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用無極焊網(wǎng)機和工大銀豐智能識圖軟件解決：中科協(xié)發(fā)布的2022“如何通過標準化設(shè)計，自動化生產(chǎn)，機器人施工和裝配式建造系統(tǒng)性解決建筑工業(yè)化和高能耗問題？”重大科學問題研討會在天津舉行

  2022年8月20日，關(guān)于用無極焊網(wǎng)機和工大銀豐智能識圖軟件解決：中科協(xié)發(fā)布的2022“如何通過標準化設(shè)計，自動化生產(chǎn)，機器人施工和裝配式建造系統(tǒng)性解決建筑工業(yè)化和高能耗問題？”重大科學問題研討會在天津銀豐舉行。

    高校、企業(yè)攜手，科技經(jīng)濟深度融合發(fā)展創(chuàng)變未來。河北工業(yè)大學智慧基礎(chǔ)設(shè)施研究院副院長黃軼淼，天津市銀豐機械系統(tǒng)工程有限公司總經(jīng)理丁國民，副總經(jīng)理梅曉彬、劉利建，技術(shù)經(jīng)理郝瑞彬參加了會議。              

    河北工業(yè)大學智慧基礎(chǔ)設(shè)施研究院副院長黃軼淼受馬國偉副校長委托，向會議的召開表示祝賀。他強調(diào)，智能制造是指采用自動化加工設(shè)備和管理軟件，實現(xiàn)產(chǎn)品智能化的生產(chǎn)、存儲、發(fā)運。管理軟件包括：智能識圖、MES、數(shù)字孿生系統(tǒng)，綜合應用人工智能、圖像識別、數(shù)字孿生、自動化控制等科技前沿技術(shù)，結(jié)合自動化生產(chǎn)線實現(xiàn)智能制造。

    在PC構(gòu)件成本中，改善成本主要有兩種方式：1.優(yōu)化裝配式設(shè)計，可顯著降低PC構(gòu)件的直接生產(chǎn)成本和運輸費；2. 規(guī)?；?/span>、自動化生產(chǎn)可有效降低PC構(gòu)件的間接生產(chǎn)成本、直接生產(chǎn)成本和運輸費，提高企業(yè)的盈利能力。

    目前的PC工廠生產(chǎn)管理軟件利用水平低，沒有采用相應的軟件減少技術(shù)人員，管理人員，用人工拆圖，畫圖，手工錄入BOM編碼，鋼筋手工翻樣等，增加管理成本等行業(yè)痛點。  

    丁國民首先代表承辦方對會議召開表示熱烈祝賀。他強調(diào)，在科技創(chuàng)新蓬勃發(fā)展的浪潮下，校企合作的產(chǎn)業(yè)協(xié)作模式，在推動高科項目落地、高校成果轉(zhuǎn)化等方面展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。

    2022年5月23日，國務院召開常務會議指出，在堅持“房住不炒”的基礎(chǔ)上，支持各地從當?shù)貙嶋H出發(fā)完善房地產(chǎn)政策，支持剛性和改善性住房需求，優(yōu)化商品房預售資金監(jiān)管，促進房地產(chǎn)市場平穩(wěn)健康發(fā)展。受疫情影響，各行各業(yè)都不景氣，建筑業(yè)也一樣，很多人對未來信心不足。但對比其他一些國家的數(shù)據(jù)，我們來分析一下：各國人均住房面積：德國39.4平米，美國67平米，澳大利亞235平米，我國41.76平米，從人均面積上看，根據(jù)自身發(fā)展和需求，隨著人們對生活環(huán)境要求的提高，需要依然很大。一些城市的老城區(qū)改造，公建項目，路橋管廊等項目建設(shè)，建筑業(yè)還是有很大的發(fā)展空間?！?/span>十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃的2035遠景目標中明確提出“以建設(shè)世界建造強國為目標，著力構(gòu)建市場機制有效、質(zhì)量安全可控、標準支撐有力、市場主體有活力的現(xiàn)代化建筑業(yè)發(fā)展體系。到2035年，建筑業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益大幅提升，建筑工業(yè)化全面實現(xiàn)，建筑品質(zhì)顯著提升，企業(yè)創(chuàng)新能力大幅提高，高素質(zhì)人才隊伍全面建立，產(chǎn)業(yè)整體優(yōu)勢明顯增強，邁入智能建造世界強國之列，全面服務社會主義現(xiàn)代化強國建設(shè)”為裝配式建筑的發(fā)展指明了方向。

