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建筑工业化背景下建筑构部件工厂化生产的可行路径设计

作者:鸿运手机版登陆 更新时间:2015年10月26日 21:11:14

摘要:从微观、中观、宏观三个层面,分析当前建筑构部件工厂化生产中存在的问题;从工业化建筑产品的形成机理和建筑产业链角度,提出解决当前问题的可行路径。设计与构部件工厂化生产的匹配、构部件工厂化生产与装配化施工的匹配,以及企业构部件生产工艺技术的完善,可有效解决构部件工厂化生产中存在的技术问题。通过企业战略决策、适度的产业集聚、配套的供应链物流体系等组织方面的协同和集成,可从产业层面上解决构部件工厂化生产中的组织问题。

关键词:建筑工业化;建筑构部件;工厂化生产;可行路径

一、引言

建筑工业化是我国建筑业转型的重要举措,也是建筑业未来发展的重要方向。

近年来,我国建筑工业化取得了一定的成绩。一是远大住宅工业有限公司、上海建工集团等大型企业相继进入建筑工业化领域,并开始形成独特的建筑工业化技术体系。二是出现了宝业万华城23号楼、上海电机学院临港校区二期学生公寓楼、长沙小天城项目主流等典型建筑工业化工程,涉及公共基础设施等多种工程类型,部分产品甚至出口国外。早在2013年,远大住宅工业有限公司就将其成套工业化住宅产品出口到南美。三是建筑工业化相关的会议和展览的成功举办,扩大了建筑工业化产品的影响,提升了社会对于建筑工业化的认知。例如,2014年上海国际建筑工业化展览会吸引了国内外大量企业参与,受到民众广泛关注。四是颁布了《绿色建筑行动方案》《混凝土叠合楼盖装配式建筑技术规程》等国家和地方政策和标准体系,为建筑工业化的开展提供了政策支持。

尽管在典型企业、典型项目、社会认可、政策标准等方面有所发展,但我国建筑工业化仍然存在很多问题和障碍,与发达国家相比还存在较大差距。要推进我国建筑工业化的发展,还需要多方面的努力,其中的关键是建筑构部件工厂化生产问题。

我国建筑工业化的发展,在很大程度上受制于建筑构部件工厂化生产情况。徐升奇等的研究表明,构件尺寸和部品体系标准化是建筑工业化的技术支撑环境。张希黔等明确提出,应将构部件的创新作为推进建筑工业化的动力。然而,当前我国建筑构部件工厂化生产究竟存在哪些问题?应如何解决?这些都是有必要深入探讨的问题。

二、建筑构部件工厂化生产存在的问题

构部件的工厂化生产带来的建筑产品建设的革命性转变,建筑产品从原来在现场施工建设,变为先在工厂生产,再到现场组装。这种转变带来一系列问题,已有学者关注构部件工厂化生产中存在的问题。例如,孙剑等在研究保障性住宅建筑工业化时,发现部品生产企业少、产品类型有限、生产标准和质量不明确是关键问题。c3咙玉峰等的研究表明,我国建筑工业化过程中存在模数体系不健全、构件标准化程度不高、构件模具种类过多等问题。汪中林等在研究湖北建筑工业化时,发现存在构部件的模数与标准化等问题。基于系统科学观点,构部件工厂化生产的问题存在层次性,宜从不同层面加以把握,从而为设计构部件工厂化生产的可行路径提供依据。

(一)微观层面

1.构部件参数确定问题

当前,构部件的规格和尺寸等参数的设定具有较大的随意性,认为构部件就像汽车的零件,将建筑物分解后自然就可以得到构部件的参数,却忽略建筑物与汽车在体量等方面的巨大差别对构部件参数设定带来的影响。理论上说,构部件的参数设定应以能够在较大范围内使用为宜,而当前的现状是构部件的应用范围较窄,导致的后果是增加了工厂化生产中构件的模型的数量,较多类型的构部件使得生产企业无法组织规模化生产,陷入个体化定制的困境,即针对每一个工业化建筑产品,都需要专门的构部件,而这在构部件工厂化生产背景下是不可能实现的。

2.构部件的生产和质量无法保障

在传统建筑生产方式中,可以应用国家建筑标准规范进行质量控制和质量管理。但是,建筑构部件从现浇转化为预制生产后,预制工艺、设备性能要求、甚至是构部件需要达到的质量条件,都成为构部件生产企业的内部管理问题,缺乏国家层面的标准规范加以确定。此外,构部件工厂化生产还增加了模具制作、工厂存放、装载运输等环节,从而使得构部件的质量难以保证。

3.构部件与装配化施工技术的匹配问题

当前,构部件的工厂化生产并未完全考虑装配化施工技术的可得性。我国尚处在建筑工业化初期,装配化施工技术工艺远未成熟,技术工人水平、设备等并不能满足所有构部件的施工要求,从而导致构部件安装质量不高,影响到建筑产品的整体质量。

(二)中观层面

1.建筑构部件生产企业之间的协同问题

构成建筑产品的构部件类型复杂,除了全产业链式企业外,构部件生产企业不可能生产所有的构部件,这就需要构部件生产企业之间某种形式的协同。当前,构部件企业之间缺乏必要的协同机制,主要表现在:基本不考虑市场上相关企业的构部件生产情况,出现企业扎堆生产同一类型的构部件,或者存在某种特定的构部件无企业生产等异常现象。尽管生产何种构部件是构部件生产企业的战略选择问题,但若是企业仅仅关注自身的战略和优势,而不考虑其他企业的生产情况,则最终可能对企业自身发展乃至整个建筑工业化发展带来不利影响。

