核電鋼筋加工管理平臺(tái)的開發(fā)與研究

張麗華 李燕 黃松鵬 杜玉萍

【摘要】針對(duì)核電站工程鋼筋用量巨大，使用傳統(tǒng)人工加工模式造成勞動(dòng)力強(qiáng)度大、效率低、材料和能源浪費(fèi)高、質(zhì)量難以控制、進(jìn)度難以保障等問題，通過引進(jìn)自動(dòng)化加工設(shè)備，研究開發(fā)了核電鋼筋加工管理平臺(tái)，對(duì)鋼筋生產(chǎn)全過程進(jìn)行信息化管理。

【關(guān)鍵詞】核電鋼筋加工管理平臺(tái)

【Abstrac】 in view of the great consumption of steel plant engineering， the use of traditional artificial processing pattern cause labor intensity， low efficiency， high material and energy waste， problems such as difficult to control， progress is difficult to guarantee the quality， through the introduction of automated processing equipment， research and development of nuclear power steel processing and management platform， the steel production process information management.

【Key words】 nuclear power reinforcement processing management platform

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.04.051

引言：

鋼筋加工管理平臺(tái)依托防城港核電項(xiàng)目和臺(tái)山核電項(xiàng)目開發(fā)，同時(shí)在太平嶺核電項(xiàng)目投入使用。單個(gè)核島鋼筋用量約為6.5萬噸，雙核島項(xiàng)目鋼筋用量約為13萬噸，且鋼筋密集、鋼筋制作安裝的質(zhì)量要求和施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)高，傳統(tǒng)依靠人力在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加工，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率底，材料和能源浪費(fèi)高，質(zhì)量難于控制，工程進(jìn)度難于保障。為此，項(xiàng)目引入自動(dòng)化加工設(shè)備，同時(shí)研究開發(fā)了“核電鋼筋加工管理平臺(tái)”。

1、術(shù)語解釋

翻樣：指施工技術(shù)人員按圖紙計(jì)算工料時(shí)列出詳細(xì)加工清單并畫出加工簡(jiǎn)圖。

配料：根據(jù)圖紙?jiān)敿?xì)列出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋構(gòu)件的規(guī)格、形狀、尺寸、數(shù)量、重量等內(nèi)容，以形成鋼筋構(gòu)件下料單，方便鋼筋工按料單進(jìn)行鋼筋構(gòu)件制作和綁扎安裝。

出料：鋼筋從庫房移動(dòng)至加工場(chǎng)地過程的這一行為或者動(dòng)作。

正常料表：即一個(gè)從插件提交過來的料表，此料表對(duì)應(yīng)的模型部分后續(xù)無更新。

重置料表：模型中某一個(gè)施工段重新導(dǎo)出一個(gè)新的料表。

差額料表：模型中某一個(gè)施工段新增部分?jǐn)?shù)據(jù)并更新導(dǎo)出料表。

施工段：把施工項(xiàng)目在平面上劃分為若干個(gè)勞動(dòng)量大致相等的施工段落，這些施工段落稱為施工段。

2、核電鋼筋加工管理平臺(tái)的開發(fā)與研究

2.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

“核電鋼筋加工管理平臺(tái)”是“核電鋼筋BIM翻樣、加工軟件”主要板塊之一，“核電鋼筋BIM翻樣、加工軟件”包含“核電鋼筋BIM翻樣”和“核電鋼筋加工管理平臺(tái)”，使用“三端一云”的軟件架構(gòu)（如圖1所示），即PC端、手機(jī)端、瀏覽器端、及云服務(wù)，此處主要講述“核電鋼筋加工管理平臺(tái)”。

“核電鋼筋加工管理平臺(tái)”整合鋼筋加工流程，為自動(dòng)化生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、鋼筋BIM翻樣可視化、鋼筋加工全過程信息化管理等提供服務(wù)。包含鋼筋自動(dòng)化生產(chǎn)管理的集成平臺(tái)、BIM可視化應(yīng)用平臺(tái)、鋼筋BIM翻樣綜合信息平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了與“核電鋼筋BIM翻樣軟件”的有效連接，實(shí)現(xiàn)了與鋼筋自動(dòng)化加工設(shè)備的有效連接，實(shí)現(xiàn)鋼筋從料表審核、進(jìn)料計(jì)劃、材料進(jìn)場(chǎng)、生產(chǎn)安排、統(tǒng)籌下料、進(jìn)度跟蹤、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、協(xié)同管理等過程的一體化及信息化管理，數(shù)據(jù)及過程可查、可控、可用，對(duì)工作流程、管理節(jié)點(diǎn)等形成模塊化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的管理。

