智能建造技術與裝備第九章：智能生產與智慧工廠目錄一、智能生產概述二、智能生產技術流程及典型案例三、混凝士預制構件自動生產線四、智能生產技術發展現狀及趨勢目錄一、智能生產概述二、智能生產技術流程及典型案例三、混凝土預制構件自動生產線四、智能生產技術發展現狀及趨勢一、智能生產概述——智能生產現狀分析智能生產智慧工廠智能生產是指通過應用現代信息和通信技術，實現生產過程的智能化、柔性化和綠色化，它包括智能設計、智能生產、智能管理、智能服務等多個方面。智慧工廠是指運用現代科技手段，如機器人自動化、實時監測、自主診斷、遠程操作等，來實現生產流程的優化和生產效益的提升。一、智能生產概述——智能生產現狀分析發展及現狀近年來政府和企業更加注重智能生產的發展，國家持續頒布了一系列關于智能制造發展的政策，如：《國家智能制造標準體系建設指南》《“十四五”智能制造發展規劃》《中國制造2025》等。智能化階段信息化時代網絡化階段引入研究在大數據、云計算、機器視覺等技術升級，人工智能逐漸融入生產領域，以新一代人工智能技術為核心的階段以計算、通訊和控制應用為主要特征的階段互聯網的大規模普及應用，生產進入了以萬物互聯為主要特征的階段我國對“智能生產系統關鍵技術”進行了探討研究1993上世紀中葉90年代中期近年來一、智能生產概述——智能生產現狀分析發展成就我國已經掌握了長期制約產業發展的主要智能生產技術，如機器人技術、感知技術、復雜制造系統、智能信息處理技術等逐步形成了以新型傳感器、智能控制系統、工業機器人、自動化成套生產線為代表的智慧工廠我國制造業企業在研發設計方面，應用數字化工具普及率已經達到54%，生產線上數控裝備比重已經達到30%，這對于智能生產的全面發展提供了強大的數字化制造基礎機器人技術+感知技術+智能信息處理自動化成套生產線智慧工廠一、智能生產概述——智能生產現狀分析發展阻礙

智能制造基礎理論和技術體系建設滯后企業系統集成能力較為薄弱高端智能儀器儀表、數控系統、工業應用軟件等關鍵技術和核心部件仍受限于人制造業發展整體上還處于機械自動化向數字自動化過渡階段目前智能生產技術主要側重于技術追蹤和技術引進，而基礎研究能力不足，對引進技術的消化吸收力度不夠我國總體上還處于2.0時代，部分企業在向3.0時代邁進，整體前進速度較為緩慢大型工程機械所需液壓件大部分依靠進口，一些大型機械進口部件更是占整機價值量的50%～60%企業雖然引入了人機一體化系統，但如何按照工藝設計要求，實現整個生產制造過程的生產、排產、調度、管理等仍是一大挑戰一次澆筑二次澆筑一、智能生產概述——PC構件基本概念概念混凝土預制構件（PrecastConcrete），又稱PC構件是指在工廠中通過標準化、機械化方式加工生產的混凝土制品，屬于裝配式建筑的組成零件。預制疊合板、預制陽臺板、預制空調板、預制樓梯、預制梁、預制內墻板、預制柱等預制外墻板、預制女兒墻、預制PCF板等水平構件豎向構件一、智能生產概述——PC構件基本概念預制構件種類預制疊合板預制空調板預制陽臺板建筑物中，預制和現澆混凝土相結合的一種樓板結構形式建筑物外立面懸挑出來放置空調室外機的平臺突出建筑物外立面懸挑的構件按照構件形式分為疊合板式陽臺、全預制板式陽臺、全預制梁式陽臺一、智能生產概述——PC構件基本概念預制構件種類預制樓梯板樓梯間使用的預制混凝土構件，一般由梯段板、兩端支撐段及休息平臺段組成預制梁預制柱以彎曲為主要變形的預制構件作為承托上部結構的垂直柱結構件預制PCF板預制混凝土剪力墻外墻模，一般由外葉裝飾層及中間夾芯保溫層組成一、智能生產概述——PC構件基本概念預制構件種類預制外墻板預制女兒墻主要指裝配整體式建筑結構中，作為承重的外墻板，上下層預制外墻板的鋼筋采用套筒灌漿連接預制內墻板裝配整體式建筑中，作為承重內隔墻的預制構件，上下層預制內墻板的鋼筋采用套筒灌漿連接作為屋面與外墻銜接處理的一種結構，是屋頂上的欄桿或房屋外形處理的一種措施目錄一、智能生產概述二、智能生產技術流程及典型案例三、混凝土預制構件自動生產線四、智能生產技術發展現狀及趨勢二、智能生產技術流程及典型案例——預制構件智能生產內容生產流程建筑施工圖設計運輸安裝構件拆解設計構件成品模具設計及制造質檢劃線涂油表面處理模具組裝脫模鋼筋加工綁扎水電、預埋件預埋布料養護二、智能生產技術流程及典型案例——預制構件智慧工廠典型案例濟南市中建綠色建筑預制混凝土構件生產工廠該案例包括6條預制構件生產線和2條材料加工線，其中預制構件自動化流水線3條、固定模臺生產線3條、鋼筋自動化加工線1條、混凝土加工線1條，通過智能化生產設備實現預制混凝土構件全生產周期的智能化和自動化。攪拌站擁有兩條青島迪凱機械設備有限公司生產的DMPC對流式行星攪拌機生產線，混凝土生產后，運輸天車通過兩條環形閉合鋼軌，將其運送到廠內每條生產線，實現原材運輸自動化。DMPC對流式行星攪拌機生產線（2）鋼筋加工階段第四跨生產線為鋼筋加工生產線。引入鋼筋自動化加工設備，可同步實現鋼筋矯直、側筋彎折成型、快速精準焊接、定尺剪切、自動收料等功能。（1）混凝土生產階段自動鋼筋捆扎機器人二、智能生產技術流程及典型案例——預制構件智慧工廠典型案例濟南市中建綠色建筑預制混凝土構件生產工廠第一跨生產線第二跨生產線第三跨生產線第六跨生產線（3）生產階段該智慧工廠固定模臺和移動模臺多種方式并存第一、七跨生產線為固定模臺生產線，采用雙邊布置40張固定模臺，中間布置通道的模式，主要生產預制夾心保溫外墻板和帶有飄窗的外墻板第二跨生產線是樓梯生產線，樓梯模具采用立式鋼模，平放于混凝土地面第三跨生產線是流水生產線，采用移動模臺，主要以墻板生產為主，墻板采用反打工藝，先生產外頁后鋪設保溫，最后澆筑內頁，針對墻板混凝土需分兩次澆筑的工藝特性第五、六跨生產線是流水生產線，采用移動模臺，是國內四代預制構件生產線，國內四代線產能比第三代產量提高60%，操作人數減少37%二、智能生產技術流程及典型案例——預制構件智慧工廠典型案例德國艾巴維公司各類預制構件生產線1.模臺2.模臺清潔裝置3.標繪器4.脫模劑噴灑裝置5.轉子式拉直機

