嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用分析

劉雙飛 （安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 前言

國家大力推廣建筑產(chǎn)業(yè)化，積極給予裝配式產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)基地政策和資金扶持，促進(jìn)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型與發(fā)展，因此市場涌現(xiàn)了一大批裝配式建筑企業(yè)，從事裝配式設(shè)計、生產(chǎn)、安裝等各環(huán)節(jié)及全流程工作，建筑工業(yè)化快速發(fā)展，與此同時，建筑數(shù)字化、智能化也受到重視。PC 工廠生產(chǎn)過程中，構(gòu)件BOM 信息統(tǒng)計、模具生產(chǎn)、鋼筋下料、模具組模、鋼筋綁扎、預(yù)埋件安裝、混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)、拆模、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲存、出廠、安裝等環(huán)節(jié)的信息協(xié)同與共享是工程管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，如何打通裝配式項(xiàng)目的設(shè)計、生產(chǎn)、物流等環(huán)節(jié)間信息共享，實(shí)現(xiàn)多個不同層級的高效協(xié)同和可視化管理，提高公司多層級管理能力是裝配式生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問題。

傳統(tǒng)的線下管理方式已經(jīng)不能滿足大型PC 工廠的生產(chǎn)需求，尤其是幾萬、十幾萬、幾十萬數(shù)量級的構(gòu)件BOM 數(shù)據(jù)、鋼筋下料、模具生產(chǎn)、生產(chǎn)檢查、統(tǒng)計、堆場管理、出庫等工作，存在如數(shù)據(jù)難以統(tǒng)計整理、計劃協(xié)調(diào)困難、進(jìn)場時間無法滿足施工計劃需求，構(gòu)件設(shè)計變更等各種因素，影響生產(chǎn)效率及質(zhì)量管理，采用線下溝通處理問題存在信息傳遞、處理緩慢，溝通不便、無法留存具體記錄等缺點(diǎn)[1]。

為有效解決PC 工廠線下管理方式的弊端，提高建筑信息化水平，構(gòu)建嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理平臺，集成信息化、數(shù)字化、BIM 和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高信息溝通效率，提升生產(chǎn)管理效率，促進(jìn)PC 構(gòu)件生產(chǎn)行業(yè)和建筑業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展是裝配式工業(yè)化、數(shù)字化、智能化發(fā)展不可或缺的一部分[2-6]。

2 嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)特點(diǎn)

①多工廠、多項(xiàng)目、多層級信息化管理

嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)支持多工廠、多項(xiàng)目、企業(yè)級信息化管理，集成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、管理流程、決策分析等信息，實(shí)現(xiàn)不同層級的高效協(xié)同和可視化管理，提高公司多層級管理能力，具備基于工廠層面和公司層面（多工廠）的決策支持和分析預(yù)警?；谏a(chǎn)過程進(jìn)行流程化管理，實(shí)現(xiàn)庫存管控、物料管控、進(jìn)度管控、質(zhì)量管控和成本管控，促進(jìn)工廠精細(xì)化管理，規(guī)范化管理裝配式項(xiàng)目的合同、設(shè)計、生產(chǎn)、堆場、施工、進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本和風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化，優(yōu)化項(xiàng)目管理和業(yè)務(wù)管理。

②實(shí)現(xiàn)基于BIM 的深化設(shè)計、生產(chǎn)管理集成

嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)直接接收BIM 設(shè)計數(shù)據(jù)，如構(gòu)件類型和數(shù)量，以及構(gòu)件的基礎(chǔ)信息和各種詳圖，包括構(gòu)件的鋼筋、預(yù)埋件等組成信息，自動匯總生成構(gòu)件BOM 清單，快速統(tǒng)計物資需求計劃。

③集成性、擴(kuò)展性、兼容性

嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)基于SOA 框架，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)構(gòu)件、接口組件和其他異構(gòu)系統(tǒng)的集成，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和兼容性，車間智能化設(shè)備統(tǒng)一集成聯(lián)網(wǎng)接入嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車間智能化設(shè)備的單機(jī)智能控制、多機(jī)協(xié)調(diào)聯(lián)動控制。同時，管理系統(tǒng)支持用戶二次研發(fā)，滿足企業(yè)在不同階段對精細(xì)化管理的需求，支持和其他系統(tǒng)的集成，如財務(wù)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)公司層面的信息化集成應(yīng)用，便于公司內(nèi)部的信息化管理。