    據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2021年8月，全國規(guī)模在3萬立方米以上的預制工廠已超過1200家。目前，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑造價明顯高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，其中PC構(gòu)件成本在裝配式增量成本中占比最高，是制約裝配式建筑推廣發(fā)展的主要障礙。因此，如何降低PC構(gòu)件成本是裝配式建筑未來在全國能夠大面積推廣的關(guān)鍵所在。

PC構(gòu)件成本主要包括生產(chǎn)成本、運輸費、營銷費用、財務費用、管理費用和稅費等。與現(xiàn)澆構(gòu)件相比，PC構(gòu)件增加了工廠生產(chǎn)和物流環(huán)節(jié)。其中，生產(chǎn)成本占比最高，生產(chǎn)成本又可以分為直接生產(chǎn)成本和間接生產(chǎn)成本。直接生產(chǎn)成本主要包括材料費、人工費、模具費等；間接生產(chǎn)成本主要包括購置土地形成的無形資產(chǎn)攤銷、廠房及設(shè)備等固定資產(chǎn)折舊等費用的分攤。運輸費包含了構(gòu)件從廠家生產(chǎn)到消費者所在場地的所有運輸費用。

     造成上述四種費用較高的主要原因有：

    （1）人工費：各生產(chǎn)環(huán)節(jié)工人的人工費，包括制作人工費、鋼筋人工費、修補人工費、輔助人工費等。產(chǎn)品標準化程度低，經(jīng)常出現(xiàn)異形構(gòu)件，只能采用固定模臺生產(chǎn)，不能實現(xiàn)流水作業(yè)；PC構(gòu)件的鋼筋規(guī)格和間距不統(tǒng)一，連接部位都有外漏鋼筋，沒有采用無極焊網(wǎng)機代替人工生產(chǎn)，只采用人工綁扎，降低了工人的有效工時，從而影響了生產(chǎn)線效率；生產(chǎn)管理軟件利用水平低，沒有采用相應的軟件減少技術(shù)人員，管理人員，用人工拆圖，畫圖，手工錄入BOM編碼，鋼筋手工翻樣等，增加管理成本等行業(yè)痛點。

    （2）材料費：目前很多企業(yè)缺乏裝配式設(shè)計經(jīng)驗，只是在傳統(tǒng)建筑設(shè)計圖上進行修改，裝配式各環(huán)節(jié)認識不充分，使得在構(gòu)件生產(chǎn)過程中設(shè)計圖往往需要修改，造成原材料的浪費。

    （3）模具費：模具周轉(zhuǎn)次數(shù)低，通常鋼模具模板的厚度在6~10mm，理論上可以周轉(zhuǎn)使用200次以上。但由于標準化設(shè)計程度低，未實現(xiàn)自動化、規(guī)?；a(chǎn)，目前行業(yè)內(nèi)模具的重復使用率較低，一般行業(yè)平均在50次左右，對應模具成本高達326元/m3。

    （4）運輸費：運輸費高的原因主要有兩方面。一是設(shè)計標準化程度低導致的單車裝載率較低；二是運輸距離過遠導致的單次運輸成本較高，一般的經(jīng)濟運輸距離為100~150km。運輸距離與運輸成本大致呈線性關(guān)系，運距越遠，成本越高。

