預(yù)拌混凝土企業(yè)質(zhì)量管控?cái)?shù)字化實(shí)踐

張興禮，楊再富，石從黎，陳敬，江朝云，凱樂，趙海紅

（1 重慶建工建材物流有限公司，重慶 401122；2 重慶市建筑材料與制品工程技術(shù)研究中心，重慶 401122）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)一些地方建筑工程質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生。2017—2019 年，國(guó)務(wù)院辦公廳、住建部辦公廳接連發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》《關(guān)于完善質(zhì)量保障體系提升建筑工程品質(zhì)指導(dǎo)意見》《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司2020 年工作要點(diǎn)》系列文件[1-3]，旨在解決工程質(zhì)量突出問題，促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量是混凝土工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素。2020 年10 月12 日，住建部辦公廳發(fā)布了《關(guān)于開展2020 年預(yù)拌混凝土質(zhì)量專項(xiàng)抽查的通知》，抽查范圍涉及10 省市，抽查內(nèi)容1844 項(xiàng)，其中，涉及預(yù)拌混凝土企業(yè)257 條，占比58.4%，主要問題包括原材料管理、試驗(yàn)管理、生產(chǎn)管理等方面。根據(jù)住建部要求，預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)切實(shí)承擔(dān)預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量責(zé)任，建立健全生產(chǎn)管理制度和質(zhì)量保證體系，加強(qiáng)對(duì)原材料檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程質(zhì)量管理、出廠檢驗(yàn)及運(yùn)輸(含泵送)的質(zhì)量控制，確保預(yù)拌混凝土質(zhì)量。

然而，傳統(tǒng)混凝土行業(yè)由于進(jìn)入門檻較低，以中小微企業(yè)居多，普遍存在制造過程依賴人工、檢測(cè)頻率不足、整體信息化程度低或信息化建設(shè)片段化、質(zhì)量保障措施不到位、質(zhì)量數(shù)據(jù)難以追溯等問題。傳統(tǒng)攪拌站生產(chǎn)制造模式已不能滿足行業(yè)發(fā)展需要。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化、智能化日益成為制造業(yè)發(fā)展的核心內(nèi)容。加快推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和預(yù)拌混凝土行業(yè)的深度融合，全面深化智能制造裝備、數(shù)字化技術(shù)等在預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)控制、經(jīng)營(yíng)管理、物流運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，推動(dòng)混凝土行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)[4]成為發(fā)展的重要方向。

對(duì)預(yù)拌混凝土企業(yè)質(zhì)量管控的數(shù)字化改造和實(shí)踐，可極大提高攪拌站產(chǎn)能利用效率、資源優(yōu)化配置能力、質(zhì)量管控與服務(wù)數(shù)字化水平，搭建全方位的質(zhì)量保障體系，打造透明式、不可纂改的質(zhì)量追溯流程，賦能企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)[5]。

1 基于“公魚互聯(lián)云平臺(tái)”打造數(shù)字化企業(yè)

經(jīng)過不斷的實(shí)踐積累，提出了傳統(tǒng)預(yù)拌混凝土企業(yè)進(jìn)行兩化融合發(fā)展、數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的路徑，通過打造行業(yè)“公魚互聯(lián)云平臺(tái)”和標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)從原材料裝車、運(yùn)送、入場(chǎng)驗(yàn)收，混凝土配合比設(shè)計(jì)，生產(chǎn)配料計(jì)量攪拌，到混凝土運(yùn)輸、泵送、交驗(yàn)的全鏈條管控和質(zhì)量追溯。打造“公魚互聯(lián)云平臺(tái)”，涵蓋公魚集采、公魚商城、公魚智造、公魚物流、公魚金服和公魚標(biāo)識(shí)六大板塊，涉及主體包括材料供應(yīng)商、混凝土生產(chǎn)企業(yè)、物流車隊(duì)、客戶施工方以及第三方監(jiān)管機(jī)構(gòu)等，不僅從環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)原材料采購(gòu)與入場(chǎng)、生產(chǎn)資源配置優(yōu)化與實(shí)施、業(yè)務(wù)調(diào)度與運(yùn)輸、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)與追溯等過程的信息和數(shù)據(jù)互聯(lián)，打通數(shù)據(jù)壁壘，也從參與主體上確定責(zé)任權(quán)限，使每個(gè)參與主體根據(jù)需要獲得和上傳數(shù)據(jù)，形成上下游聯(lián)動(dòng)、橫縱向集成的信息化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并同步上傳云端數(shù)據(jù)庫(kù)，形成“天上一片云，地上一張網(wǎng)”的新型“互聯(lián)網(wǎng)+”預(yù)拌混凝土企業(yè)發(fā)展模式。

