淺析機(jī)械自動(dòng)化在裝配式建筑中的應(yīng)用

【摘要】機(jī)械自動(dòng)化是指機(jī)械在沒有人工干預(yù)的情況下，按預(yù)先編制好的指令或程序自動(dòng)展開作業(yè)的過程。機(jī)械自動(dòng)化可以大大提高生產(chǎn)效率，減少人工勞動(dòng)的時(shí)間及強(qiáng)度，目前，在許多傳統(tǒng)及新型領(lǐng)域都在探索運(yùn)用自動(dòng)化系統(tǒng)提高勞動(dòng)效率。裝配式建筑自2016年起在全國(guó)廣泛推廣，它是由預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑，裝配過程中如何與機(jī)械自動(dòng)化相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的跨越式發(fā)展，需要進(jìn)一步研究探索與實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械自動(dòng)化;應(yīng)用;裝配式建筑

據(jù)環(huán)球網(wǎng)報(bào)道，一項(xiàng)報(bào)告指出，未來幾年內(nèi)，自動(dòng)化設(shè)備及機(jī)械將廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)以獲得更高速、更高效、更可靠的安全性能以及更高利潤(rùn)的建筑成果，預(yù)測(cè)到2025年全球?qū)⒂谐^7000臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用于建筑行業(yè)。裝配式建筑作為近年來新興建設(shè)形式，體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑的產(chǎn)業(yè)特征，與機(jī)械自動(dòng)化結(jié)合，更能提高建設(shè)效率以及建筑業(yè)行業(yè)的發(fā)展速度。

1、機(jī)械自動(dòng)化在建筑行業(yè)的應(yīng)用

當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)地形多變、情況復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境惡劣時(shí)，機(jī)械自動(dòng)化控制的技術(shù)就顯得尤為重要，要保證建筑機(jī)械自動(dòng)化正常準(zhǔn)確地操作，需要在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)上有所突破和發(fā)展。一是自動(dòng)化建筑機(jī)械的機(jī)身位置識(shí)別技術(shù)，主要是通過機(jī)械自身內(nèi)部所配置的位置識(shí)別技術(shù)和外部位置識(shí)別技術(shù)的兩種方式進(jìn)行位置識(shí)別，內(nèi)部位置識(shí)別主要運(yùn)用的是回轉(zhuǎn)式角傳感器以及速度傳感器之間的相互配合來實(shí)現(xiàn)的，將機(jī)械行駛路徑所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)反饋到后臺(tái)計(jì)算機(jī)中心，根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)軌跡和機(jī)械方位的變化，最終獲得該設(shè)備所處位置的數(shù)據(jù)，外部識(shí)別需要預(yù)先在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定幾個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)位置，通過電磁波或者超聲波，實(shí)現(xiàn)外部位置的識(shí)別，最終確定所處的位置。二是以自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備機(jī)身位置識(shí)別系統(tǒng)所反饋的數(shù)據(jù)為依據(jù)的位置誘導(dǎo)機(jī)能，該機(jī)能首先要在施工中按照預(yù)先設(shè)定好的行徑路徑開展施工作業(yè)，必要時(shí)候進(jìn)行校準(zhǔn)，消除那些與預(yù)先設(shè)定作業(yè)路徑存在誤差的數(shù)據(jù)，組成一個(gè)完整閉環(huán)控制技術(shù)系統(tǒng)，如果自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備偏離了設(shè)定路徑，設(shè)備將自動(dòng)啟動(dòng)復(fù)位功能，這個(gè)位置誘導(dǎo)機(jī)能系統(tǒng)可以及時(shí)迅速地恢復(fù)矯正機(jī)械設(shè)備的位置、速度以及行徑方向。三是施工對(duì)象識(shí)別以及評(píng)價(jià)技術(shù)，自動(dòng)化建筑機(jī)械設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化最基本的功能就是識(shí)別、評(píng)價(jià)作業(yè)對(duì)象，比如，將超聲傳感器安裝在液壓挖掘機(jī)鏟斗上，便可通過物體形狀識(shí)別出土方、巖塊、沙石等，為后續(xù)的施工作業(yè)提供信息數(shù)據(jù)，提高施工效率及施工安全保障。

2、裝配式建筑特點(diǎn)及發(fā)展前景

2.1裝配式建筑的特點(diǎn)