    我國PC構(gòu)件的鋼筋規(guī)格和間距不統(tǒng)一，連接部位都有外漏鋼筋，過去沒有合適的設(shè)備代替人工生產(chǎn)，天津銀豐根據(jù)市場需求，研發(fā)了無極焊網(wǎng)機，填補了世界空白，解決了中國裝配式鋼筋網(wǎng)片自動化生產(chǎn)的難題。采用無極焊網(wǎng)機和工大銀豐智能識圖軟件解決pc構(gòu)件工廠的智能制造，降低成本，把每立方構(gòu)件的鋼筋加工成本由95元，降到18.2元，每立方降低76.8元，按目前全國的1200家工廠平均年產(chǎn)3萬立方計算，每年可節(jié)約27.6億元，經(jīng)濟效益顯著。

    梅曉彬表示，用無極焊網(wǎng)機和工大銀豐智能識圖軟件解決：中科協(xié)發(fā)布的2022“如何通過標準化設(shè)計，自動化生產(chǎn)，機器人施工和裝配式建造系統(tǒng)性解決建筑工業(yè)化和高能耗問題？”，廣受各方關(guān)注，中國建筑學會建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展委員會秘書長葉明，中國建筑材料流通協(xié)會重大工程委員會秘書長于海，中建科技有限公司有關(guān)領(lǐng)導，中交四公局有關(guān)領(lǐng)導等對項目情況多次提供指導意見，對研發(fā)方向做過指導性規(guī)劃。

    為此，我們要抓緊時間多推廣項目，讓更多的項目落地，讓更多的用戶享受到新技術(shù)、新裝備為用戶帶來的經(jīng)濟效益和社會效益。

    劉利建以蘇州綠建住工科技科技有限公司、北京建工唐山工廠為例，做項目實施后的對比說明。

    一，生產(chǎn)管理軟件應用的重要性：

    一）用人工拆圖，畫圖，手工錄入BOM編碼，鋼筋手工翻樣等，年產(chǎn)6萬立方需要的人工分析。人員構(gòu)成：拆圖、畫圖等技術(shù)人員4人，MES物料編碼錄入人員3人，鋼筋手工翻樣人員2人，合計9人。

    二）利用識圖軟件，導出BOM編碼和物料信息，轉(zhuǎn)設(shè)備自動生產(chǎn)，把傳統(tǒng)的人工工作時間縮短幾十倍，自動識圖拆圖，自動導入BOM編碼，鋼筋自動翻樣。人員構(gòu)成：識圖、轉(zhuǎn)BOM編碼2人，合計2人。

    設(shè)備自動讀圖加工，生產(chǎn)、檢驗過程全部自動化，生產(chǎn)過程利用人工智能

識別檢驗，精簡了大量檢驗人員，生產(chǎn)、庫存數(shù)據(jù)管理清晰準確。生產(chǎn)流程和設(shè)備管理利用數(shù)字孿生系統(tǒng)管理，數(shù)字孿生技術(shù)是通過數(shù)字化的手段來構(gòu)建一個數(shù)字世界中一模一樣的實體，藉此來實現(xiàn)對物理實體的了解、分析和優(yōu)化。數(shù)字孿生是實現(xiàn)智能制造2025、工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、基于CPS的制造等的關(guān)鍵之一。可提前推演未來的生產(chǎn)訂單，找到痛點和問題，提前解決。數(shù)字孿生系統(tǒng)全過程管控設(shè)備，提示及時準確的生產(chǎn)信息、設(shè)備狀況、維護保養(yǎng)提醒、自動關(guān)停機等功能。

    綜上所述，每年生產(chǎn)300天，生產(chǎn)200立方，可節(jié)省7名技術(shù)和管理人員。

    二，無極焊網(wǎng)機應用的重要性：

    目前裝配式構(gòu)件鋼筋制品生產(chǎn)中，箍筋、桁架等已經(jīng)實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，但在鋼筋網(wǎng)片生產(chǎn)方面，除了蘇州綠建等極個別企業(yè)外，還都是用人工綁扎。人工綁扎成本高、勞動強度大、產(chǎn)品質(zhì)量不好控制，網(wǎng)片人工綁扎工藝與裝配式建筑的自動化生產(chǎn)要求已經(jīng)不匹配，制約著裝配式建筑的正常發(fā)展。    

