基于精益建造理論的裝配式建筑質(zhì)量控制體系研究

文｜廣州大學(xué)土木工程學(xué)院 姜仁晉 龐永師 劉景礦

1 引言

長(zhǎng)期以來，建筑行業(yè)都在不斷地探索追求低成本、短工期、質(zhì)量安全有保障的建造方式，而裝配式建筑恰恰是符合該系列目標(biāo)的最佳選擇。與現(xiàn)澆而成的鋼筋混凝土建筑相比，裝配式建筑最主要的區(qū)別在于不同的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工方式。這些特點(diǎn)必將引起建造流程的轉(zhuǎn)變和革新，然而在管理模式和理念上卻突顯出嚴(yán)重的滯后性，產(chǎn)生了諸如深化設(shè)計(jì)不合理、標(biāo)準(zhǔn)化程度低、構(gòu)件生產(chǎn)不達(dá)標(biāo)、運(yùn)輸過程中質(zhì)量受損、構(gòu)件不能準(zhǔn)時(shí)供應(yīng)及浪費(fèi)嚴(yán)重等突出問題。如果這些問題得不到解決，對(duì)裝配式建筑的建造過程中質(zhì)量控制和項(xiàng)目的最終交付等重要環(huán)節(jié)是非常大的阻礙。

精益建造（Lean Construction）的概念是由芬蘭教授Koskela 在1992年提出來的，它最初是源于豐田公司采用的精益生產(chǎn)模式。精益生產(chǎn)之所以精益是因?yàn)榕c大規(guī)模的生產(chǎn)方式相比所用的資源要少。1997年，精益建造協(xié)會(huì)由Ballard 和Howell 創(chuàng)辦，他們從建造自身的特殊性出發(fā)，提出了最后計(jì)劃者系統(tǒng)。2002年Koskela 提出了將“流”的觀點(diǎn)引入到精益建造的價(jià)值模型和流動(dòng)模型中，從而減少非增值的活動(dòng)并消除浪費(fèi)。隨著裝配式建筑的推廣，建筑業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)了從“建造”向“制造”的飛躍，使精益建造理論思想順利運(yùn)用到裝配式建筑質(zhì)量控制中，形成一種新體系變成了可能。

2 精益建造與裝配式建筑協(xié)同管理關(guān)系構(gòu)建

裝配式建筑具備了制造業(yè)的特點(diǎn)，實(shí)施精益建造的條件也因此變得更加成熟。這是因?yàn)橹圃鞓I(yè)中應(yīng)用精益建造理論的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，實(shí)際應(yīng)用的范圍也較為廣泛。精益建造與裝配式建筑融合的基礎(chǔ)是二者存在某些共性，實(shí)施的過程中存在著相互支撐、相互協(xié)同管理的關(guān)系。精益建造與裝配式建筑對(duì)質(zhì)量控制關(guān)系概念圖如圖1所示。

精益建造來自于制造業(yè)；裝配式建筑構(gòu)件工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)安裝的建造方式也具備制造業(yè)的特點(diǎn)。在構(gòu)件工廠化生產(chǎn)過程中，人和設(shè)備的移動(dòng)完美的代替了制造業(yè)中產(chǎn)品的相對(duì)流動(dòng)，同時(shí)構(gòu)件是一次性澆筑成型的，也造成了生產(chǎn)組織的臨時(shí)化和生產(chǎn)系統(tǒng)的離散化。

精益建造和裝配式建筑都強(qiáng)調(diào)全生命周期管理。精益建造強(qiáng)調(diào)從產(chǎn)品自身特點(diǎn)出發(fā)，在項(xiàng)目全生命周期集中應(yīng)用各種資源優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造最大價(jià)值；裝配式建筑的構(gòu)件需要在工廠生產(chǎn)，建立一種綜合考慮的全生命周期質(zhì)量控制體系，由過去的單一維度控制轉(zhuǎn)變成多維度過程控制，通過不斷的動(dòng)態(tài)更新，可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行高效、合理的管理。

圖1 精益建造與裝配式建筑對(duì)質(zhì)量控制關(guān)系概念圖

圖2 裝配式建筑質(zhì)量控制體系框架

精益建造與裝配式建筑實(shí)施的目的相同，兩者都追求以最小的浪費(fèi)實(shí)現(xiàn)最大的價(jià)值。精益建造把不增加價(jià)值的活動(dòng)都稱之為浪費(fèi)，通過對(duì)流程的管理去消除或盡可能避免非增值活動(dòng)，最終追求“零轉(zhuǎn)換浪費(fèi)、零庫(kù)存、零浪費(fèi)、零不良、零故障、零停滯、零傷害”。裝配式建筑可以合理利用資源節(jié)約了大量的勞動(dòng)力。