2 開發(fā)混凝土全鏈條質(zhì)量控制智能儀器設(shè)備與系統(tǒng)

2.1 原材料入場(chǎng)環(huán)節(jié)

為加強(qiáng)混凝土用原材料的入場(chǎng)質(zhì)量管控，先后開發(fā)無(wú)人值守過磅系統(tǒng)、骨料自動(dòng)取樣系統(tǒng)、粉料入倉(cāng)控制系統(tǒng)、粉料自動(dòng)取樣系統(tǒng)和智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)等（圖1），解決原材料入場(chǎng)檢測(cè)頻率不足、取樣代表性差、材料入錯(cuò)倉(cāng)等問題。

圖1 質(zhì)量控制智能系統(tǒng)

（1）自動(dòng)抽檢。骨料、粉料、外加劑等原材料通過無(wú)人值守過磅系統(tǒng)時(shí)，均需基于系統(tǒng)抽檢模型嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求自動(dòng)分配抽檢任務(wù)，強(qiáng)制抽檢，使抽檢頻次得到保障。

（2）自動(dòng)取樣。骨料和粉料自動(dòng)取樣系統(tǒng)，根據(jù)分配的抽檢任務(wù)自動(dòng)開啟取樣程序，并可自動(dòng)選擇取樣點(diǎn)位置、取樣深度、取樣時(shí)間，消除登高取樣以及近距離取樣的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高抽樣樣品的代表性，規(guī)范抽樣行為，防止原材料以次充好。

2.2 原材料檢驗(yàn)環(huán)節(jié)

原材料檢驗(yàn)環(huán)節(jié)智能化儀器設(shè)備包括粗骨料視覺識(shí)別系統(tǒng)、細(xì)骨料智能篩分機(jī)、機(jī)制砂MB 值智能檢測(cè)儀等（圖2），著重解決原材料檢驗(yàn)環(huán)節(jié)人為因素影響大、數(shù)據(jù)造假、數(shù)據(jù)難追溯等質(zhì)量控制問題。

圖2 智能檢驗(yàn)儀器設(shè)備

（1）自動(dòng)檢測(cè)。智能化檢測(cè)設(shè)備均與骨料自動(dòng)取樣系統(tǒng)集成，取樣完成后自動(dòng)進(jìn)入檢測(cè)程序完成檢測(cè)工作，避免原材料檢測(cè)的不及時(shí)和人力成本過高等問題，提高檢測(cè)效率的同時(shí)，保證檢測(cè)過程的統(tǒng)一性、規(guī)范性。

（2）數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳。原材料自動(dòng)檢測(cè)完成后，粗骨料視覺識(shí)別系統(tǒng)將智能推送粗骨料粒形、粒徑等初步質(zhì)量評(píng)價(jià)信息，細(xì)骨料智能篩分機(jī)得出含水率、顆粒級(jí)配曲線和細(xì)度模數(shù)等指標(biāo)，機(jī)制砂MB 值智能檢測(cè)儀經(jīng)過大數(shù)據(jù)比對(duì)得出色暈比對(duì)結(jié)果，并均自動(dòng)匹配取樣信息上傳至質(zhì)量管理系統(tǒng)，有效防止數(shù)據(jù)造假和數(shù)據(jù)片段化記錄。

（3）基于自動(dòng)檢測(cè)結(jié)果的入場(chǎng)驗(yàn)收。原材料檢測(cè)后檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)上傳，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行入場(chǎng)驗(yàn)收控制，避免原材料在入場(chǎng)驗(yàn)收環(huán)節(jié)的人為干預(yù)，有效保障原材料入場(chǎng)質(zhì)量。

2.3 混凝土生產(chǎn)環(huán)節(jié)

在混凝土生產(chǎn)環(huán)節(jié)，開發(fā)回收水含固量檢測(cè)儀、云ERP、云工控系統(tǒng)、智能卸料系統(tǒng)、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)等（圖3），解決混凝土生產(chǎn)過程中回收水質(zhì)量波動(dòng)大、生產(chǎn)下料計(jì)量異常、生產(chǎn)設(shè)備異常等引起的混凝土質(zhì)量問題。

圖3 混凝土生產(chǎn)監(jiān)控智能系統(tǒng)

（1）用水量精確控制。通過對(duì)回收水含固量的自動(dòng)定時(shí)在線檢測(cè)，獲取在用回收水含固量實(shí)時(shí)值，并實(shí)時(shí)傳遞給工控系統(tǒng)進(jìn)行配料計(jì)量作業(yè)，確保配合比用水量精準(zhǔn)受控以及混凝土質(zhì)量和工作性能的穩(wěn)定。