    針對上述種種行業(yè)痛點，銀豐公司已經(jīng)研發(fā)出適合中國鋼筋質(zhì)量、標準要求的無極焊網(wǎng)機，技術(shù)更先進，性能更優(yōu)越?？梢宰詣痈鼡Q不同直徑的鋼筋，具有自動調(diào)直、焊接、彎曲等功能，網(wǎng)片橫筋、縱筋間距不受50mm倍數(shù)的制約，可無極調(diào)整，適合于裝配式建筑用鋼筋網(wǎng)片的全自動生產(chǎn)。具有焊接質(zhì)量好、節(jié)能減排效果顯著、工人勞動強度小、生產(chǎn)效率高等特點。

    一）無極焊網(wǎng)機加工與手工綁扎的成本對比：

    1，人工綁扎網(wǎng)片生產(chǎn)成本，我們要先設(shè)定一些參數(shù)?，F(xiàn)在，我們就按每年生產(chǎn)300天，每天生產(chǎn)200立方來計算。手工綁扎成本=鋼筋后臺下料人工費+網(wǎng)片綁扎人工費+調(diào)直、彎曲設(shè)備折舊費+電費+配件費+調(diào)直、彎曲設(shè)備維護管理費。按照這個公式推算，我們可以得到下列一組數(shù)據(jù)：

    1）鋼筋后臺下料人工費：鋼筋后臺下料采用計件的方式，計件單價為25元/立方。鋼筋后臺下料人工費=300天*200立方*25元=150萬元。

    2）網(wǎng)片綁扎人工費：計件單價為70元/立方。鋼筋綁扎人工費=300天*200立方*70元=420萬元。

    3）調(diào)直、彎曲設(shè)備折舊費：15萬*（1-5%）/10年=1.4萬元。

    4）調(diào)直、彎曲設(shè)備電費：15kwh*10h*0.725元*300天=3.2萬元。

    5）調(diào)直、彎曲設(shè)備每年配件費用：1萬元。

    6）調(diào)直、彎曲設(shè)備維護管理費：每月維護保養(yǎng)4次，每次2小時，每工時成本40元。4次*2h*40元*12月=0.38萬元。

    總合計：575.98萬元。

    2，無極焊網(wǎng)機生產(chǎn)成本，我們也按照每年生產(chǎn)300天，每天生產(chǎn)200立方計算，生產(chǎn)成本=網(wǎng)片生產(chǎn)線操作人工費+桁架、網(wǎng)片綁扎人工費+設(shè)備折舊費+電費+配件費+設(shè)備維護管理費。我們也可以得到下列一組數(shù)據(jù)：

    1）網(wǎng)片生產(chǎn)線操作人工費：網(wǎng)片機班產(chǎn)能約260張，需要2名操作工，平均日工資300元/人。網(wǎng)片機操作工人工費=300天*300元*2人*2班=36萬元。

    2）桁架、網(wǎng)片綁扎人工費：經(jīng)蘇州綠建、北京建工等單位現(xiàn)場使用調(diào)研，使用焊接網(wǎng)片，疊合板鋼筋綁扎工位只需要2人，不需要綁扎網(wǎng)片、只需要把鋼筋桁架和網(wǎng)片綁扎在一起，可將鋼筋綁扎人數(shù)控制在2人。人工費=300天*300元*2人*2班=36萬元。

    3）設(shè)備折舊費：網(wǎng)片機的設(shè)備折舊費=320萬元*（1-5%）/10=30.5萬。

    4）電費：與鋼筋綁扎時使用的鐵絲相抵扣。

    5)每年配件費用6萬元。

    6)設(shè)備維修管理費：網(wǎng)片機每月保養(yǎng)4次，每次4個工時。4次*4h*40元*1合計：109.26萬元。

    綜上所述，每年生產(chǎn)300天，單班生產(chǎn)200立方，人工綁扎成本為575.98萬元，無極焊網(wǎng)機生產(chǎn)成本為109.26萬元，使用全自動網(wǎng)片機比手工綁扎生產(chǎn)可節(jié)約466.72萬元。

