中建三局集团有限公司

一、基本情况

（一）案例简介

　　该案例是中建三局在湖北省鄂州市葛店新城PPP项目探索出的集“BIM翻样、数控加工、信息管控”为一体的钢筋工程工业化建造解决方案。通过“智能化BIM翻样、集约化数控加工、信息化高效配送”的数字化精细管理，有效降低了翻样工作从业人员要求、减少现场钢筋原材库存与加工工人数量、减少数据不透明增加的额外成本，在降低损耗、提高工效的同时促进了项目履约、安全文明施工及建造品质的提升，取得了较好的经济和社会效益。

（二）单位简介

　　中建三局集团有限公司是全覆盖房建施工总承包新特级资质的大型企业，年合同额逾6000亿元，营业收入约3000亿元。公司充分发挥规划设计、投资开发、基础设施、房建总包“四位一体”优势，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。企业秉持“敢为天下先，永远争第一”的企业品格，创造了“三天一层楼”的“深圳速度”，承(参)建了包括上海环球金融中心(492m)、火神山医院和雷神山医院在内的一大批代表性工程。

二、案例应用场景和技术产品特点

（一）技术方案要点

传统钢筋加工模式由于缺少先进的技术手段，普遍存在加工人均成本较高、作业方式落后、效率低、安全隐患大等弊端。为提高钢筋加工效率、降低钢筋损耗、减少人工成本、促进钢筋加工产业化发展，中建三局结合“工业4.0”、“柔性制造”、“大数据”等理念，将钢筋进行对象化研究，并参考国内外钢筋加工技术经验，探索出了一套集“BIM翻样、数控加工、信息管控”为一体的钢筋工程工业化建造技术方案(如图1所示)。经项目实践应用证明，钢筋集约化加工技术提高人均加工产能2～3倍，钢筋有效利用率>99%，降低钢筋库存资金成本约70%。

　　图1钢筋工程集约化解决方案

（二）关键技术及创新点

　　1.基于BIM的协同式智能化高效翻样技术

通过BIM化翻样实现了三维平台下的高效协同与精确化翻样，从源头上解决了翻样手段有限、错误率高、原材料利用效率低、变更适应性差等问题。同时基于BIM模型信息，为复杂节点施工及钢筋绑扎提供三维可视化交底。

　　图3钢筋工程BIM慧翻样系统

　　2.基于生产要素集约化的钢筋加工配送技术

　　通过料单对象化拆分、数字化排产、单元化协作及差异化批量加工等综合技术的应用，避免了料牌抄写、加工参数设定、任务安排等关键环节的人为失误，有效发挥出工业化生产模式高效率、高准确性、低劳动强度的优势。

　　(1)料单对象化拆分与合并。根据不同场景需求将料单进行拆分、合并，形成绑扎料单、加工单、配送单，下发至不同的使用对象。料单对象化拆分合并技术改变了常规钢筋加工依靠管理人员个人经验进行料单汇总整理、抄写料牌的作业方式，实现加工单(料牌)与料单一一对应，可避免人为因素造成的错误，料牌一键打印的高效性能减少该环节劳动力的投入。

　　(2)差异化批量加工。钢筋差异化批量加工的核心是物尽其用，即根据钢筋半成品特征采用不同性能的设备组织生产。需批量化生产的采用数控设备，以提高人均产能;需定制化加工的采用小型设备进行，确保构件钢筋的完整性。该模式解决了小设备产能不高、大设备生产不灵活的通病，实现了设备投入(生产组织)的集约化。

　　3.基于云端的钢筋工程信息化管控技术

　　通过料单云端集中管理技术、料单智能输出技术实现料单数字化信息跟踪;通过准确便捷的钢筋原材料出入库信息管控技术，进度关联的钢筋半成品加工、配送管理技术实现了钢筋原材到半成品的过程信息全流程精准掌控与实时追溯;通过对原材料管理、料单管理、加工生产管理、半成品管理、出库管理、统计管理以及各加工设备单元的任务下发、加工时效统计一体化，实现钢筋工程实施全流程的实时管控。

