中建三局集团有限公司

一、基本情况

（一）案例简介

　　在成都市荥经新型建材厂的项目建设中，中建三局科创发展有限公司采用了装配式建筑预制混凝土构件双循环流水线(以下简称“双循环”流水线)技术，以此为基础对厂区进行了整体规划设计。预制构件生产线的前后端匹配了产品信息、生产信息、物流信息等的导入导出接口，为工厂的智能化生产管理提供了保障。该案例实施效果良好，场地利用率和生产智能化水平较高，与传统单跨单循环的预制构件流水线建厂技术相比，同等产能要求下，厂区面积可减小20%，人工可节约30%。

（二）申报单位

　　中建三局集团有限公司成立55年来，先后承建、参建全国20个省、区、市第一高楼和全国50余座300米以上高楼。“十三五”期间，累计完成投资逾1500亿元，全方位参与城市建设，开发品质楼盘，不断拓展建筑工业化、地下空间、水利水务、节能环保等新兴业务，企业实现高质量发展。公司蝉联五届全国文明单位、四次捧回全国五一劳动奖状，正朝着“成为最具价值创造力的世界一流投资建设集团”的目标不懈奋斗。

二、案例应用场景和技术产品特点

　　本方案主要围绕装配式建筑预制混凝土构件生产过程中生产工艺的布置及管理、仓储设计与物流组织、土地综合利用、工厂长期发展等方面进行研究，在“双循环”流水线规划设计中，充分考虑实际业主需求和建厂条件，匹配生产管理系统、供应链管理系统，方案整体“实用、经济、高效”。

1.标准工序工艺

　　“双循环”流水线是一种有别于传统预制构件流水线规划设计的技术方案，主要应用于装配式建筑预制构件工厂，“双循环”流水线采用“2+1”的模式，即在1条生产线上，集成2条自动流水线和1条配套线。其中，两条流水线工艺段独立，共用预养窑和蒸养窑，在工艺段完成17道对应工序后汇合进入养护段，再与部品部件下线处分离，回到工艺段，如此对称循环，形成“双循环”模式。作为工厂的主要生产部分，包含有与其相匹配的标准工序工艺指导生产工作、生产管理系统(PC-MES系统)指导生产管理工作。

“双循环”流水线共计17道主工序，3道辅助工序。包含养护工位(6+12最少)、辅助工位(3个)在内的共计53个工位，其中分支工位(工艺段)42个，主枝(集中养护段)11个，主要工序时间合计300min，如图1所示。

　　图1“双循环”流水线工艺简介

　　“双循环”流水线采用基于长模台的标准工艺， 也可以应用到基于小模台的标准工艺的流水线上，流水线工序工艺基本不会有大的变化。不同构件生产类型的流水线，可结合 “双循环”流水线的特点，以生产对象的标准工艺如叠合板标准工艺、三明治外墙标准工艺等，重新调整工序工艺流程。未来随着设备升级、产品变化、工艺迭代等，“双循环”流水线的工艺规划设计均可随着其变化。

2.生产管理系统

生产线采用全自动化控制系统管理生产，如图2所示，每个自动化设备均通过工业以太网接入企业数据采集与监控系统，并以此形成车间环网，所有设备实现互联互通。

　　图2“双循环”流水线信息化构架

　　生产过程执行管理系统接受企业ERP系统的订单计划，对各生产单元下达生产指示，通过工业以太网和工业网络交换机将生产信息下发到设备控制柜和电子看板，通过设备控制柜指导设备的自动化运行，通过电子看板指导现场工人按标准操作。

　　工厂生产每个构件中均内置RFID电子标签，电子标签在生产流水线上可以方便准确地记录工序信息和工艺操作信息，同时可记录工人工号、时间、操作、质检结果，通过RFID终端将构件生产信息反馈到生产过程管理系统;所述设备运行信息、产品生产信息均通过数据采集与监控网络输入到生产过程执行管理系统，最后接入企业ERP系统。

（二）关键技术经济指标

　　此种流水线布置方式通过集成的方式，配置同样的生产线，与国内外同类先进技术相比较，可节约场地20%、人工30%。生产主线具备快速接口和空间，不仅实现了按实际需求拉动生产辅助系统，实现供需匹配，也为后期功能拓展和改造提供了基础条件。

