工業(yè)化住宅制造中集成化系統(tǒng)的研究

1、第25卷第2期工業(yè)化住宅制造中集成化系統(tǒng)的研究謝芝馨(福州大學(xué)土木建筑工程學(xué)院,福州)摘要:體化產(chǎn)品,、系統(tǒng)集成的內(nèi)容,系統(tǒng)集成的框架和廣義接口,、,展望了CIMS,。:;CIMS241;P316文獻標(biāo)識碼:A文章編號:100325060(2002)0220222204IntegrationresearchonthemanufacturingofindustrializeddwellingXIEZhi2xin(CollegeofCivilArchitecturalEngineering,FuzhouUniversity,Fuzhou350002,China)1住宅建設(shè)從建筑工地建造轉(zhuǎn)向工廠制造

2、新理念的建立工業(yè)化住宅是世界發(fā)達(dá)國家住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的標(biāo)志之一,引進、,系統(tǒng)集成,本文將用一體化集成理論研究工業(yè)化住宅系統(tǒng)集成中的有關(guān)技術(shù)問題。1.1工業(yè)化住宅的概念和工業(yè)化住宅需要具備的條件傳統(tǒng)的住宅建設(shè)理念統(tǒng)領(lǐng)房屋營造的住宅開發(fā),住宅建筑體系,結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計,施工營造各自獨立,施工濕作業(yè),手工操作,這樣的住宅從功能上僅滿足住的功能。從結(jié)構(gòu)上來看,傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)住宅收稿日期:2001210212基金項目:福建省科委科技項目(97-Z-25)作者簡介:謝芝馨(1944-),女,福建建甌人,福州大學(xué)副教授.第2期謝芝馨:工業(yè)化住宅制造中集成化系統(tǒng)的研究223以墻作為傳遞荷載的主體,一旦施工完畢

3、,住宅內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)已完全確定,不具有重新分割的靈活性,是典型的剛性住宅。工業(yè)化住宅提供了一個在工廠里制造住宅的住宅建設(shè)新模式,采用產(chǎn)業(yè)化方式在工廠,。住宅全過程的開。工業(yè)住宅以模塊化結(jié)構(gòu)組建住宅,在設(shè)計上表現(xiàn)為“以人為核心”的設(shè)計原則,是典型的柔性住宅,它的誕生標(biāo)志著住宅建設(shè)將由住宅建造轉(zhuǎn)變?yōu)樽≌圃?。工廠化制造住宅理念開始在我國形成,住宅由建造轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃旌笠粋€新型企業(yè)將在我國崛起,那就是住宅產(chǎn)業(yè)企業(yè)集團,就是生產(chǎn)住宅部品的企業(yè),:(1)住宅部品生產(chǎn)企業(yè)是施工轉(zhuǎn)移的載體,統(tǒng)模式中建筑承包企業(yè)大部分工作,言,可以按制造業(yè)組織生產(chǎn)。(2),對制造業(yè)而言,工廠是流動的。:;、,、新材料、,并將其綜合

4、集成。1.2住宅建設(shè)中的一體化產(chǎn)品工業(yè)化住宅一體化概念起源于自動化領(lǐng)域,是一個綜合集成的概念,一體化包括一體化技術(shù)和一體化產(chǎn)品,工業(yè)化住宅建筑體系設(shè)計、結(jié)構(gòu)體系設(shè)計、住宅部品生產(chǎn)、住宅產(chǎn)品裝配、信息處理和控制等現(xiàn)有技術(shù)進行2綜合集成,體現(xiàn)了學(xué)科融合的思想,是住宅中新一代產(chǎn)品,本文定義它為一體化產(chǎn)品。2工業(yè)化住宅一體化技術(shù)系統(tǒng)的功能構(gòu)成原理工業(yè)化住宅一體化產(chǎn)品需要通過一體化技術(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)。該一體化技術(shù)系統(tǒng)是一種復(fù)雜的工程系統(tǒng),它由相互關(guān)聯(lián)的各種住宅部品組成,每個住宅部品都是有特定制造目標(biāo)和功能目標(biāo)的有機整體,并具有整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性和相對性等基本屬性。工業(yè)化住宅一體化技術(shù)系統(tǒng)的三大功能為:(1

5、)變換。指住宅的建筑體系、結(jié)構(gòu)體系及住宅的整體設(shè)計,住宅各部品的加工和處理。(2)傳遞。指不同廠家生產(chǎn)不同住宅部品的傳遞,包括輸送到建筑工地安裝成住宅,體現(xiàn)了住宅制造業(yè)工廠是流動的,而產(chǎn)品是固定的性質(zhì)。(3)保存。將不同廠家生產(chǎn)的住宅部品,信息存儲、記錄。工廠化住宅提供了住宅建設(shè)的新模式,系統(tǒng)集成是這個新模式的核心,如圖。2圖1工業(yè)化住宅一體化技術(shù)系統(tǒng)的功能原理圖224合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第25卷工業(yè)化住宅一體化產(chǎn)品的技術(shù)核心是系統(tǒng)集成3.1工業(yè)化住宅系統(tǒng)集成框架工業(yè)化住宅采用模塊化住宅部品設(shè)計方案,由于該住宅產(chǎn)品是固定的,而制造該產(chǎn)品的工廠是流動的,因而必須采用統(tǒng)一的軟件描述,設(shè)計