（三）应用场景

　　钢筋BIM集约化加工技术适用于住宅、基建、商业综合体等项目，尤其适用于距钢筋加工工厂50公里内，钢筋工程量大于2万吨的单项目或项目群钢筋工程。目前主要应用于房屋建筑项目，未来随着钢筋产品线进一步丰富，将逐渐向基础设施及装配式建筑领域延伸，并探索钢筋笼、钢筋网片、钢筋构件等钢筋部品。

（四）竞争优势

　　与传统钢筋工程模式项目，基于BIM的钢筋集约化加工技术的竞争优势包括：一是通过钢筋集约化翻样及配料，可有效降低原材消耗，促进精益建造;二是通过自动化和智能化生产技术，保障了钢筋半成品加工质量，促进主体工程品质化提升;三是通过工厂集约化生产，降低了施工现场劳动力需求，提升工业化建造水平。

三、案例实施情况

（一）案例基本信息

　　湖北省葛店经济技术开发区葛店新城PPP项目(葛店新城社区一期)工程位于湖北省葛店经济技术开发区，占地面积约30万㎡，总建筑面积约110万㎡，地下1层地下室单层建筑面积约14.5万㎡，地上28/30/33层，建筑高度约99m。工程主要功能为还建房，包括30栋住宅、幼儿园、小学及操场、商业、社区服务用房等，以及园林绿化、场地道路、室外管线等配套工程，其中钢筋加工总量约5万吨。

（二）应用过程

葛店新城钢筋BIM集约化加工中心于2017年12月开始建设，2018年2月份正式具备投产条件(如图4所示)，2018年4月11日正式图纸下发后，项目立即展开大面积同时施工，高峰期钢筋日需求量在300吨以上。

　　图4葛店新城钢筋BIM集约化加工中心

　　1.协同式高效翻样

　　在项目图纸下发后，根据项目进度及钢筋需求量，利用中建三局自主研发的“钢筋工程BIM翻样智能化辅助系统”，采用协同翻样的组织方式(如图5所示)，在混凝土模型的基础上，加工中心只需1名钢筋专业人员(如表1所示)，配合3名非钢筋专业建模人员即可完成钢筋BIM协同翻样。

　　建模翻样流程如下：图纸交底→混凝土模型创建→钢筋模型创建→钢筋断料处理→模型审核→数据导出。

钢筋翻样人员分工表1

　　图5BIM协同翻样模式图

　　2.集约化加工配送

项目钢筋集约化加工中心采用基于零部件需求的生产要素单元化组织，并根据项目钢筋特点考虑生产单元动态化配置。加工中心配置15个生产单元，设计产能为200吨/日(加工工厂规划布置如图6所示)。

　　图6 钢筋加工工厂规划布置图

　　钢筋集约化加工流程按照料单任务信息分为加工和配送两条线：

(1)加工流程。BIM翻样数据进入信息化系统后，根据加工计划，划分加工批次，系统自动生成对应的批量加工任务单、零星加工任务单及相应的二维码信息标签，同时根据施工现场钢筋半成品需求计划生成配送单和绑扎单。钢筋半成品加工任务单下发至对应的生产单元，钢筋半成品被加工完成后，悬挂对应的标签并分类堆码。出库时，半成品在配送单的指导下进行清点装车，配送至现场后结合绑扎单进行绑扎安装，具体流程如图7所示。

　　图7集约化加工流程图

　　(2)配送流程。钢筋半成品配送采用“配餐式”循环装车方式，选择了第三方配送，由项目、加工中心、主体劳务三方协同管理，避免了由加工中心或主体劳务单独管理带来的卸车不及时和装车混乱的问题。出库时，配送车辆根据配送单上的钢筋明细，需要在多个堆场间轮流取料。因此，厂区内设置环线专用道路，单向顺时针行驶，环道设置5处装车点，装车点与道路分离，缓解车辆周转压力。每个装车点配置叉车、小型吊车等辅助垂直运输设备，有效缓解现场大型垂直运输设备压力。第三方配置运输车辆7辆，根据运输数据分析，高峰期每天出场车次达47车，平均每车每天运输约7次，每次运输6t左右。

