預制梁場建設規模優化與內部布局問題研究

孫 鐸

(中交四航局第六工程有限公司，519000)

預制梁場的建設具備臨時性的特征，作為原材料、半成品、成品的加工場地，若對其進行相應的布局優化也需要秉承最優原則，實現對土地最大化的使用。設計師需要對工程項目建設周期，預制梁的使用量進行分析、考量，來對整個制梁場進行定向化設計和改造，降低企業的用地成本，提高企業的經濟效益。

1 設施規模與布局方案的關系分析

通過對規模進行相應的計算可以對初步布局方案進行有效地設置，在確定布局方案之前需要完成對設施規模的有效計算，作為設施布局的核心工作首先需要計算出各生產單位的實際面積；整個設施布局總平面是否合理，與其后續面積計算是否精確成正相關，實施面積的總體大小決定的總平面布局可以容納單位的數量，因此，在進行設施布局期間要完成對設施面積的有效核算，在核算相關面積時需要考量機械設備占用面積、材料堆放面積、人員工作、生活場地占用面積，車輛運輸周轉所占用的面積，可以結合相應的比例來進行確認，之后再根據前期計算得到的結果來對初步布局方案進行選定，選取一個或多個前期所設置的布局策略，對各生產單位以及部門所在區域的位置進行設計布局，但是需要制定多個平面布局方案，再通過相應的篩選處理，結合定向化的評價標準選取相對較為適宜的方案。

1.1 設施規模基本理論和方法

雖然在進行布局之前要完成規模計算以及對布局方案的設置，但是在當前現有的研究工作中，針對設施規模的計算以及相關問題的解決是一個動態化過程，其中對于設施規模及測試面積往往是已知條件不用對其進行單獨研究，只是少量的設施規模，諸如涉及到物流相關領域還需要進行特定的研究、探討。而常見的設施規模影響因素也相對較多，其綜合看來可分為靜態因素和動態因素，而靜態因素是指在作業過程中不受作業時間的變化而對設施規模產生影響其中所包含的因素，此因素諸如設備種類、規格以及運輸裝備類型，數量大小等，以及對建設空間各功能區建設成本的考量；而動態因素則主要是出自于制作流程具體活動的變更，例如，時間、工作效率以及各環節的工作人員。

1.2 設施規模確認

不同的設施面向的研究對象其所沿用的設施規模確認方法也存在相應的差異，總體來說需要遵循以下的準則。首先，結合相應的時空消耗法，該方法主要是以人以及相關事物作為主要的服務對象，衡量在特定的時間內所占據的空間資源，以及在特定的空間中所使用的時間，對其進行計算、分析，如果在特定的環境下設施所提供的時空資源遠遠少于需求，則會導致設施的布置不足，其服務質量相對較低，反之則會造成大量的空間資源浪費進一步加大投入成本，因此，時空消耗需要確保需求與損耗兩者恰好處于平衡的狀態。而在對應的生產節拍法中，主要是以加工為主要的研究對象，設施節拍生產法主要確定設施所具備的規模，結合高效率的加工中心，按照相應的工作管控流程，使得每一個工位、每一個生產環節都具備相同的生產節拍。生產節拍也可以稱之為生產效率，可以對現有的生產時間進行確認來檢驗作業是否流暢，否則便會形成相應的瓶頸。在考量生產節拍問題時，需要對生產節拍時間進行控制，時間過長則會形成瓶頸，而時間過短則會造成相應的工位資源浪費。

1.3 基本理論和方法

進行設施布局的根本原因以及包含的總體目標是，在已定的現場區域內通過對各種設施、裝備進行合理擺放，使得土地的利用效率最大化，其中所涉及到的管理目標包含定量目標以及定性目標，此類目標并不是完全統一，且相關目標還存在動態化改變的狀況，因此需要根據相關問題選擇適當的布局目標，為了達到相應的管控需求，在進行設施布局規劃設計的過程中，應當考量以下四種原則。首先，要保持運輸距離最短，減少周轉時間，提高針對物資、人員的遷移效率，最大限度地降低物料、物資輸送成本，盡可能以最快的速度、最小的代價完成生產制造。其次，是整個系統最優化管控原則，在進行設施布局設計過程中還需要考量布局對生產狀況所產生的影響，借助系統分析法來使得整個系統得到優化和改善，而布局優化原則則需要充分考量物流因素以及非物流因素所產生的影響，在其中要對現有的功能區與非功能區之間的關系進行有效呈別，盡可能避免物資在輸送過程中出現倒流、迂回運輸的狀況，實現空間資源的合理優化布局。再者，是資源最大化利用原則，其綜合管控目標是實現對空間資源的最大化使用以此來降低生產成本，節約土地；還有便是實施柔性化的生產管控原則，所謂柔性化生產管控原則指的是在應對不同的生產需求以及生產環境下能夠實現多樣化的生產，且不影響生產速度以及生產品質，此時應當設置適當的空間布局位置，使得柔性化生產所需要的設備、場地均能夠達到相應的要求。