（三）创新点

1.建立各生产单元（或生产线）间的平衡关系计算规则。

　　设计了相关的匹配规则和组织框架，包括工位平衡设计、产线平衡设计(见表1)、物料平衡设计等。

　　产线平衡计算表表1

2.设计符合精益生产的流水线

长期以来，现有的工厂规划大多以功能建设为主，主要考虑如何实现构件的生产工序，呈现一种比较粗放式的设计，未充分考虑物流的便捷性、生产的连贯性、排产计划的整体性。主线生产与辅线生产存在产能不均衡导致相关工序产品积压或工人窝工等现象。同时存在主生产工序与辅助工序相对独立“各自为战”、供需关系不明确等问题。

　　“双循环”流水线以解决这种问题为出发点，从流水线布局入手，提出了“2+1”流水线模型，合理规划布置物料配送路径，保证各生产单元间的连续和整体性，充分考虑工人操作的便捷性，并且在基本生产工艺的基础上设计了与之相匹配的标准工序工艺。

三、案例实施情况

（

　　成都市天投实业荥经新型建材厂(下面简称“荥经厂”)在建厂规划前期，结合当地的建设条件以及周边的市场环境，包括传统单跨单循环流水线在内，比选了6套建厂方案，综合考虑在以往生产过程中遇到的问题和困难，采用了此种集成化、开放式的“双循环”流水线。在工厂建设和生产运营中取得了显著的经济效果。

（二）实施情况

　　1.项目简介

荥经厂项目位于四川省雅安市荥经县，距天府新区核心区170km，眉山135km，乐山140km，雅安29km，工厂在150km范围可有效覆盖成都、眉山、乐山、雅安装配式建筑市场。如图4所示：

　　图4荥经厂选址

　　根据前期市场调研，选址勘察分析，技术可行性分析，确定建厂技术指标，见表2。

建厂技术指标表2

　　2.产品设计

根据政策引导和市场需求，荥经厂生产产品为装配式住宅灌浆套筒体系预制构件，如图5。

　　图5产品体系

　　3.工艺规划设计

　　工艺规划设计是一个系统的工程，核心在于怎样将各个生产单元、辅助单元有机的组合再一起，并发挥出其最大的效能。为实现其工作目标、效益最大化，对其工艺、部门、设施设备和工作区进行的规划和实际定位、定置。根据其对前期建设成本及后期生产运营的影响，规划布局目的最终要实现各生产单元平衡、物流高效运转、车间内外场地充分利用，其目的是达到：

　　人——提高工作热情，减少不必要动作和走动;

　　材料——减少材料、产品的运输距离和搬运次数，减少中间制品;

　　管理——简化管理，实现均衡生产。

利用率——提高人和设备的利用率，提高空间利用率，评价指标如图6所示：

　　图6工艺规划评价指标

根据工艺要求进行设备选型，遵循工艺规划设计理念，再根据场地条件对车间流水线布局进行设计，如图7、图8所示：

　　图7荥经厂平面规划图

　　图8荥经厂“双循环”流水线立体图

在生产车间规划布局的基础上，综合考虑物流、堆场、辅助设施、办公设施，再对整个厂区进行规划设计，工厂效果图如图9所示。

　　图9荥经厂整体效果图

　　4.创新举措

　　(1)柔性、灵活，拓展性强

　　摆脱了传统流水线单独生产的属性，通过“2+1”方式，集成了2条自动流水线和一条钢筋加工、绑扎配套线，通过生产制造系统统一安排生产，统一调度生产资源，提供生产主线快速接口和空间，按实际需求拉动生产辅助系统，实现供需匹配。

　　(2)节约用地

传统流水线，如图10所示，所有设备均布置在一跨内。由于蒸养窑的特殊性，在循环线内部形成一片闲置区域，此区域面积约为550m2占生产线占地面积10%左右。

　　图10传统流水线布置

“双循环”流水线，综合了2条自动流水线和一条钢筋加工、绑扎配套线。两条流水线集中二次浇筑和养护，将更多的空间利用到配套线上，消除闲置区域，如图11所示。

　　图11“双循环”流水线布置

　　“双循环”流水线通过对流水线的组合排列，将多条工艺线分流，而养护、浇筑工艺段集中，不仅空间上节约了大量用地，使得养护、浇筑更加便于管理，同时也提高了养护窑的使用率，节约了能源。