　　3.信息化管控

钢筋集约化加工过程中应用信息化管理系统，钢筋加工全流程得到实时控制，每一批次钢筋半成品的翻样、加工、配送的进度信息及相关责任人，状态可查询，信息可追溯。其强大的数据处理功能，给加工、配送、绑扎等不同对象的结算及项目成本分析提供不同维度的数据支撑，同时给管理者提供决策依据。基于信息化管理系统，半成品配送采用物流管理模式，保证了钢筋半成品准时、准量的配送到现场两个地块的不同区域和楼层，从而解决了场外加工常见的半成品缺料、送错等问题。可以说，信息化管理系统是钢筋BIM集约化加工顺利实施的技术保障。具体流程如图8所示：

　　图8信息化管理核心流程图

四、应用成效

（一）解决的实际问题

　　目前，国内建筑的钢筋工程长期以来缺少先进的技术手段，翻样易出错、手工效率低、错误多、复杂节点难以处理等客观问题，以及生产效率低、材料损耗大、过程难管控、发展水平有限，同时面临人员劳动力短缺、效益空间逐步压缩，不满足绿色发展要求等行业发展困境。

　　为有效解决上述问题，探索钢筋产业化发展新模式，中建三局按照信息集成、设备集控、资源集约的总体思路，提出了一种基于现场的钢筋工程工业化建造新模式，自主研发了“钢筋BIM 翻样智能化辅助系统”、“钢筋BIM 云管理系统”等系列成果，运用钢筋智能化翻样、集约化加工及信息化管控，提升工程质量安全水平，为钢筋工程新型建造模式的实施及产业化应用奠定了基础。

（二）应用效果

　　通过钢筋BIM集约化加工模式的应用，葛店新城PPP项目，共加工钢筋半成品约50000吨，产生废料仅约250吨，共节约钢筋消耗约3500吨。

　　本工程若采用传统的加工模式，钢筋加工棚配置至少在15个以上，在不影响施工进度情况下，每个加工棚各种规格的钢筋原材库存量均应不少于40吨，现场使用的钢筋规格共计15种，原材库存量总计9000吨。按照当前钢筋半成品数量和完成时间，平均每个钢筋加工棚工人需求10名，共计150名。

　　集约化模式下，钢筋原材库存量始终保持在2000吨左右，有效减少钢筋库存7000吨，大幅降低原材料资金的占用;运行过程中，加工厂平均钢筋工人数量为70名，有效降低人工需求50%以上。当前钢筋加工人工资源紧缺的环境下，这是缓解用工荒的一种有效解决方式。

（三）经济效益

　　1.直接经济效益

　　应用钢筋工程现场工业化建造的新模式，BIM 翻样精确的数据应用及云管理系统信息的集成管控，与传统相比，降低3%的钢筋消耗量以及因料单及配送错误导致4%的现场钢筋半成品返厂率，钢筋利用率达到99.5%以上，与传统相比至少提高1%，并且原材库存降低70%。效益如下表所示：

　　直接经济效益表表1

　　2.间接经济效益

　　(1)降低从业人员要求，创新翻样组织方式。从单人作业到团队协同模式转变，“1+N”的组织模式，经验将得到积累与标准化执行;电子化料单、料牌、绑扎排布图的使用降低绑扎及管理人员素质要求，缓解劳动力紧缺。

　　(2)精细化数据管理。将套筒纳入加工管理范畴，实现精细化管控;按照实际加工量的计量方式，促进劳务管理到班组式管理转变;过程数据实时监控，减少因数据不透明增加的额外成本。

　　(3)有利于统一管理供料，保证关键线路工期，做到项目整体风险可控。通过钢筋加工尺寸反向要求现场结构构件尺寸精确，从而避免错误，有效把控成本。

　　(4)节省间接成本。用工数量的减少，同时节省了工人住宿、劳保等各项费用，节约了分散的加工棚等临时性设施的投入，同时也提升了半成品加工质量和工地的整体形象。

　　执笔人:

　　中建三局集团有限公司(余地华、张国启、邵凌、陈灿奇、姜宇鹏)

　　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)