6、工業(yè)化住宅系統(tǒng)集成框架,將住宅產(chǎn)品制造過程中所用的軟件如CAD工具軟件、CAE有限元分析工具及施工圖CAD軟件等鎖定在住宅產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中,以實現(xiàn)管理功能。每個軟件在住宅設(shè)計制造中均有各自的功能,例如CAD的幾何模型,CAE,模型轉(zhuǎn)化為具有一定功能的優(yōu)質(zhì)住宅一體化產(chǎn)品。生成住宅產(chǎn)品、,系統(tǒng)集成商直觀地觀察、評價和4.、協(xié)調(diào),、產(chǎn)品制造技術(shù)、施工配裝技術(shù)等),。由于接口技術(shù)的差異性,(1)軟件接口。,。(2)住宅部品結(jié)構(gòu)接口。、尺寸、配合精度等相互匹配的要求。(3)供電、供水、供氣及采暖通風(fēng)接口。指電氣系統(tǒng)、供水供氣系統(tǒng)中各物理參數(shù)的協(xié)調(diào)配合。(4)環(huán)境接口?！耙匀藶楸尽薄⒕?、耐久性和經(jīng)濟性設(shè)計要

7、求的相互匹配協(xié)調(diào)。,。4工業(yè)化住宅制造的遞階控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工業(yè)化住宅追逐的目標(biāo)是用工業(yè)化生產(chǎn)形成住宅系統(tǒng),和傳統(tǒng)勞動密集型的現(xiàn)場濕作業(yè)形成住宅存在著根本的差別。住宅形成的作業(yè)再也不是和磚、瓦、混凝土、鋼材打交道,住宅形成的過程應(yīng)該是調(diào)節(jié)和控制工業(yè)化住宅的信息流、能量流、物質(zhì)流和資金流的過程,借助于人腦和機器人控制系統(tǒng)的分析及大系統(tǒng)遞階控制理論4.1決策級6,7,將工業(yè)化住宅的形成構(gòu)造成三級遞階控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這是該控制結(jié)構(gòu)的最高級,用以形成住宅信息流處理層,以建立住宅形成分層規(guī)劃的集成功能模住宅系統(tǒng)由若干可重組的模塊構(gòu)造而成,、板、柱、樁、大墻板、屋面板等,系統(tǒng)的信息必須以各種實體都能有效理解,。

8、由于生產(chǎn)住宅部品和模塊的企業(yè)分布在不同地點,以不同時間生產(chǎn)不同部品和模塊,這樣必然加大信息系統(tǒng)集成的復(fù)雜程序,由于在語言、系統(tǒng)和使用技術(shù)等方面的差異,帶來了數(shù)據(jù)詢問、格式、轉(zhuǎn)換及傳遞等操作的困難,因此有必要建立一個住宅系統(tǒng)形成的通信網(wǎng)絡(luò),以實現(xiàn)各種住宅部品和模塊生產(chǎn)作出信息的交換。第2期謝芝馨:工業(yè)化住宅制造中集成化系統(tǒng)的研究4.2策略級225這是該控制結(jié)構(gòu)的中間級,用以形成住宅物質(zhì)流處理層,這一級的輸入就是信息流處理層送來的工作指令,在這一級里,指令轉(zhuǎn)化為一定的控制數(shù)據(jù),這一級的輸出就是操作級的作業(yè)計劃。物質(zhì)流處理層要決定住宅部品和住宅模塊在形成住宅時的先后次序及它們的加工路徑及所需的設(shè)備、

9、資金等有關(guān)技術(shù)條件,以確保工業(yè)化住宅形成過程中的高效性、經(jīng)濟性與可靠性。4.3操作級這是該控制結(jié)構(gòu)的最低級,它由住宅工地和每個裝配工序構(gòu)成,、有次序的實時調(diào)度和實時控制,快速高效地形成工業(yè)化住宅。5CIMS在工業(yè)化住宅制造中的應(yīng)用,半導(dǎo)體工業(yè)、汽車工業(yè)、化學(xué)工業(yè)中傳統(tǒng)的大,過于剛性而面臨難以轉(zhuǎn)型,有些頻于破產(chǎn)的局面,如果住宅產(chǎn),則住宅建設(shè)必然缺乏多樣性,缺乏生命力。住宅建設(shè)從整體來說面向社會是大量的,購買者是個體,是需要反映個性的產(chǎn)品,消費者主體化和多樣化是住宅市場的特點。9現(xiàn)代制造業(yè)的典型代表計算機集成制造系統(tǒng),M)、高質(zhì)量,促成制造業(yè)新理念的形成。而今住宅一體化產(chǎn)品進入工業(yè)化生產(chǎn)時,“以人

10、為本”的設(shè)計要求。6結(jié)束語房地產(chǎn)業(yè)的激烈競爭迫使房地產(chǎn)業(yè)不斷采用新技術(shù),以縮短對市場的響應(yīng)時間,取得戰(zhàn)略上的主動。工業(yè)化住宅一體化產(chǎn)品以優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化制造過程、工期短和技術(shù)新的形式面向市場,它是多學(xué)科跨世紀(jì)的綜合產(chǎn)品,在建筑業(yè)和制造業(yè)面前擺著許多新的技術(shù)問題需要動員多學(xué)科工程人員參與研究開發(fā),按整體優(yōu)化的設(shè)計制造思路方可保證住宅建設(shè)按工業(yè)化方向進行。參考文獻1聶梅生.新世紀(jì)我國住宅產(chǎn)業(yè)化的必由之路J.建筑學(xué)報,2001,(7):4-8.2趙松年,張奇鵬.機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計M.北京:機械工業(yè)出版社,1996.20-38.3翁錦榕,陳志群.FDM原型系統(tǒng)在企業(yè)中應(yīng)用J.計算機輔助設(shè)計與制造,1998,(3):12-15.4張吉堂,沈興全,李伯民.RP技術(shù)的集成化發(fā)展趨勢J.機械制造,1999,37(2):6-7.5李忠富.住宅產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)支持體系分析J.住宅科技,2000,(1):44-45.6王翼.大系統(tǒng)控制方法和技術(shù)M.天津:天津大學(xué)出版社,1993.6