2 預制梁場建設規模優化

2.1 功能區劃分

通常情況下，不同的工藝作業內容需要在特定的區域才能夠穩步高效的實施，因此在預制梁場功能區域的劃分過程中，需要全方位考量預制梁的施工工藝特征。同時還需要分析現場工人的具體工作、生活需求，來對相關區域進行定向化的劃分。通常情況下，將相關區域劃分為基本的生產區、輔助生產區、生活區、辦公區、通道。

生產區：在基本的生產區又可以進一步細分為存梁區、制梁區、提梁區、加工區。而在對應的鋼筋加工區則主要是將基礎的原材料加工為成品梁，其加工生產區域需要全方位考量成品梁加工設置的尺寸、形狀、大小。此外，相關區域還包含鋼筋制作區域、存放區域、捆扎區域。而對應的制梁區則是預制梁生產的主要部分，也是預制梁施工管控工作的重點場所，在該區域內設置了清理存放區，同時融合了各類關鍵性機械設備的使用，相應的儲梁區要確保能夠放置一個周期的預制梁，同時在生產區域內還需要包含通道設施，實現車輛的周轉運輸。

輔助區：在對應的輔助生產區，其包含庫房、材料、倉庫、鋼結構堆放區域以及電器變壓站、鍋爐實驗室等。

辦公區、生活區：該區域主要是為員工提供生活、辦公的場地，供員工娛樂、休閑、學習、工作。該區域通常是臨時建筑所搭建的，以活動板房為基本的建筑框架。

通道：場地的通道主要是實現各功能區與外部的聯系溝通，將原材料以及成品梁，半成品梁運輸到各個功能區，但是相應的通道布置，需要結合最優化的流程。

2.2 影響制梁、存梁區、梁臺規模建設的關鍵因素

影響制梁、存梁區以及臺座規模的因素相對較多，主要是由工作任務、工作周期、模具周轉周期、存梁的周期、架梁的速度、預制梁的提前期所決定的。通常來講，制梁工作的周期越長，則所需要結合使用到的梁臺座就相對較少，而制梁周期則代表著制梁臺座的作業循環時間，會影響到現場的生產規模。周期越短，則制梁臺座的占用時間就相對較短，相應的制梁速度也就越快。由于不同成品梁的制作工藝、制作手法存在相應的差異，時期具備不同的制梁周期。而架梁的速度則是由設備以及架梁的方式、距離所決定，相關速率受到經濟條件的影響。

2.3 預制梁場建設規模優化的策略

預制梁場建設規模優化工作中，需要實現對相關算法進行改進，相關算法需要側重考量制梁需求不均衡的狀況，對現有的梁臺座以及模具的匹配關系進行整改，盡可能優化現有的制梁臺設計規模以及相關算法。首先，工作人員需要考量到制梁周期、存梁周期以及制梁提前期，來對相應的臺座規模進行計算。之后還需要對預制梁場各區面積進行確認，對存梁臺座規模進行計算。總之，在對應的計算工作中需要有效的計算出各設備生產假設的周期性時間，滿足生產，秉承最優化的計算設計原則。將工作的周期放置在相關梁臺設備計算工作的主要位置，以此來計算出最小的梁臺數量和設備數量。整合存梁周期，架梁速度以及梁提前期，構建制梁臺數量和模具數量之間的約束關系。而在對其他功能區的面積進行確認的過程中，也需要充分考量制梁生產力以及相關人力需求，參考通道的負荷以及相關人員的使用需求，來對生活區、工作區進行定向化設置，滿足預制梁的生產制作需求。