    二）生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境對比

        整潔干凈的無極焊網(wǎng)機生產(chǎn)現(xiàn)場 

             雜亂的手工綁扎生產(chǎn)現(xiàn)場

    三）質(zhì)量保障    

    全自動鋼筋網(wǎng)片生產(chǎn)線加工與手工綁扎相比，質(zhì)量上更有保障是板上釘釘?shù)氖聦?。從專業(yè)實踐層面分析，鋼筋網(wǎng)片由全自動、智能化生產(chǎn)線制造而成，網(wǎng)格尺寸，鋼筋規(guī)格和品質(zhì)都得到嚴格控制，避免了人工綁扎遺漏，焊點堅固。避免了綁扎錯誤和偷工減料的情形發(fā)生。其網(wǎng)片鋼度大、彈性好、間距均勻準確、焊接點強度高，大大提高了構(gòu)件質(zhì)量。鋼筋網(wǎng)片的縱筋與橫筋形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此與混凝土粘結(jié)錨固性好，承受的載荷均勻擴散分布，明顯提高預制構(gòu)件結(jié)構(gòu)的抗震裂性能。據(jù)實際測試，道路鋪設(shè)焊接鋼筋網(wǎng)比人工綁扎網(wǎng)，能夠減少75％以上的裂縫發(fā)生。                   

    郝瑞斌強調(diào)，目前 國外知名企業(yè)應用MES系統(tǒng)已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象，自2006年以來，全球制造業(yè)在管理軟件方面的投資，MES系統(tǒng)居第二位，僅次于ERP系統(tǒng)，國內(nèi)許多企業(yè)也逐漸開始采用這項技術(shù)來增強自身的核心競爭力。IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）分析表明，2020年中國制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)軟件總市場份額達到30.9億元人民幣，年復合增長率為24.3%，較過去三年有了顯著上升。

    MES系統(tǒng)在使用時，必須把大量的BOM編碼人工錄入系統(tǒng)，增加了人工成本和使用難度，影響了MES推廣。TYF數(shù)字孿生系統(tǒng)的自動識圖導出BOM編碼到MES系統(tǒng)功能，解決了人工錄入的難題，降低了MES系統(tǒng)的使用成本，具有廣闊的市場前景。

    引自澎湃號的數(shù)據(jù)：2021年全球數(shù)字孿生市場規(guī)模在74.7億美元，換算人民幣不到500億元，還是一片藍海市場。到了2025年，預計全球數(shù)字孿生市場規(guī)模將達到264.6億美元（1684億元人民幣），有很大的市場空間。

我們選取幾個側(cè)面來看看中國的數(shù)字孿生市場潛力：

    ①智慧城市2019年，

    中國新型智慧城市規(guī)模已超過9000億元人民幣，預計到2023年市場規(guī)模將超過1.3萬億。

    ②智慧醫(yī)療2020年，中國智慧醫(yī)療行業(yè)已突破千億元大關(guān)，2021全年規(guī)模超過1200億元，預計在2022年將達1500億元以上。

    ③智慧出行2020年，中國智慧出行市場規(guī)模為3547億元，2025年預計將翻一番，達到7000億元。

    目前，美國、德國數(shù)字孿生的應用主要在國防、軍工上，中國數(shù)字孿生在智慧城市的普及率處于全球領(lǐng)先水平。由此可見，TYF數(shù)字孿生系統(tǒng)市場潛力巨大，對未來經(jīng)濟、科技、生活影響深遠。

    此次會議的召開，推動高?？萍汲晒D(zhuǎn)化，促進科技經(jīng)濟融合發(fā)展；推動了我國裝配式建筑從勞動密集型生產(chǎn)方式向智能制造自動化生產(chǎn)方式的發(fā)展，為未來的裝配式建筑智能制造起到了里程碑式的指導意義。

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