　　(3)更加符合拉式生产的物流规划

　　传统流水线物料配送均为跨厂房立柱运输，交叉作业频繁，且没有充足的线边库来缓存物料，每道工序都需要花费一定时间来寻找搬运物料，不能做到及时物料供应，直接影响生产节拍。

　　“双循环”流水线将工艺段与物料配给线置于同一跨内，直接缩短转运距离，钢筋加工绑扎后直接通过同一跨内的行车运到工艺线，消除二次转运，同时更大的场地使其具备充足的线边库来缓存工艺线的物料需求，根据实际生产节拍备货，达到及时供料，即时生产。

四、应用成效

（一）解决的实际问题

1.解决产线不平衡的问题

在过去工厂建设过程中，未充分考虑各个生产单元间的匹配和配套关系，导致有的生产单元被生产效能低的单元拖累，造成生产能力浪费。如图12所示，为未考虑平衡关系时的实际工作情况。

　　图12现有流水线节拍

　　通过多年的工厂运营反馈的数据，“双循环”流水线充分考虑各方面的因素，重新采集现场实际工序工艺和节拍。按实际物料流转重新规划路径，通过计算和匹配，拆分部分用时长的工序，合并用时短的工序，达到工位与工位间平衡，生产线与生产线间的平衡，减少不必要的建设，补齐原来不匹配的生产空间。

如图13所示，为“双循环”流水线的标准工序工艺及其节拍。对比下，“双循环”流水线更加符合实际生产，各工位生产节拍趋于一致。

　　图13平衡计算流水线节拍

2.解决产线窝工的问题

　　由于工厂各生产线产能不一致，各生产线各工位间的工作量和节拍也不一致，必然导致相关工序产品积压或工人窝工。

　　本项目中“双循环”流水线，根据实际工序工艺的工作量和节拍进行平衡计算和划分后，严格控制各工位的工作量和人员，再辅以Andon系统和看板，及时传递操作中的生产作业状态信息，让工人知道现在要做什么和下一步要做什么，提高生产组织效率。

3.

　　早期的工厂规划以功能建设为主，主要是考虑怎样实现构件的生产，呈现一种比较粗放式的设计，并没有考虑物流便捷，生产的连贯性，排产计划的整体性。各生产线呈一种孤岛作业方式，主线生产自己的，辅线生产自己的，由于先天规划不合理性，没有完全发挥出自动流水线优势，占地面积大，空间利用率低。

　　“双循环”流水线将工艺段与物料配给线置于同一跨内，直接缩短转运距离，钢筋加工绑扎后直接通过同一跨内的行车运到工艺线，消除二次转运。采用集中养护后，消除了原流水线因养护造成的占地浪费，同时更大的场地使其具备充足的线边库来缓存工艺线的物料需求，根据实际生产节拍备货，达到及时供料，即时生产。

4.提高信息交换效率

　　长期以来，在大部分预制构件生产、安装过程中，各管理部门之间、项目现场与工厂间各自处于信息孤岛状态，信息反馈链长、沟通效率低、现场反馈的问题不能及时修正，或者因版本延迟修正错误，造成了不必要的生产浪费。

　　本项目在流水线预养窑上建立中控室，所有生产信息均通过车间通信环网汇总到中控室，通过PC-MES系统，管理人员可及时下达指令、解决生产中遇到的问题。

（二）实际效果

　　此次荥经厂项目中，采用“双循环”流水线为基础进行工艺规划设计，合理布置生产线，充分利用土地资源，在满足项目各项生产指标下，与预制构件传统流水线相比，场地利用率提高20%，加上其他配套设施的优化设计，整个厂区实际用地150亩(原计划总220亩)，为业主节约土地70亩。应用本技术前后的生产线，对比相同场地预制构件产能可提高20%、人工可节约30%;克服了传统流水线物料跨库配送的缺点，物料配送在同一跨内进行，并可以给线边库预留更大的空间，物流配送更加合理。

　　执笔人:

　　中建三局集团有限公司(余勤、潘寒、廖峰、赵胜涛)

　　审核专家：

　　韩彦军(河北新大地机电制造有限公司，副总经理)

　　任成传(北京市燕通建筑构件有限公司，总经理)