核電鋼筋加工管理平臺的開發(fā)與研究

文／張麗華、李燕、黃松鵬、杜玉萍 中國建筑第二工程局有限公司 北京 100000

引言：

鋼筋加工管理平臺依托防城港核電項(xiàng)目和臺山核電項(xiàng)目開發(fā)，同時在太平嶺核電項(xiàng)目投入使用。單個核島鋼筋用量約為6.5萬噸，雙核島項(xiàng)目鋼筋用量約為13萬噸，且鋼筋密集、鋼筋制作安裝的質(zhì)量要求和施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)高，傳統(tǒng)依靠人力在施工現(xiàn)場進(jìn)行加工，勞動強(qiáng)度大，效率底，材料和能源浪費(fèi)高，質(zhì)量難于控制，工程進(jìn)度難于保障。為此，項(xiàng)目引入自動化加工設(shè)備，同時研究開發(fā)了“核電鋼筋加工管理平臺”。

1、術(shù)語解釋

翻樣：指施工技術(shù)人員按圖紙計算工料時列出詳細(xì)加工清單并畫出加工簡圖。

配料：根據(jù)圖紙?jiān)敿?xì)列出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋構(gòu)件的規(guī)格、形狀、尺寸、數(shù)量、重量等內(nèi)容，以形成鋼筋構(gòu)件下料單，方便鋼筋工按料單進(jìn)行鋼筋構(gòu)件制作和綁扎安裝。

出料：鋼筋從庫房移動至加工場地過程的這一行為或者動作。

正常料表：即一個從插件提交過來的料表，此料表對應(yīng)的模型部分后續(xù)無更新。

重置料表：模型中某一個施工段重新導(dǎo)出一個新的料表。

差額料表：模型中某一個施工段新增部分?jǐn)?shù)據(jù)并更新導(dǎo)出料表。

施工段：把施工項(xiàng)目在平面上劃分為若干個勞動量大致相等的施工段落，這些施工段落稱為施工段。

2、核電鋼筋加工管理平臺的開發(fā)與研究

2.1 平臺設(shè)計方案

“核電鋼筋加工管理平臺”是“核電鋼筋BIM翻樣、加工軟件”主要板塊之一，“核電鋼筋BIM翻樣、加工軟件”包含“核電鋼筋BIM翻樣”和“核電鋼筋加工管理平臺”，使用“三端一云”的軟件架構(gòu)（如圖1所示），即PC端、手機(jī)端、瀏覽器端、及云服務(wù)，此處主要講述“核電鋼筋加工管理平臺”。

圖1 系統(tǒng)功能

“核電鋼筋加工管理平臺”整合鋼筋加工流程，為自動化生產(chǎn)工藝設(shè)計、鋼筋BIM翻樣可視化、鋼筋加工全過程信息化管理等提供服務(wù)。包含鋼筋自動化生產(chǎn)管理的集成平臺、BIM可視化應(yīng)用平臺、鋼筋BIM翻樣綜合信息平臺。實(shí)現(xiàn)了與“核電鋼筋BIM翻樣軟件”的有效連接，實(shí)現(xiàn)了與鋼筋自動化加工設(shè)備的有效連接，實(shí)現(xiàn)鋼筋從料表審核、進(jìn)料計劃、材料進(jìn)場、生產(chǎn)安排、統(tǒng)籌下料、進(jìn)度跟蹤、報表統(tǒng)計、協(xié)同管理等過程的一體化及信息化管理，數(shù)據(jù)及過程可查、可控、可用，對工作流程、管理節(jié)點(diǎn)等形成模塊化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的管理。

平臺由2個核心產(chǎn)品組成，分別是平臺瀏覽器端（web）和手機(jī)端（APP）。平臺瀏覽器端（web）分為配料管理、原料管理、生產(chǎn)安排、驗(yàn)收管理、進(jìn)度跟蹤、報表統(tǒng)計6大功能模塊。手機(jī)端（APP）分為個人賬戶、掃一掃、我的任務(wù)、項(xiàng)目概況、消息提醒等功能。