④信息共享

嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)對PC 構(gòu)件工廠全生產(chǎn)流程和裝配式項(xiàng)目全生命周期進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)基于BIM 的裝配式建筑全流程集成應(yīng)用，BIM 模型在建筑的全生命周期和多參與方之間共享，實(shí)現(xiàn)在裝配式項(xiàng)目的設(shè)計、生產(chǎn)、物流等階段之間信息共享。

3 嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)組成

嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)包含項(xiàng)目管理、合同管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、成品管理、物流管理、施工管理、工程管理、材料管理、成本管理、設(shè)備管理等模塊，基于項(xiàng)目進(jìn)程進(jìn)行全流程的信息化管控，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量追溯，如圖1所示。

圖1 嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)主頁面

嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和兼容性，預(yù)留外端設(shè)備接口，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和軟件聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建公司數(shù)字化管理平臺。內(nèi)部深化設(shè)計軟件PKPM-PC 與嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，直接對接BOM 清單、構(gòu)件圖紙、構(gòu)件鋼筋配料表及鋼筋大樣圖以及三維BIM 模型；設(shè)備管理模塊聯(lián)連接車間各類智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)線智能化管控；專業(yè)化財務(wù)軟件接入成本管理模塊，提供專業(yè)化業(yè)務(wù)的平臺集成服務(wù)。通過嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)公司、PC 廠、生產(chǎn)線各層級的信息化集成管理，實(shí)現(xiàn)公司層面的信息化集成應(yīng)用。

4 嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用

企業(yè)生產(chǎn)主要基于項(xiàng)目開展，工作流程如圖2 所示，現(xiàn)以安徽建工嘉和建筑工業(yè)有限公司某項(xiàng)目進(jìn)行管理系統(tǒng)應(yīng)用展示。

圖2 基于智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要工作流程圖

4.1 深化設(shè)計、模具設(shè)計

根據(jù)項(xiàng)目圖紙，利用PKPM-PC 軟件進(jìn)行裝配式拆分深化設(shè)計，同時進(jìn)行水電等預(yù)埋布置，如圖3 所示。設(shè)計師完成深化設(shè)計，軟件生成生產(chǎn)圖紙、BOM 清單以及三維模型等，嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)直接對接相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)，自動打印構(gòu)件二維碼標(biāo)簽，同時進(jìn)行模具設(shè)計，生成模具加工BOM，導(dǎo)入生產(chǎn)管理系統(tǒng)。項(xiàng)目相關(guān)統(tǒng)計信息見表1，其中，構(gòu)建數(shù)量19667 個，總體積10456.80m3，各類預(yù)埋件131277 個。由于項(xiàng)目復(fù)雜程度較高、規(guī)模較大，深化設(shè)計完成后，預(yù)制構(gòu)件數(shù)量、預(yù)埋件數(shù)量及相關(guān)種類、類別的分類統(tǒng)計工作需要消耗大量的人力物力，效率不高，采用嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)對接設(shè)計數(shù)據(jù)，系統(tǒng)直接完成構(gòu)件、預(yù)埋件相關(guān)數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計整理工作，大大提高了工作效率。

表1 項(xiàng)目基本信息表

圖3 嘉和工業(yè)-PC深化設(shè)計

4.2 鋼筋下料、模具加工

物資設(shè)備部根據(jù)嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)發(fā)布的材料需求，依照材料的種類、數(shù)量等進(jìn)行采購、備貨和準(zhǔn)備。生產(chǎn)線接收鋼筋、模具等加工信息，根據(jù)排產(chǎn)計劃，向物資設(shè)備部提請材料取貨，智能化設(shè)備根據(jù)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)分配的加工圖紙進(jìn)行鋼筋下料、模具加工等作業(yè)。