3 基于精益建造理論的裝配式建筑質(zhì)量控制體系設(shè)計(jì)

滿足工程質(zhì)量要求是工程項(xiàng)目質(zhì)量控制的總體目標(biāo)，具體說是為了保證工程高質(zhì)量的同時(shí)，滿足建造規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與要求以及工程合同所采取的一系列措施、方法和手段。根據(jù)精益建造與裝配式建筑之間協(xié)同管理的關(guān)系，本文構(gòu)建了裝配式建筑質(zhì)量控制體系，如圖2所示。整個(gè)體系框架是以精益建造為基礎(chǔ)，將價(jià)值流管理、最后計(jì)劃者系統(tǒng)和準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)與裝配式建筑的生產(chǎn)模式和建造過程相結(jié)合，確保了施工建造質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。

3.1 價(jià)值流管理應(yīng)用于質(zhì)量控制

精益建造體系下價(jià)值流管理就是從建筑企業(yè)和建筑產(chǎn)品本身的特點(diǎn)出發(fā)。在裝配式建筑的整個(gè)建造中，各個(gè)建造環(huán)節(jié)之間相互影響并且形成一條價(jià)值鏈，基于整個(gè)價(jià)值鏈的角度出發(fā)，施工企業(yè)要積極應(yīng)對(duì)處理施工過程中的各種變化，保證高質(zhì)量建造并且滿足客戶對(duì)項(xiàng)目提出的要求。裝配式建筑施工企業(yè)的資金流、物料流、信息流不斷循環(huán)與轉(zhuǎn)化，最終促進(jìn)建筑企業(yè)價(jià)值的不斷增值并對(duì)價(jià)值流精細(xì)化管理，在建設(shè)工程層面上實(shí)現(xiàn)了成本的優(yōu)化管理，質(zhì)量的顯著提升和價(jià)值的持續(xù)增加。如圖3所示。

3.2 最后計(jì)劃者系統(tǒng)應(yīng)用于質(zhì)量控制

最后計(jì)劃者系統(tǒng)是針對(duì)建造項(xiàng)目計(jì)劃的精益生產(chǎn)與安全管理 ，提倡應(yīng)用拉動(dòng)式流程設(shè)計(jì)和多級(jí)交互式計(jì)劃，其核心思想是采用事前控制和事中控制去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的事后控制，避免控制的滯后性，它不僅是一個(gè)籌劃未來工作的計(jì)劃過程，同時(shí)還根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際狀況，來控制項(xiàng)目進(jìn)展的過程，如圖4所示。最后計(jì)劃者系統(tǒng)通過完成相應(yīng)的準(zhǔn)備工作而減少計(jì)劃的制定，這就內(nèi)在要求各方了解項(xiàng)目的實(shí)時(shí)狀態(tài)，由后道工序質(zhì)量的需求與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)前道工序的結(jié)果發(fā)出要求，并加強(qiáng)對(duì)結(jié)果的控制，讓前道工序結(jié)果盡可能滿足后道工序的需求。并且最后計(jì)劃者系統(tǒng)得到了BIM 技術(shù)的高效驅(qū)動(dòng)，使得項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃與質(zhì)量控制任務(wù)的制訂得到了一體化的實(shí)現(xiàn)。

圖3 價(jià)值流管理

圖4 最后計(jì)劃者系統(tǒng)

3.3 準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用于質(zhì)量控制

裝配式建筑建造過程中，現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)件庫(kù)存比較多，建造上也存在嚴(yán)重的滯后性，依托精益建造零庫(kù)存的追求目標(biāo)，建立準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)的零庫(kù)存體系就顯得尤為重要。準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)在構(gòu)件生產(chǎn)過程中去細(xì)致縝密的安排好構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)間與供應(yīng)商的交貨時(shí)間，在建造的過程中下一批次會(huì)在前一批剛結(jié)束時(shí)候到達(dá)，通過構(gòu)件生產(chǎn)加工與即時(shí)供應(yīng)流程的高度銜接來達(dá)到減少浪費(fèi)的目的，如圖5所示。生產(chǎn)系統(tǒng)中的上下游、前后工序之間形成供應(yīng)商與顧客的關(guān)系，物流過程精益化，現(xiàn)場(chǎng)需求導(dǎo)向的理念得到充分體現(xiàn)。