2.建筑构部件生产企业之间的集聚问题

产业经济学研究已证实,适当的产业集聚有利于发挥产品的集聚效应,提升竞争力,降低产品成本。然而目前的情况是,即使在建筑工业化发展较好的北京、上海等地,构部件生产企业的集聚程度都较低,主要表现在企业布局零散,未能形成较大规模的产业园区等。

(三)宏观层面

建筑构部件的工厂化生产属于建筑工业化产业链条的关键一环。然而,从目前来看,建筑构部件企业的生产行为既未考虑产业链上游的建筑材料生产问题,也未考虑后续的装配化施工和建筑产成品的维护问题。其典型后果是,产业链上一个环节的成功不一定导致整个产业链的成功,但一个环节的失败则必然给整个产业带来消极影响。而从建筑产业价值链的角度看,构部件的工厂化生产基本上忽略了上游的市场需求因素,同时也忽略了销售环节的价值增值问题。

三、建筑构部件工厂化生产的可行路径设计

分析表明,当前建筑构部件工厂化生产中存在的问题实际上是技术和组织问题。可行的解决路径是,从工业化建筑产品的形成机理和建筑产业化角度人手,分析构部件工厂化生产的核心议题及关键要素,从中找到消解当前困境、推动建筑工业化发展的有效方法。

(一)从工业化建筑产品的形成机理看

建筑产品的形成包括设计、构部件生产、装配化施工三个基本阶段。建筑工业化能够较大程度实现设计施工一体化,而构部件生产在其中处于承上启下的地位。从这个角度看,构部件工厂化生产的关键技术问题是通过设计与构部件生产的匹配、构部件生产与装配化施工的匹配,实现从设计到施工的无缝链接。构部件参数的合理确定是构部件工厂化生产的前置性条件,在很大程度上取决于设计标准化程度。理论上说,设计标准化并不是要求设计的产品千篇一律,而是指在构部件的层面上,达到一定的标准化程度。

要实现设计与构部件工厂化的匹配,其技术路线是:第一,应用系统分解结构技术(EBS)、工作分解结构技术(WBS)对多种典型建筑结构进行分解,得到建筑构部件清单。第二,根据构部件的适用范围,将其划分为适用于所有建筑类型的通用构部件、适用于多种建筑类型的多用构部件、仅适用于特殊建筑类型的专用构部件。第三,根据构部件的特性,从是否满足大规模生产要求、工厂化生产是否能够达到预期质量两个条件,判断特定构部件的生产形式,对于在工厂化生产、存放、运输等环节易发生质量问题的构部件,一般采取现浇方式。第四,设计建筑产品时,根据建筑结构特点和现有模数标准,采用通用性程度较高的构部件,无论是常规建筑结构还是异形建筑结构,均可较好实现设计与构部件工厂化生产的匹配。构部件工厂化生产与装配化施工的匹配,从技术角度看,需要适应现有的装配化施工技术,对企业已形成专有施工技术,或已颁布相应施工技术规范的构部件,可以实行工厂化生产;从组织角度看,构部件工厂化生产与现场装配化施工,可通过工厂现场一体化,或工厂现场两阶段的集成形式有机结合,实现组织上的匹配。

(二)从建筑产业化的角度看

构部件工厂化生产企业在产业链中处于关键地位,构部件生产企业需要在产品方案、选址及空间布局等多方面作出科学决策,以消解当前存在的问题。第一,是生产什么、生产多少、怎么生产的决策问题。构部件工厂化生产企业首先在满足工厂化生产的构部件清单中选择产品,对建筑工业化企业,一般应以自身从事的主要建筑类型为主,而后根据市场需求决定构部件的生产规模,通过企业技术研发一套构部件生产的工艺流程,参照现有建筑工程相关标准规范开展生产活动,特别需要加强现浇生产中没有的模型制作、成品堆放和装车运输等环节的质量控制和产品保护。第二,构部件工厂的选址问题。建筑构部件不同于一般产品,为保证质量、降低成本,构部件企业应建立面向销售市场和区域的生产基地,根据构部件在建筑工业化产品中的定位,就近靠近同类厂家。特别是构部件之间存在互补关系的生产企业,可以适当集中,形成专业产业园区,同时构建较为完整有效的物流体系,确保构部件产品到施工现场的通道畅通。比如,对钢结构住宅,合理选择是构建RFD建造基地模式,同时以其为核心构建供应链物流体系。

在我国处于建筑工业化初级阶段的背景下,构部件工厂化生产企业一个较好的战略选择是抓住目前的发展机遇,在建筑产业链上进行纵向一体化,构建涵盖从产品材料、构部件生产再到装配化施工的全产业链的构部件生产企业,从而实现建筑产业价值最大化。

四、结论

构部件的工厂化生产对我国建筑工业化发展意义重大。设计与构部件工厂化生产的匹配、构部件工厂化生产与装配化施工的匹配,以及企业构部件生产工艺技术的完善,可以有效消解构部件工厂化生产中存在的技术问题。而通过企业战略决策、恰当的产业集聚、配套的供应链物流体系等组织方面的协同和集成,可从产业层面上消解构部件工厂化生产中的组织问题。当然,推进我国建筑工业化的发展是一项复杂的系统工程,本研究只是对构部件工厂化生产问题进行的初步探讨,以期起到一定的参考作用。
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