6.鋼筋桁架焊接設備7.用于混凝土預制件廠的自動化鋼筋鋪設設備8.混凝土布料機9.振動密實裝置

10.碼垛機11.起吊架12.構件外運車13.模臺傳送疊合樓板輪轉生產線1.模臺2.拆模機械手3.模臺清理裝置4.置模機械手5.模臺傳送6.鋼筋網片焊接設備7.全自動鋼筋彎折機8.鋼筋桁架焊接設備9.用于混凝土預制件廠的自動化鋼筋鋪設設備10.混凝土布料機11.振動密實裝置12.保溫板切割機13.翻轉機14.碼垛機15.構件外運車疊合樓板輪轉生產線二、智能生產技術流程及典型案例——預制構件智慧工廠典型案例德國艾巴維公司各類預制構件生產線1.模臺2.模臺清理裝置3.置模機械4.混凝土布料機

5.抹平機6.碼垛機7.傾斜臺8.模臺傳送實心構件輪轉生產線1.模臺2.模臺清理裝置3.置模機械手4.模臺傳送裝置5.鋼筋網片焊接設備6.混凝土布料機7.振動密實裝置8.抹平機9.碼垛機10.傾斜臺11.成組立模三明治墻疊合輪轉生產線目錄一、智能生產概述二、智能生產技術流程及典型案例三、混凝土預制構件自動生產線四、智能生產技術發展現狀及趨勢三、混凝土預制構件自動生產線——數控劃線設備及智能構件模具裝置數控劃線設備