2.2 web系統(tǒng)及界面設(shè)計

系統(tǒng)采用BS架構(gòu)設(shè)計，用戶只需要用瀏覽器訪問指定的鏈接即可進(jìn)入系統(tǒng)。通過在后臺設(shè)置角色綁定權(quán)限，每個組織機(jī)構(gòu)和層級用戶都通過統(tǒng)一入口登錄，登錄后根據(jù)角色信息查看權(quán)限范圍內(nèi)的加工數(shù)據(jù)、任務(wù)及消息提醒。

平臺界面如圖2所示，最上方為logo和個人賬戶管理區(qū)域，左側(cè)為一級目錄導(dǎo)航，右側(cè)上方為二級導(dǎo)航，整個右側(cè)為功能頁面交互區(qū)域。其中左側(cè)一級導(dǎo)航可收起以更大面積查看右側(cè)主要內(nèi)容，初始界面為“配料管理”，左側(cè)為料單表，右側(cè)為BIM可視化區(qū)域。

圖2 平臺界面

2.3 BIM可視化應(yīng)用

BIM可視化區(qū)域采用WebGL技術(shù)的BIM輕量化引擎，可實(shí)時查看鋼筋及相關(guān)模型，同時保證了數(shù)據(jù)的安全性，滿足核電工程保密要求，不僅適用于各類WEB瀏覽器，也適用于移動App應(yīng)用，可以從多角度對模型進(jìn)行瀏覽觀察，并可控制場景左右旋轉(zhuǎn)、俯仰角調(diào)整、放大、縮小、瀏覽參數(shù)設(shè)置等。

2.4 鋼筋加工管理流程設(shè)計及實(shí)現(xiàn)

鋼筋加工管理包括鋼筋翻樣、原料管理、配料管理、生產(chǎn)安排、鋼筋加工等工序，具體流程如圖3所示：

圖3 鋼筋加工流程圖

2.4.1 鋼筋翻樣

使用“核電鋼筋BIM翻樣軟件”創(chuàng)建鋼筋BIM模型，生成鋼筋料表。“核電鋼筋BIM翻樣”是基于Revit軟件平臺二次開發(fā)的插件，合計72個子命令，插件把瑣碎的建模工作自動化，同時開發(fā)功能完善的分段、切斷工具，自動生成搭接、各類套筒連接及錨固板，配有智能的編碼及料單生成系統(tǒng)，再結(jié)合Revit自身功能使用，實(shí)現(xiàn)了核電鋼筋翻樣的快、精、準(zhǔn)，滿足了常規(guī)島蝸殼、進(jìn)水道等特殊位置鋼筋翻樣要求。同時也可使用傳統(tǒng)翻樣模式開展鋼筋翻樣。

2.4.2 原料管理

原料管理設(shè)計有出料臺賬、進(jìn)料計劃、余料管理三部分。為實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，每次出料進(jìn)行登記，一次料單可多次領(lǐng)取原料，每次記錄領(lǐng)取量和剩余量，當(dāng)涉及余料調(diào)用的時候可同時進(jìn)行線下處理，平臺記錄整個出料過程。進(jìn)料計劃的發(fā)起，平臺自動計算一個或者多個料單表匯總鋼筋量，采購人員結(jié)合實(shí)際情況，發(fā)起進(jìn)料計劃。當(dāng)采購?fù)瓿珊螅瑤齑姹９軉T進(jìn)行入庫操作，根據(jù)實(shí)際情況，可分類型、分?jǐn)?shù)量入庫。余料數(shù)據(jù)等于初次盤查初始化數(shù)據(jù)加上歷次進(jìn)料數(shù)據(jù)并減去每次出料數(shù)據(jù)，為了保證余料數(shù)據(jù)的真實(shí)性，要求編輯余料數(shù)據(jù)需要最高權(quán)限，而其他人只能看，不能編輯。

