表明,由于缺乏有效的计划与控制,在推行装配式建筑的过程中出现了诸多问题,如质量新通病、成本增量多、装配进度慢等。可见,在建筑业管理思想落后的情况下,依靠简单地引进先进的工业化技术不能从根本上推动建筑业生产力的变革。为改善装配式建造现状,确保装配式建造计划与控制目标的实现,研究适用于装配式建造计划与控制的方法以及支撑系统是至关重要的。

因此,本文将精益和并行工程理论与方法引入装配式建筑,在适用性分析之后提出两者结合应用于装配式建造的实施框架,以建造过程为主线,研究装配式建造计划与控制的新方法,借助建筑信息模型(BIM)的有利支撑,研发装配式建造计划与控制系统。首先构建了适用于装配式建造的理论体系。分析精益与并行工程理论的相互作用,提出两者应当相互融合的必要性与意义,并借助BIM来支撑和完善精益和并行工程理论,使其能够在实践中推广应用,分别分析BIM的核心功能对精益和并行工程的支撑作用,在此基础上构建了适用于装配式建造的理论体系。结合装配式建造面临的问题,探讨理论体系对改善装配式建造计划与控制的作用,并基于此理论体系提出了解决这些问题的具体方法框架。

其次识别了装配式建造计划与控制的关键成功因子。建立了装配式建造计划与控制影响因素的分析模型,基于此分析模型,从装配式建造包含的建造过程、建造组织、建造技术三个维度,以及供应链的角度来分析影响装配式建造计划与控制的潜在因素。在此基础上,筛选出初始影响因素,设计调查问卷,以中国的装配式建造为背景与调研对象,开展针对装配式建造计划与控制关键成功因素的定量实证研究。根据研究结果,提出通过上文构建的理论体系可以改善这些因子对装配式建造计划与控制的影响。

再次从微观层面定量分析了精益理论在装配式建造计划与控制中的作用。建立预制构件预制构件混流生产计划的数学模型,提出采用全局搜索与优化方法即遗传算法对该问题进行编程求解的方法。由于生产工序存在可变性,因此提出预制混凝土构件精益生产系统,建立预制构件生产过程的模型,并进行仿真模拟,对生产过程中关键参数监测,对生产性能进行统计分析,以检验所提出的预制混凝土构件精益生产系统的有效性。证明了预制混凝土构件精益生产系统对减少构件循环时间,减少可变性对生产的影响,节约成本等方面的作用。

最后研发出基于BIM的装配式建造计划与控制系统。建立了装配式建造功能模型,分析了装配式建造从设计、生产、物流到装配的主要功能模块及其系统分解。通过依赖结构矩阵对装配式建造主要活动集进行优化,并基于上游演化度和下游灵敏度的概念分析了装配式建造中采用并行工程的策略。对主要过程进行场景描述和对象状态转变网络分析,以识别出场景和对象相关的信息流,构建基于BIM的装配式建造计划与控制系统来支撑精益与并行工程,最后结合实际案例实现该系统的原型并介绍其主要功能。

本研究通过构建装配式建造计划与控制理论体系,并在理论体系指导下研究符合装配式建造的计划与控制方法与基于BIM的装配式建造计划与控制系统系统,可以指导装配式建造的各个过程的活动计划优化与控制、促进参与方的沟通与协调、信息共享,本研究为建立更为完善的装配式建造计划与控制体系提供参考。