4.3 PC生產(chǎn)線生產(chǎn)

模具加工完成后擺渡至生產(chǎn)線模臺，進(jìn)行劃線組模作業(yè)，嘉和工業(yè)智慧工廠管理系統(tǒng)控制模臺清掃機(jī)，實(shí)現(xiàn)模臺自動化快速清理，必要時進(jìn)行人工補(bǔ)充清理。模具清理干凈后進(jìn)行劃線、布模，劃線機(jī)接收系統(tǒng)構(gòu)件幾何形狀數(shù)據(jù)，自動繪制構(gòu)件、門、窗等輪廓線和預(yù)埋件位置線，布模機(jī)器人根據(jù)布模信息，自動取模、布模，按照設(shè)計要求依次拼裝，模具拼接處應(yīng)拼接嚴(yán)密、無間隙，以免漏漿。確認(rèn)無誤后進(jìn)行鋼筋、預(yù)埋件安裝，混凝土澆筑、振搗，構(gòu)件養(yǎng)護(hù)等作業(yè)。生產(chǎn)中實(shí)時查看項(xiàng)目生產(chǎn)進(jìn)度，如圖4，根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)度安排調(diào)整構(gòu)件生產(chǎn)，同時，智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)質(zhì)量模塊負(fù)責(zé)件全生命周期追溯性質(zhì)量管理。通過手持移動端進(jìn)行生產(chǎn)過程信息采集，通過二維碼標(biāo)簽對構(gòu)件全生命周期進(jìn)行管理，尤其針對隱檢、成品檢、入庫、裝車等核心環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤記錄和管控，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件全生命周期追溯性質(zhì)量管理。

圖4 項(xiàng)目形象進(jìn)度

4.4 構(gòu)件運(yùn)輸、安裝

根據(jù)合同約定、現(xiàn)場要貨計劃及排場生產(chǎn)情況，基于嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)物流管理模塊制定相應(yīng)的發(fā)貨計劃，進(jìn)行構(gòu)件出庫管理，施工管理模塊進(jìn)行現(xiàn)場安裝管理。

4.5 成本管理

智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)成本管理模塊對構(gòu)件生產(chǎn)全過程進(jìn)行成本管理，對生產(chǎn)的每一環(huán)節(jié)進(jìn)行成本把控，自動進(jìn)行成本核算，各環(huán)節(jié)成本構(gòu)成更直觀可靠，通過分析各環(huán)節(jié)的成本構(gòu)成及成本動因，并有針對性地采取相應(yīng)措施，降低各環(huán)節(jié)成本，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

4.6 數(shù)字化集成管理平臺

智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)采用擴(kuò)展性系統(tǒng)框架，采用基于服務(wù)的SOA 架構(gòu)技術(shù)搭建，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)構(gòu)建、接口組件和其他異構(gòu)系統(tǒng)的集成，增強(qiáng)平臺的兼容性和擴(kuò)展性，支持裝配式設(shè)計和裝配式施工等業(yè)務(wù)集成。預(yù)留外端設(shè)備接口，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和軟件聯(lián)網(wǎng)，接入廠區(qū)智能生產(chǎn)設(shè)備、實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)、財務(wù)軟件、設(shè)計軟件，配套合同管理系統(tǒng)、會議系統(tǒng)和辦公OA，共同構(gòu)建公司數(shù)字化集成管理平臺。

5 結(jié)論

嘉和工業(yè)智慧工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)集成信息化、BIM 和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，面向多裝配式項(xiàng)目、多構(gòu)件工廠，針對構(gòu)件工廠全生產(chǎn)流程和裝配式項(xiàng)目全生命周期進(jìn)行管理，加強(qiáng)了管理的可視化和精細(xì)化，從而減少項(xiàng)目風(fēng)險、降低構(gòu)件成本、優(yōu)化庫存、提高工廠生產(chǎn)效率和應(yīng)變能力、優(yōu)化工廠管控流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)基于BIM 的裝配式建筑全流程集成應(yīng)用，BIM 模型在建筑的全生命周期和多參與方之間共享，打通裝配式項(xiàng)目的設(shè)計、生產(chǎn)、物流等階段，使多個階段之間信息共享。