圖4 項(xiàng)目統(tǒng)計表

2.4.3 配料管理

平臺與“核電鋼筋BIM翻樣軟件”的有效連接，“核電鋼筋BIM翻樣軟件”生成的鋼筋料表自動上傳管理平臺，同時為了擴(kuò)展平臺的適用范圍，提高軟件的容錯性，以適應(yīng)工程建設(shè)的發(fā)展和應(yīng)對出錯等小概率事件，鋼筋加工管理平臺可以同時識別CAD及E筋生成的料單、以及Excel制作的料單，結(jié)合施工現(xiàn)場，料表分為正常料表、重置料表、差額料表。

2.4.4 生產(chǎn)安排

生產(chǎn)安排，可以根據(jù)料單表相關(guān)屬性分配好加工班組，也可以靈活將本料單強(qiáng)制分配給別的班組。在選擇加工所用原料時，系統(tǒng)根據(jù)鋼筋長度，提醒可以使用的余料（其它料單剩下的余料），操作員可以選擇是否使用余料加工。

同時平臺支持一次性批量導(dǎo)出料單鋼筋加工所有料牌，，支持導(dǎo)出原料表并可直接打印，原料表有兩種形式，一種是使用全新原料，一種是使用余料，當(dāng)料單加工使用的是全新原料的時候不顯示余料調(diào)用表。當(dāng)料單加工使用余料時顯示余料調(diào)用表，余料調(diào)用表包含調(diào)用的班組，責(zé)任人及聯(lián)系方式，以及余料的原料單號。

2.4.5 鋼筋加工

使用傳統(tǒng)方式或數(shù)控設(shè)備加工，傳統(tǒng)方式操作員通過手機(jī)APP及掃碼槍更新鋼筋生產(chǎn)過程，包括領(lǐng)料、剪切、彎曲、套絲等。

使用數(shù)控加工設(shè)備加工時，“核電鋼筋加工管理平臺”實(shí)現(xiàn)了與數(shù)控加工設(shè)備智能連接。平臺加工初期，我們選擇了符合條件的最優(yōu)數(shù)控加工設(shè)備廠商，實(shí)地與設(shè)備廠商一起開展工作，解決平臺與數(shù)控加工設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸。在設(shè)備與平臺數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，加工管理平臺根據(jù)數(shù)控設(shè)備需要填寫輸入的參數(shù)，通過加工平臺轉(zhuǎn)換為數(shù)控加工設(shè)備能識別的信息，并自動傳輸?shù)郊庸ぴO(shè)備，控制數(shù)控加工設(shè)備自動加工，同時返回加工數(shù)據(jù)，平臺自動更新相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.4.6 統(tǒng)計報表

平臺結(jié)合現(xiàn)場管理需求，實(shí)時統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，主要包含材料統(tǒng)計、生產(chǎn)進(jìn)度、績效統(tǒng)計三個板塊。材料統(tǒng)計中包含原材料、余料、廢料等相關(guān)數(shù)據(jù)。生產(chǎn)進(jìn)度中記錄了模型完成情況、整體進(jìn)度完成情況、配料管理、原料管理、鋼筋加工、轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)場等數(shù)據(jù)，同時系統(tǒng)推送角色相關(guān)的任務(wù)（待處理事項(xiàng)），實(shí)時記錄所有模塊主要數(shù)據(jù)、鋼筋整體使用量、耗損率以及進(jìn)度異常情況。績效統(tǒng)計中可以查看各組織機(jī)構(gòu)的任務(wù)情況和完成情況，并可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定統(tǒng)計單位，可以料單個數(shù)為統(tǒng)計單位，也可以鋼筋重量為統(tǒng)計單位。

結(jié)語：

實(shí)踐證明，通過引進(jìn)鋼筋自動化加工設(shè)備，研究開發(fā)鋼筋加工管理平臺，打通鋼筋BIM翻樣與數(shù)控加工接口，實(shí)現(xiàn)鋼筋加工全過程信息化管理，可以保證鋼筋加工精度、提高加工效率、降低操作者勞動強(qiáng)度、節(jié)約人工成本等，同時落實(shí)了科技創(chuàng)新和科技創(chuàng)效工作。