平臺(tái)由2個(gè)核心產(chǎn)品組成，分別是平臺(tái)瀏覽器端（web）和手機(jī)端（APP）。平臺(tái)瀏覽器端（web）分為配料管理、原料管理、生產(chǎn)安排、驗(yàn)收管理、進(jìn)度跟蹤、報(bào)表統(tǒng)計(jì)6大功能模塊。手機(jī)端（APP）分為個(gè)人賬戶、掃一掃、我的任務(wù)、項(xiàng)目概況、消息提醒等功能。

2.2 web系統(tǒng)及界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用B＼S架構(gòu)設(shè)計(jì)，用戶只需要用瀏覽器訪問指定的鏈接即可進(jìn)入系統(tǒng)。通過在后臺(tái)設(shè)置角色綁定權(quán)限，每個(gè)組織機(jī)構(gòu)和層級(jí)用戶都通過統(tǒng)一入口登錄，登錄后根據(jù)角色信息查看權(quán)限范圍內(nèi)的加工數(shù)據(jù)、任務(wù)及消息提醒。

平臺(tái)界面如圖2所示，最上方為logo和個(gè)人賬戶管理區(qū)域，左側(cè)為一級(jí)目錄導(dǎo)航，右側(cè)上方為二級(jí)導(dǎo)航，整個(gè)右側(cè)為功能頁面交互區(qū)域。其中左側(cè)一級(jí)導(dǎo)航可收起以更大面積查看右側(cè)主要內(nèi)容，初始界面為“配料管理”，左側(cè)為料單表，右側(cè)為BIM可視化區(qū)域。

2.3 BIM可視化應(yīng)用

BIM可視化區(qū)域采用WebGL技術(shù)的BIM輕量化引擎，可實(shí)時(shí)查看鋼筋及相關(guān)模型，同時(shí)保證了數(shù)據(jù)的安全性，滿足核電工程保密要求，不僅適用于各類WEB瀏覽器，也適用于移動(dòng)App應(yīng)用，可以從多角度對(duì)模型進(jìn)行瀏覽觀察，并可控制場(chǎng)景左右旋轉(zhuǎn)、俯仰角調(diào)整、放大、縮小、瀏覽參數(shù)設(shè)置等。

2.4 鋼筋加工管理流程設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

鋼筋加工管理包括鋼筋翻樣、原料管理、配料管理、生產(chǎn)安排、鋼筋加工等工序，具體流程如圖3所示：

2.4.1 鋼筋翻樣

使用“核電鋼筋BIM翻樣軟件”創(chuàng)建鋼筋BIM模型，生成鋼筋料表?！昂穗婁摻頑IM翻樣”是基于Revit軟件平臺(tái)二次開發(fā)的插件，合計(jì)72個(gè)子命令，插件把瑣碎的建模工作自動(dòng)化，同時(shí)開發(fā)功能完善的分段、切斷工具，自動(dòng)生成搭接、各類套筒連接及錨固板，配有智能的編碼及料單生成系統(tǒng)，再結(jié)合Revit自身功能使用，實(shí)現(xiàn)了核電鋼筋翻樣的快、精、準(zhǔn)，滿足了常規(guī)島蝸殼、進(jìn)水道等特殊位置鋼筋翻樣要求。同時(shí)也可使用傳統(tǒng)翻樣模式開展鋼筋翻樣。

2.4.2 原料管理

原料管理設(shè)計(jì)有出料臺(tái)賬、進(jìn)料計(jì)劃、余料管理三部分。為實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，每次出料進(jìn)行登記，一次料單可多次領(lǐng)取原料，每次記錄領(lǐng)取量和剩余量，當(dāng)涉及余料調(diào)用的時(shí)候可同時(shí)進(jìn)行線下處理，平臺(tái)記錄整個(gè)出料過程。進(jìn)料計(jì)劃的發(fā)起，平臺(tái)自動(dòng)計(jì)算一個(gè)或者多個(gè)料單表匯總鋼筋量，采購人員結(jié)合實(shí)際情況，發(fā)起進(jìn)料計(jì)劃。當(dāng)采購?fù)瓿珊?，庫存保管員進(jìn)行入庫操作，根據(jù)實(shí)際情況，可分類型、分?jǐn)?shù)量入庫。余料數(shù)據(jù)等于初次盤查初始化數(shù)據(jù)加上歷次進(jìn)料數(shù)據(jù)并減去每次出料數(shù)據(jù)，為了保證余料數(shù)據(jù)的真實(shí)性，要求編輯余料數(shù)據(jù)需要最高權(quán)限，而其他人只能看，不能編輯。