（2）混凝土容重復(fù)核。云ERP 和智能卸料系統(tǒng)在線復(fù)核實(shí)際配料與配合比容重的量差，及時(shí)預(yù)警，并將計(jì)量數(shù)據(jù)與下料數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接存儲(chǔ)，避免計(jì)量不準(zhǔn)帶來(lái)的混凝土質(zhì)量問題。

（3）生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)。對(duì)重點(diǎn)設(shè)備部位重點(diǎn)工控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、收集、存儲(chǔ)和分析，并據(jù)此形成超限預(yù)警、超荷反控停機(jī)、設(shè)備損壞臨界點(diǎn)預(yù)測(cè)等，保證混凝土生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.4 混凝土出廠檢驗(yàn)環(huán)節(jié)

針對(duì)混凝土出廠工作性能與抗壓強(qiáng)度的檢驗(yàn)，開發(fā)混凝土坍?dāng)U智能試驗(yàn)機(jī)、混凝土強(qiáng)度智能檢測(cè)系統(tǒng)，與原材料檢測(cè)環(huán)節(jié)一樣，通過自動(dòng)取樣、成型，智慧倉(cāng)儲(chǔ)齡期管理，自動(dòng)脫模、試壓等，解決混凝土出廠檢測(cè)頻率不足、樣品代表性差、人為檢測(cè)誤差大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、數(shù)據(jù)造假、質(zhì)量難追溯等問題（圖4）。

圖4 混凝土出廠檢驗(yàn)傳統(tǒng)方式與智能化方式對(duì)比

（1）攪拌樓取樣代替小推車取樣?；炷脸鰪S取樣采取攪拌樓下料取樣，并根據(jù)設(shè)置取樣時(shí)間選擇下料時(shí)段、取樣數(shù)量，與傳統(tǒng)罐車卸料至小推車的取樣方式相比，樣品更加勻質(zhì)、更具代表性。

（2）混凝土工作性能自動(dòng)檢測(cè)。以自動(dòng)插搗和測(cè)量為特點(diǎn)的混凝土工作性能自動(dòng)檢測(cè)，可有效保證混凝土插搗過程的規(guī)范性、統(tǒng)一性以及數(shù)據(jù)測(cè)量的精確性，避免人為誤差的影響，真實(shí)客觀地反應(yīng)混凝土出廠工作性能情況。

（3）智慧倉(cāng)儲(chǔ)齡期管理。自動(dòng)對(duì)混凝土試件出入養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行齡期管理、出入庫(kù)操作、溫濕度監(jiān)控等，保證養(yǎng)護(hù)條件和齡期，減少人工勞動(dòng)。

（4）數(shù)據(jù)自動(dòng)試壓與上傳。試件檢測(cè)后，數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，匹配混凝土取樣信息，避免試壓過程人為干預(yù)，保證數(shù)據(jù)真實(shí)有效、可追溯。

2.5 混凝土運(yùn)輸與泵送環(huán)節(jié)

混凝土運(yùn)輸環(huán)節(jié)，開發(fā)物流APP，運(yùn)輸車輛自動(dòng)匹配訂單信息，實(shí)時(shí)GPS 在線規(guī)劃路徑與提醒路況，監(jiān)控車輛異常停留、罐體旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行混凝土凝結(jié)預(yù)警等，降低混凝土運(yùn)輸過程中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

混凝土泵送環(huán)節(jié)，采取雙驗(yàn)證模式，即車驗(yàn)泵和泵驗(yàn)車?；炷凉捃嚨竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，通過掃描泵載二維碼進(jìn)行驗(yàn)證，點(diǎn)擊確認(rèn)后完成運(yùn)輸與泵送交接過程，避免出現(xiàn)混凝土澆筑錯(cuò)誤、等時(shí)異常等問題。

2.6 混凝土交貨驗(yàn)收環(huán)節(jié)

針對(duì)混凝土交貨驗(yàn)收環(huán)節(jié)，開發(fā)泵送作業(yè)記錄儀，配置云監(jiān)控等（圖5）。一是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交貨取樣環(huán)節(jié)進(jìn)行見證；二是可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)混凝土泵送澆筑情況，對(duì)隨意加水等不規(guī)范施工影像進(jìn)行存儲(chǔ)備查，并與客戶及時(shí)溝通，促進(jìn)卸料環(huán)節(jié)作業(yè)規(guī)范化。在促進(jìn)交接雙方施工規(guī)范性的同時(shí)，有效保留了工程質(zhì)量事故責(zé)任追溯界定的客觀證據(jù)。