現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)快速迅猛發(fā)展，房屋建造也可以預(yù)先成套成批的制作建筑構(gòu)件地制造，在施工工地現(xiàn)場(chǎng)直接裝配組裝，完成建筑建設(shè)施工任務(wù)，這種由工廠生產(chǎn)外墻板、預(yù)制柱、預(yù)制梁、內(nèi)墻板、空調(diào)板、疊合板、樓梯、陽臺(tái)等預(yù)制部件在工地裝配而成的建筑，就是裝配式建筑。裝配式建筑主要有多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量可靠、環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)。一是裝配式建筑設(shè)計(jì)的多樣化，一般鋼筋混凝土建筑承重墻多、房屋開間小、空間分隔不夠靈活，裝配式建筑則更加靈活多樣，可以采用大開間，也可以利用組合式墻體分割成建設(shè)滿足客戶需求“隨心所欲”的空間結(jié)構(gòu)的定制建筑。二是構(gòu)件制造標(biāo)準(zhǔn)化，裝配式建筑以標(biāo)準(zhǔn)層每戶為單元，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特征、構(gòu)件制作便捷度、安裝方式等因素，將建筑結(jié)構(gòu)拆分成墻、梁、板、樓梯等不同種類的建筑構(gòu)件，通過工廠的標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)，對(duì)建筑組裝質(zhì)量進(jìn)行控制。三是質(zhì)量的可靠性，由于建筑構(gòu)件預(yù)先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工形式更易得到規(guī)范，減少了現(xiàn)場(chǎng)施工出現(xiàn)的偏差誤差，建筑質(zhì)量得到保障，比如，建筑外墻的窗框、涂料、瓷磚等若能都在構(gòu)件廠與外墻構(gòu)件同步生產(chǎn)完成，就可以基本杜絕窗框漏水、墻面滲水的質(zhì)量通病。四是環(huán)保節(jié)能，大部分建筑材料構(gòu)件均能在工廠進(jìn)行統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化地加工，可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工不可避免的材料浪費(fèi)以及建筑垃圾的產(chǎn)生問題，施工過程中所用模板使用量也會(huì)大大的減少，除梁柱交接處核心區(qū)域使用外，其他工程基本無需使用，大大降低了材料耗損。

2.2機(jī)械自動(dòng)化在裝配式建筑中的應(yīng)用

機(jī)械自動(dòng)化可以應(yīng)用于配件設(shè)計(jì)、配件生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工等裝配式建筑施工全過程，借助自動(dòng)化設(shè)備精準(zhǔn)的特性，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的幾何尺寸及內(nèi)部鋼筋直徑、間距、鋼筋保護(hù)層厚度等重要參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、定位、生產(chǎn)，優(yōu)化整合預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)流程，提高構(gòu)件生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)，大大縮短工作時(shí)間，達(dá)到理想化的工作效率，減少人工投入，長(zhǎng)久下來，達(dá)到節(jié)約投資成本的目的。機(jī)械自動(dòng)化主要可以在裝配式PC構(gòu)件生產(chǎn)階段實(shí)現(xiàn)與安裝階段進(jìn)行研究分析。

一是PC構(gòu)建生產(chǎn)自動(dòng)化。例如在生產(chǎn)過程中可采用機(jī)組流水作業(yè)法將構(gòu)件在一組設(shè)備上順序的進(jìn)行生產(chǎn)構(gòu)件的各道工序，在每個(gè)設(shè)備之間通過起重設(shè)備將已完構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)輸，使不同生產(chǎn)工序之間互不影響。機(jī)械自動(dòng)化可以使裝配式建筑的PC構(gòu)建實(shí)現(xiàn)機(jī)械一體化的流水作業(yè)、機(jī)械化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)批量高效的生產(chǎn)目的，對(duì)機(jī)械設(shè)備的監(jiān)控調(diào)試更有利于保證生產(chǎn)構(gòu)件的質(zhì)量、減少安全事故發(fā)生概率。

二是PC構(gòu)件安裝自動(dòng)化。裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)安裝的質(zhì)量控制的一個(gè)關(guān)鍵關(guān)節(jié)，要求安裝精度高，因此機(jī)械化的安裝設(shè)備是質(zhì)量的保障措施。機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化構(gòu)件的吊裝，無法避免人工作業(yè)的誤差，對(duì)PC構(gòu)件的垂直度造成影響，而這個(gè)過程比較復(fù)雜，為更有效保證安裝過程質(zhì)量需要開發(fā)配套的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)校正。

3、裝配式建筑機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展前景

全面貫徹落實(shí)黨的十九大精神，為發(fā)展綠色裝配式建筑獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，我們行業(yè)人員需要實(shí)現(xiàn)各學(xué)科交叉，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，裝配式建筑在我國(guó)工業(yè)化建筑中應(yīng)用隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和社會(huì)發(fā)展結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步完善不斷發(fā)展，裝配式建筑在工業(yè)建筑生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以作為一種工業(yè)發(fā)展新動(dòng)力，推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平和技術(shù)應(yīng)用的廣泛性得到進(jìn)一步提高。在裝配式建筑生產(chǎn)、安裝各個(gè)過程中對(duì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，就能全面裝配式建筑的生產(chǎn)、安裝的技術(shù)水平，并且施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理效果可以得到相應(yīng)的提升。隨著勞動(dòng)力成本的上升以及裝配式建筑施工技術(shù)、預(yù)制構(gòu)件加工精度與質(zhì)量以及施工管理水平的提高，國(guó)家政策的扶持等一系列推動(dòng)因素，我國(guó)預(yù)制裝配式建筑正走向快速發(fā)展時(shí)期，對(duì)機(jī)械自動(dòng)化需求也越來越高，在裝配式建筑發(fā)展的同時(shí)與之相適應(yīng)的機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)也將的我們研究的重點(diǎn)。

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作者簡(jiǎn)介：

胡洪菊（1986-），女，講師，主要從事工程造價(jià)、工程項(xiàng)目管理和建筑工程技術(shù)等方面的研究。