2.4.3 配料管理

平臺(tái)與“核電鋼筋BIM翻樣軟件”的有效連接，“核電鋼筋BIM翻樣軟件”生成的鋼筋料表自動(dòng)上傳管理平臺(tái)，同時(shí)為了擴(kuò)展平臺(tái)的適用范圍，提高軟件的容錯(cuò)性，以適應(yīng)工程建設(shè)的發(fā)展和應(yīng)對(duì)出錯(cuò)等小概率事件，鋼筋加工管理平臺(tái)可以同時(shí)識(shí)別CAD及E筋生成的料單、以及Excel制作的料單，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)，料表分為正常料表、重置料表、差額料表。

2.4.4 生產(chǎn)安排

生產(chǎn)安排，可以根據(jù)料單表相關(guān)屬性分配好加工班組，也可以靈活將本料單強(qiáng)制分配給別的班組。在選擇加工所用原料時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)鋼筋長度，提醒可以使用的余料（其它料單剩下的余料），操作員可以選擇是否使用余料加工。

同時(shí)平臺(tái)支持一次性批量導(dǎo)出料單鋼筋加工所有料牌，，支持導(dǎo)出原料表并可直接打印，原料表有兩種形式，一種是使用全新原料，一種是使用余料，當(dāng)料單加工使用的是全新原料的時(shí)候不顯示余料調(diào)用表。當(dāng)料單加工使用余料時(shí)顯示余料調(diào)用表，余料調(diào)用表包含調(diào)用的班組，責(zé)任人及聯(lián)系方式，以及余料的原料單號(hào)。

2.4.5 鋼筋加工

使用傳統(tǒng)方式或數(shù)控設(shè)備加工，傳統(tǒng)方式操作員通過手機(jī)APP及掃碼槍更新鋼筋生產(chǎn)過程，包括領(lǐng)料、剪切、彎曲、套絲等。

使用數(shù)控加工設(shè)備加工時(shí)，“核電鋼筋加工管理平臺(tái)”實(shí)現(xiàn)了與數(shù)控加工設(shè)備智能連接。平臺(tái)加工初期，我們選擇了符合條件的最優(yōu)數(shù)控加工設(shè)備廠商，實(shí)地與設(shè)備廠商一起開展工作，解決平臺(tái)與數(shù)控加工設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸。在設(shè)備與平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，加工管理平臺(tái)根據(jù)數(shù)控設(shè)備需要填寫輸入的參數(shù)，通過加工平臺(tái)轉(zhuǎn)換為數(shù)控加工設(shè)備能識(shí)別的信息，并自動(dòng)傳輸?shù)郊庸ぴO(shè)備，控制數(shù)控加工設(shè)備自動(dòng)加工，同時(shí)返回加工數(shù)據(jù)，平臺(tái)自動(dòng)更新相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.4.6 統(tǒng)計(jì)報(bào)表

平臺(tái)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)管理需求，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)，主要包含材料統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)進(jìn)度、績效統(tǒng)計(jì)三個(gè)板塊。材料統(tǒng)計(jì)中包含原材料、余料、廢料等相關(guān)數(shù)據(jù)。生產(chǎn)進(jìn)度中記錄了模型完成情況、整體進(jìn)度完成情況、配料管理、原料管理、鋼筋加工、轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)等數(shù)據(jù)，同時(shí)系統(tǒng)推送角色相關(guān)的任務(wù)（待處理事項(xiàng)），實(shí)時(shí)記錄所有模塊主要數(shù)據(jù)、鋼筋整體使用量、耗損率以及進(jìn)度異常情況。績效統(tǒng)計(jì)中可以查看各組織機(jī)構(gòu)的任務(wù)情況和完成情況，并可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定統(tǒng)計(jì)單位，可以料單個(gè)數(shù)為統(tǒng)計(jì)單位，也可以鋼筋重量為統(tǒng)計(jì)單位。

結(jié)語：

實(shí)踐證明，通過引進(jìn)鋼筋自動(dòng)化加工設(shè)備，研究開發(fā)鋼筋加工管理平臺(tái)，打通鋼筋BIM翻樣與數(shù)控加工接口，實(shí)現(xiàn)鋼筋加工全過程信息化管理，可以保證鋼筋加工精度、提高加工效率、降低操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約人工成本等，同時(shí)落實(shí)了科技創(chuàng)新和科技創(chuàng)效工作。

參考文獻(xiàn)：

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[3]《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51235-2017

作者簡(jiǎn)介：

張麗華，男，1985年出生，工程師，云南省曲靖市，研究方向：工業(yè)建筑施工技術(shù)。

此論文由中國建筑第二工程局有限公司資助的《核電鋼筋三維實(shí)體實(shí)景翻樣、智能加工系統(tǒng)研究》，課題編號(hào)：91110000100024296D180011，課題組研究發(fā)表