圖5 施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控

2.7 混凝土實(shí)體質(zhì)量追蹤環(huán)節(jié)

混凝土實(shí)體質(zhì)量追蹤環(huán)節(jié)，通過開發(fā)混凝土云回彈檢測(cè)系統(tǒng)，使回彈檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)匹配實(shí)體工程部位信息，自動(dòng)計(jì)算、分析、評(píng)估實(shí)體質(zhì)量，并上傳至質(zhì)量管理系統(tǒng)，及時(shí)對(duì)混凝土實(shí)體質(zhì)量進(jìn)行追蹤預(yù)警，提高質(zhì)量服務(wù)水平。

3 研發(fā)和實(shí)施基于企業(yè)質(zhì)量?jī)?nèi)控的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)混凝土產(chǎn)品質(zhì)量管控智能儀器設(shè)備的開發(fā)，編制并對(duì)外發(fā)布第一批6 部智能制造相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括3 部檢測(cè)儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和3 部檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)。通過研發(fā)、實(shí)施與智能化改造、數(shù)字化建設(shè)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范智能化檢測(cè)行為，為企業(yè)數(shù)字化質(zhì)量管控提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。

4 搭建數(shù)字化質(zhì)量管理系統(tǒng)

搭建基于云端數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)量管理系統(tǒng)，全面收集從原材料入場(chǎng)到混凝土實(shí)體質(zhì)量追蹤全鏈條的質(zhì)量管控?cái)?shù)據(jù)和信息，對(duì)原材料質(zhì)量、混凝土產(chǎn)品質(zhì)量、日常質(zhì)檢、質(zhì)量證明文件等進(jìn)行數(shù)字化管理和系統(tǒng)分析，建立以數(shù)據(jù)為支撐的質(zhì)量管控與決策中心，找出質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，提前預(yù)警和預(yù)防，提高質(zhì)量管控水平的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的可復(fù)查、可追溯（圖6）。

圖6 數(shù)字化質(zhì)量管理系統(tǒng)界面圖

5 開發(fā)預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯應(yīng)用場(chǎng)景

搭建標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)平臺(tái)，通過對(duì)混凝土相關(guān)票據(jù)（混凝土訂單、混凝土供應(yīng)小票、物資采購(gòu)訂單等）、混凝土抽檢樣品、材料樣品、配合比等進(jìn)行標(biāo)識(shí)注冊(cè)，并對(duì)接公魚互聯(lián)云平臺(tái)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)及質(zhì)量管理系統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)、圖像、視頻等，開發(fā)混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯應(yīng)用場(chǎng)景（圖7）。

圖7 標(biāo)識(shí)解析質(zhì)量追溯應(yīng)用場(chǎng)景示意圖

混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯流程：掃描混凝土送貨小票標(biāo)識(shí)二維碼，實(shí)現(xiàn)與混凝土產(chǎn)品相關(guān)的混凝土訂單、混凝土生產(chǎn)用配合比、生產(chǎn)用原材料、生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備、混凝土出廠檢驗(yàn)、工程信息等整套混凝土產(chǎn)品質(zhì)量信息的追溯。若對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)和施工環(huán)節(jié)進(jìn)行賦碼和標(biāo)識(shí)，除混凝土產(chǎn)品質(zhì)量信息外，還可掃描施工過程（設(shè)計(jì)要求、人員、日期、實(shí)體檢測(cè)等）相關(guān)質(zhì)量信息，從而建立完整的工程質(zhì)量追溯鏈條。對(duì)接行業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)后，可實(shí)現(xiàn)預(yù)拌混凝土與工程質(zhì)量的有效監(jiān)管。

6 質(zhì)量管控效益

與傳統(tǒng)質(zhì)量管控模式相比，通過對(duì)預(yù)拌混凝土質(zhì)量管控的數(shù)字化實(shí)踐，質(zhì)量管控效益得到進(jìn)一步提升，具體如表1 所示。

表1 數(shù)字化模式質(zhì)量管控效益提升內(nèi)容

通過對(duì)傳統(tǒng)預(yù)拌混凝土企業(yè)質(zhì)量管控問題的分析，進(jìn)行預(yù)拌混凝土質(zhì)量管控?cái)?shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，從原材料入場(chǎng)、檢驗(yàn)到混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、泵送、交驗(yàn)，再到混凝土工程實(shí)體質(zhì)量追蹤全鏈條進(jìn)行數(shù)字化質(zhì)量管控，賦予質(zhì)量管控自動(dòng)、智能、高效、可靠、可視、可追蹤、可追溯等優(yōu)點(diǎn)，必要時(shí)還可實(shí)現(xiàn)預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的自證清白，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量管控效益綜合提升超過30%。