數控劃線設備是指用于在底模上快速而準確畫出邊模，預埋件等位置，幫助提高放置邊模、預埋件準確性和速度的智能裝備。德州君科數控劃線設備河北雪龍數控劃線設備三、混凝土預制構件自動生產線——數控劃線設備及智能構件模具裝置預制構件模具設備預制構件模具是指應用在預制構件成型加工中使預制構件具有一定形狀和尺寸要求的一種生產工具，主要包括底模、側模、端模等重要組成部分。德國威克曼——拆布模機器人傳統預制構件模具——固定模具、人工拆裝智能構件模具是指能根據構件邊線尺寸、鋼筋出筋位置、出筋形式等構件特征要求，可以智能化變換尺寸，形成符合生產要求的模具沈陽建筑大學——預制構件智能尺寸調節模具三、混凝土預制構件自動生產線——智能鋼筋加工機械設備智能鋼筋加工生產線智能鋼筋加工設備主要包括：智能桁架焊接機器人、智能鋼筋開孔網焊接機器人、智能鋼筋柔性調直機器人、智能鋼筋彎箍機器人和斜面式智能鋼筋機器人等多種自動化鋼筋生產設備，一般為智能化流水生產線形式。濟南市中建綠色建筑預制混凝土構件生產線中所使用的智能化鋼筋生產線，該預制構件智能化生產體系入選住建部第一批智能建造新技術新產品創新服務典型案例。三、混凝土預制構件自動生產線——智能混凝土布料設備智能混凝土布料設備推拉滑板卸料的混凝土布料機分段閉合的混凝土布料機控制系統留有計算機接口，便于實現直接從中央控制系統讀取圖紙數據的功能；行走系統具有平面兩坐標運動控制、縱向料斗升降功能，配合可按圖紙尺寸、設計厚度要求由程序控制實現均勻布料。傘翼螺旋卸料的混凝土布料機混凝土布料設備主要用于生產制造混凝土預制構件，在生產過程中向預制構件模具中進行均勻定量的混凝土物料的投放沈陽建筑大學——智能布料系統德國艾巴維設備技術有限公司生產制造的智能混凝土布料設備，該設備通過中央控制系統ebos獲得所需的生產數據（預制構件大小和厚度）德國艾巴維——智能布料系統三、混凝土預制構件自動生產線——智能翻轉機構智能翻轉機構在生產雙層疊合剪力墻時，需要將已經固化的第一面板翻轉與新澆筑的第二面板疊合，該過程正是由翻轉機構完成智能翻轉機構的框架上安裝有兩個模臺導向裝置，可以實現在振動密實工位上把第一塊模臺和第二塊模臺相互疊放在一起，確保了模臺上邊模內的構件能夠彼此固定一起，保證在振動密實期間的穩定性。德國艾巴維設備技術有限公司生產制造的智能翻轉機構三、混凝土預制構件自動生產線——智能生產規劃預制構件智能生產管理規劃01生產計劃與調度智能生產規劃的重要組成部分，根據市場需求、生產資源、工作流程等因素，制定出合理的生產計劃并進行有效的調度，通過優化生產計劃和調度，提高生產效率和降低成本02質量控制通過使用傳感器、物聯網技術、大數據分析和人工智能等技術手段，可以實時監測生產過程中的各種參數，實現對產品質量的全程監控和控制，從而及時發現和解決問題，確保產品的質量03設備維護與管理通過預測性維護技術和設備的遠程監測，可以實現對生產設備狀態的實時監控和分析，提前預測設備故障，并采取相應的措施進行維修或更換，避免設備故障導致的生產停滯和生產成本的增加04供應鏈管理通過實時監控庫存、運輸和交付情況，優化供應鏈的各個環節，確保生產和供應的順暢05產品設計與改進通過收集和分析客戶反饋和產品使用數據，可以對產品進行持續改進，滿足不斷變化的市場需求目錄一、智能生產概述二、智能生產技術流程及典型案例三、混凝土預制構件自動生產線四、智能生產技術發展現狀及趨勢四、智能生產技術發展現狀及趨勢——預制構件智能生產技術發展現狀智能化生產技術發展現狀構建智能化生產工廠已成為建筑行業企業發展的重要趨勢。近年來，隨著新型建筑工業化的迅猛發展，眾多建筑企業已將預制混凝土構件生產納入主營業務。據統計，截至2021年，我國混凝土預制構件生產企業數量超過1200家，生產線超過4000條。其中，約三分之二的工廠已配備自動化生產線，實現了不同程度的智能化生產。1200混凝土預制構件生產企業數量67%具備自動化生產線的工廠比例4000生產線四、智能生產技術發展現狀及趨勢——預制構件智能生產技術發展現狀預制混凝土構件智能生產技術發展成就初步建立了先進適用的智能生產線的工廠布局與系統架構理論體系，形成了一批具有自主研發與供應能力的行業企業大部分生產線采用了先進的集中控制系統，工廠自控系統平均投用率已逐步提升到60%～70%，有效提高了生產的自動化程初步建立了生產設備的制造執行系統，系統收集實時數據對短期生產作業的計劃調度、監控、資源配置和生產過程進行優化初步建立了生產工廠的通訊網絡架構，實現各環節之間數據的采集與指令傳送，實現了智能生產的網絡化支撐建立了生產工廠信息化管理系統，實現了生產過程管控、關鍵工藝工序數據在線監控智能倉儲、物流系統開始在智能生產環節逐步普及應用智能生產在節能減排方面已取得明顯效果四、智能生產技術發展現狀及趨勢——預制構件智能生產技術發展趨勢發展趨勢設計、生產、施工一體化裝配式建筑及其預制構件設計在實際生產過程中存在脫節現象，導致構件生產標準化程度不高、資源損耗較大、成本較高