4 精益建造下質(zhì)量控制的相關(guān)策略

4.1 BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)高效集成質(zhì)量控制相關(guān)信息

圖5 準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)流程

以裝配式建造的建筑，在信息的互聯(lián)互通共享方面表現(xiàn)得更加的緊密。BIM 技術(shù)信息高度集成化為精益建造體系提供了強(qiáng)有利的信息支撐，為精益建造全過程信息的存儲(chǔ)、傳遞、共享提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，保證了裝配式建筑建造過程中各參與方在任何階段隨時(shí)查詢所需要的信息，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)信息流集中掌控并且有效促進(jìn)了精益建造對(duì)施工項(xiàng)目質(zhì)量的合理控制。對(duì)于裝配式建筑而言，構(gòu)件種類多，將RFID 芯片植入預(yù)制構(gòu)件，可以更好的識(shí)別和采集構(gòu)件的生產(chǎn)信息，并且隨著項(xiàng)目的不斷進(jìn)展，倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、堆放、安裝和運(yùn)維等信息也被依次寫入，能夠及時(shí)監(jiān)控進(jìn)度的執(zhí)行和質(zhì)量控制的情況，所以它是對(duì)全生命周期的信息采集。BIM 技術(shù)集成全生命周期各項(xiàng)工程所有的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)過程中不同參與方、不同應(yīng)用階段、不同應(yīng)用軟件之間的信息集成與共享。

4.2 加強(qiáng)有效的施工管控

精益建造理論更加強(qiáng)調(diào)質(zhì)量控制內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化和管理程序的標(biāo)準(zhǔn)化。提出標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化要求，并對(duì)執(zhí)行情況進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)督和檢查是工程項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要任務(wù)。建立裝配式建筑建設(shè)過程中必要的標(biāo)準(zhǔn)化文件體系是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)的基礎(chǔ)。施工方案的合理性也間接影響了施工安裝的質(zhì)量。在裝配式建筑建造的全生命周期，要充分周密考慮各個(gè)環(huán)節(jié)，真正做到不建造不合格品、不接受不合格品、不傳遞不合格品，把質(zhì)量問題遏制在最初級(jí)階段，從而達(dá)到各環(huán)節(jié)質(zhì)量問題的事前和事中控制，減少不必要的浪費(fèi)和非增值活動(dòng)。

圖6 過程績(jī)效評(píng)價(jià)流程

4.3 質(zhì)量控制過程績(jī)效評(píng)價(jià)

精益建造更加注重過程控制，保證流的穩(wěn)定性與持續(xù)性，必須對(duì)較小的單元進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)裝配式建筑而言，構(gòu)件的不同檢驗(yàn)批次在同一分項(xiàng)工程的質(zhì)量要求是一致的，因此以檢驗(yàn)批為績(jī)效評(píng)價(jià)最小單元，這樣能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，很好地控制后續(xù)檢驗(yàn)批的施工質(zhì)量。用設(shè)計(jì)好的績(jī)效評(píng)價(jià)體系，根據(jù)科學(xué)性、全面性、可操作性、可比性原則，系統(tǒng)指導(dǎo)操作和評(píng)價(jià)操作，如圖6所示。同時(shí)充分利用好BIM技術(shù)和RFID 的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋，得到各個(gè)過程環(huán)節(jié)的質(zhì)量安全績(jī)效，及時(shí)激勵(lì)人們的精益施工行為，對(duì)質(zhì)量安全造成隱患的各個(gè)部分進(jìn)行指導(dǎo)并持續(xù)改進(jìn)。

5 結(jié)語

在我國(guó)建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)大的背景下，隨著建筑行業(yè)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展與對(duì)資源環(huán)境要求越來越苛刻，傳統(tǒng)建筑粗放式的生產(chǎn)方式注定會(huì)被逐漸淘汰，裝配式建筑是今后建筑行業(yè)發(fā)展的主旋律，精益建造思想與管理模式也是大勢(shì)所趨。本文把精益建造理論引入到裝配式建筑施工質(zhì)量控制中，形成了新的建造方式下，裝配式建筑質(zhì)量安全控制與管理的新模式。優(yōu)化質(zhì)量控制流程、加強(qiáng)各階段的信息交流、減少不必要的浪費(fèi)和最大程度滿足客戶的需求是精細(xì)化質(zhì)量管理的重點(diǎn)工作。隨著精益建造理論和應(yīng)用的不斷發(fā)展與成熟和裝配式建筑的不斷推進(jìn)，兩者的協(xié)同應(yīng)用一定會(huì)進(jìn)一步給建筑行業(yè)帶來翻天覆地的變化。