3 預制梁場內部布局優化

3.1 預制梁場內部布局優化工作的必要性分析

預制梁場具備臨時建筑的特性，該類設施往往占據較大的地表面積，同時建設成本也相對較高，不具備較高的經濟效益，但是卻是在施工建設活動中不可缺少的部分。在對預制梁場布局進行優化改善的過程中，需要考量布局全面性相關因素。具體來說，由于預制梁場規劃建設的最終質量和效率，影響著整個工程項目的建設周期和后續的投資回報比，當完成對預制梁的初始建設之后，只能夠進行細微的調整，而不能夠進行大規模的重建。因此前期的內部布局優化工作具備較大的現實意義。

另外，預制梁場作為臨時設施建筑，當項目方完成對整個項目的施工建設之后，則需要對梁場進行復墾操作，而復墾操作往往具備較高的成本。因此，項目方需要結合前期精細化的設計，考量多方面的因素，來實現對土地資源最大化的利用。此外，由于預制梁場的使用具備一次性，企業對其進行持續的設計、改善和優化不具備較大的意義。因此，對于預制梁場的前期布局，設計方案的制定和完善，具備舉足輕重的意義。

3.2 預制梁場布局優化模型的構建

在對預制梁場進行布局優化的工作期間，首先需要完善對于相關模型的構建。在相應的模型構建中，需要包含各大設置版塊，將其完整布置在現有的平面上，使得各個條件之間的約束關系能夠滿足既定的生產目標。通常情況下，預制梁場的優化布局中，在外表形狀上通常設置為矩形，而在預制梁場的主體功能區，也可以將其粗略看作為矩形，其呈現出長方體的現狀。這是由于梁箱、梁體的形狀呈現出長方體的特征。因此，使了對應的制梁區、存梁區也具備箱體的基本幾何特征。在預制梁場的布局方案中，通常采取平行多行式的布局管控形式。具體來說，相應的功能區在平面上呈現出縱行布置的特征，并且還需要實現基本的平行。在對關鍵性區域進行布置的過程中，應當以其作為布置的核心，其他功能區域為輔，實現整體功能。

整個功能區域的布局需要建立在物流總量最優化，土地利用效率最大化的前提下，盡可能減少物流周轉、土地使用成本，并且各功能區還不能夠重疊布置。

3.3 預制梁場布局的優化方案調整

道路的布置：預制梁場內部的道路需要承擔運輸預制梁的工作任務，滿足基本的物流需求以及人流需求。由于預制梁具備較大的體積，和較大的質量，且呈現出長方體的特征。因此相應的物流通道應當沿用直線型的布置策略，確保整個貨運通道暢通無阻且無交叉，保障運輸安全。另外，在梁場內部道路布置應當保持與總平面布置相協調、相適應。相應的通道還需要滿足消防、衛生、安全等相關工作管理需求。

可擴充性：預制梁場的規劃工作需要具備彈性化、柔性化的特征，能夠順應工程項目的工期變更以及作業需求，來對相應的制梁工作進行調整。尤其是在對架梁作業進行完善的過程中，由于會受到人為因素、自然因素的影響，可能會致使制梁工期延后，因此需要結合額外的存梁區域，來滿足對應的工作需求。設計師在對預制梁場平面布局設計時，應當結合相應的預留空地，提高整個梁場的工作彈性。

場地條件以及周邊狀況：預制梁場區域的內部環境、外部環境、社會環境、公共交通環境會給總體布局方案產生相應的影響。因此在布局的過程中，應當充分的實現對地形、地質條件的有效利用，還需要考慮到當地的氣候、氣象因素，采取因地制宜的布置策略。

其他方面：除了上述所講到的布局影響因素之外，其他因素也會對預制梁場的布置起到相應的約束作用，例如，相關征地的實際面積，人員排配，建設成本等。同時，相關法律法規也會對整個梁場的內部布局、優化產生相應的影響。

4 結 語

總之，預制梁場建設規模優化與內部布局優化需要充分的考量實際的工作需求，實現對各個功能區進行合理的設置、打造，滿足建筑企業的生產需求，提在此期間設計師還應當秉承因地制宜的設計管控原則，在平面布局形式、布局策略上進行相應的設置，盡可能減少相關設備和土地的使用量，高企業的經濟效益。