【5】马智亮互联网装配式建筑构件生产优化管理

互联网+装配式建筑构件生产优化管理马智亮博士、教授、博士生导师清华大学土木工程系交流大纲1背景2互联网+装配式建筑构件智慧生产愿景3互联网+预制构件生产优化管理系统4结语2•特色小镇建设采用新技术•装配式建筑具有减少环境污染，缩短工期，提高建造质量等优点31背景•目前预制构件生产手段落后，管理方式粗放4•基于分派规则的方法•典型分派规则•最早交货期分派法•最短加工时间分派法•最短余裕时间分派法•关键工序分派法5目前预制生产作业计划制定方法确定构件投产顺序编制作业计划生产限制条件分派规则选定满足预期？否是1.需要人工反复比选，其效果依赖于用户经验；2.不保证所得结果最优•关键问题工作效率低，不能有效利用产能，进度可控性差•解决思路充分利用互联网+（BIM、物联网、移动终端等）及优化算法，基于新愿景，通过研制预制构件生产过程优化管理系统，支持实现生产过程的最优化决策对生产实时的跟踪和管理6基于BIM的板类建筑构件流水生产自动化72互联网+装配式建筑智慧生产愿景基于BIM的梁柱类预制装配式建筑构件生产半自动化8基于BIM、物联网和GIS的预制装配式建筑构件精细化生产、调度及实时追踪9生产863计划项目研究成果：基于BIM的预制构件生产过程优化管理系统103互联网+预制构件智慧生产管理系统11软件著作权证书软件测试证书12BIM数据接口其他数据接口数据层平台层应用层作业计划管控模块生产工序管理模块成品堆场管理模块生产订单管理模块组织权限设置模块接口层数据源BIM数据其他数据附件数据生产质量管理模块成品配送管理模块技术文档BIM模型文件网络层BeX5Tomcat服务器流程管理文档管理……车间信息设置模块网络构件加工图表现层系统管理员界面车间主任界面调度长界面质检主任界面质检员界面库管员界面配送员界面生产工人界面XBIMBIM解析与显示物料调配管理模块物料调配员界面系统架构图系统管理员一号生产线因特网车间主任调度长质检主任物料调配员库管员配送员物料堆场支模工序骨架安置工序浇筑工序养护工序质检员蒸养室工人管理人员预制构件RFID标签图例路由器台式电脑平板电脑原料库存质检员系统配置图13系统应用流程生产方案制定是系统内流程步骤R系统内判断步骤业务流程步骤系统内信息流构件流动方向通过RFID采集数据图例结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否生产方案制定工序开始RR工序结束R构件入库R构件出库R开始配送R到货签收否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法关键算法存储与配送管理进度管控质量管理14功能大类功能说明组织权限设置用户登入登出、组织机构及用户设置、用户权限管理等车间信息设置设备信息设置、模具信息设置、人员信息设置、模台信息设置、生产线信息设置和堆场信息设置等生产订单管理订单信息管理、订单跟踪管理、项目跟踪管理作业计划管控作业计划查看、工序耗时设置、作业计划制定、作业计划调整物料调配管理物料调配路径规划、物料调配任务获取、物料调配记录生产工序管理最新生产任务获取、管理预制部品各工序生产过程、生产突发情况上报等成品堆场管理成品存储管理、存储构件查看成品配送管理构件配送管理，构件配送查看等系统主要功能15•项目基本情况五和万科长阳天地项目房山区长阳镇01-09-09地块装配整体式剪力墙结构体系•主要预制类型外墙板230件，7类叠合板440件，5类•应用项目利用该系统，对上述构件生产、存储及配送过程进行模拟管理，同样适用于特色小镇建设系统试用16是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法生产线信息设置界面17系统管理员是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法模具信息设置界面18系统管理员订单基本信息管理界面是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法19调度长是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法订单详细信息管理界面20调度长是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法交付批基本信息管理界面21调度长是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法作业计划制定界面22调度长是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法骨架安置工序管理界面23工人•超高频（868至956MHz）RFID读写设备及芯片-UGrokItRFIDReader-XerafyBricRFIDTag；EmbeddableRFIDWireTagRFID设备选用24生产质量检查界面——平板电脑质检员是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法质量信息查看界面26质检员、车间主任、工人是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法订单进度管理界面27调度长、车间主任项目进度管理界面28是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法调度长、车间主任计划重调部分参数界面29是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法调度长是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法作业计划最优化调整界面30调度长、车间主任物料调配路径最优化规划界面31是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法物料调配员、工人构件存储管理界面是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法32库管员、配送员构件配送管理界面是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法33配送员•基于新愿景•互联网+技术的应用BIM、移动终端、物联网（RFID）、智能化•优化技术的应用作业计划的制定作业计划的调整物料的重调配规划适用范围：钢筋混凝土预制构件流水线生产该系统的“技术含量”34是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法作业计划最优化模型•优化目标-工作站闲置时间最短-违约费与库存成本最少-生产总时长最短-减少工作站生产内容变动•限制条件-产能限制-蒸养室容量限制-工作制限制-工序间缓存空间限制-模板数量限制-模台数量限制•优化目标公式•限制条件公式35作业计划最优化调整模型•优化目标-违约费与库存成本最少-生产总时长最短-物料调配工作最少-所使用产能余量最少-……•限制条件-产能限制-工序间缓存空间限制-模板数量限制-模台数量限制-原料数量限制-……•优化目标公式•限制条件公式……是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法37物料提前布置各工序生产耗时放宽10%~20%是结束生产订单管理作业计划制定质检方案管理一体化跟踪物料调配管理成品堆场管理成品配送管理生产工序管理突发情况作业计划调整开始生产质检质量问题是维修整改否否预制生产作业计划最优化调整算法预制生产物料重调配最优化路径规划算法预制生产作业计划最优化制定算法物料重调配路径最优化规划模型•优化目标-载具行进总路程最短-急需物料优先调配•限制条件-物料调配需求均满足-装载量限制-堆场容量限制•优化目标公式•限制条件公式38遗传算法计划目标计划模型最优计划(规划)利用遗传算法求解上述模型39•该项目中某日计划生产总时长=41h本系统生成的作业计划AsprovaAPS软件生产的作业计划生产总时长37h与商业软件Asprova对比作业计划效果40S418S114S215S216S317S419S17S18S29S210S211S312S413S11S12S23S34S45S46仓库3号生产线堆场物料调配点：2号生产线堆场物料调配点：1号生产线堆场物料调配点：SijSijj号物料调配点需运来Si型物料一套j号物料调配点需运走Si型物料一套1号载具行进路径物料重调配规划结果例对应于载具1414结语•介绍了研究背景•描述了互联网+装配式建筑智慧建造愿景•展示了一个预制构件生产优化管理系统42谢谢欢迎批评指正43