《智能建造技术与装备》 课件 第九章 智能生产与智慧工厂

智能建造技术与装备第九章：智能生产与智慧工厂目录一、智能生产概述二、智能生产技术流程及典型案例三、混凝士预制构件自动生产线四、智能生产技术发展现状及趋势目录一、智能生产概述二、智能生产技术流程及典型案例三、混凝土预制构件自动生产线四、智能生产技术发展现状及趋势一、智能生产概述——智能生产现状分析智能生产智慧工厂智能生产是指通过应用现代信息和通信技术，实现生产过程的智能化、柔性化和绿色化，它包括智能设计、智能生产、智能管理、智能服务等多个方面。智慧工厂是指运用现代科技手段，如机器人自动化、实时监测、自主诊断、远程操作等，来实现生产流程的优化和生产效益的提升。一、智能生产概述——智能生产现状分析发展及现状近年来政府和企业更加注重智能生产的发展，国家持续颁布了一系列关于智能制造发展的政策，如：《国家智能制造标准体系建设指南》《“十四五”智能制造发展规划》《中国制造2025》等。智能化阶段信息化时代网络化阶段引入研究在大数据、云计算、机器视觉等技术升级，人工智能逐渐融入生产领域，以新一代人工智能技术为核心的阶段以计算、通讯和控制应用为主要特征的阶段互联网的大规模普及应用，生产进入了以万物互联为主要特征的阶段我国对“智能生产系统关键技术”进行了探讨研究1993上世纪中叶90年代中期近年来一、智能生产概述——智能生产现状分析发展成就我国已经掌握了长期制约产业发展的主要智能生产技术，如机器人技术、感知技术、复杂制造系统、智能信息处理技术等逐步形成了以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智慧工厂我国制造业企业在研发设计方面，应用数字化工具普及率已经达到54%，生产线上数控装备比重已经达到30%，这对于智能生产的全面发展提供了强大的数字化制造基础机器人技术+感知技术+智能信息处理自动化成套生产线智慧工厂一、智能生产概述——智能生产现状分析发展阻碍

智能制造基础理论和技术体系建设滞后企业系统集成能力较为薄弱高端智能仪器仪表、数控系统、工业应用软件等关键技术和核心部件仍受限于人制造业发展整体上还处于机械自动化向数字自动化过渡阶段目前智能生产技术主要侧重于技术追踪和技术引进，而基础研究能力不足，对引进技术的消化吸收力度不够我国总体上还处于2.0时代，部分企业在向3.0时代迈进，整体前进速度较为缓慢大型工程机械所需液压件大部分依靠进口，一些大型机械进口部件更是占整机价值量的50%～60%企业虽然引入了人机一体化系统，但如何按照工艺设计要求，实现整个生产制造过程的生产、排产、调度、管理等仍是一大挑战一次浇筑二次浇筑一、智能生产概述——PC构件基本概念概念混凝土预制构件（PrecastConcrete），又称PC构件是指在工厂中通过标准化、机械化方式加工生产的混凝土制品，属于装配式建筑的组成零件。预制叠合板、预制阳台板、预制空调板、预制楼梯、预制梁、预制内墙板、预制柱等预制外墙板、预制女儿墙、预制PCF板等水平构件竖向构件一、智能生产概述——PC构件基本概念预制构件种类预制叠合板预制空调板预制阳台板建筑物中，预制和现浇混凝土相结合的一种楼板结构形式建筑物外立面悬挑出来放置空调室外机的平台突出建筑物外立面悬挑的构件按照构件形式分为叠合板式阳台、全预制板式阳台、全预制梁式阳台一、智能生产概述——PC构件基本概念预制构件种类预制楼梯板楼梯间使用的预制混凝土构件，一般由梯段板、两端支撑段及休息平台段组成预制梁预制柱以弯曲为主要变形的预制构件作为承托上部结构的垂直柱结构件预制PCF板预制混凝土剪力墙外墙模，一般由外叶装饰层及中间夹芯保温层组成一、智能生产概述——PC构件基本概念预制构件种类预制外墙板预制女儿墙主要指装配整体式建筑结构中，作为承重的外墙板，上下层预制外墙板的钢筋采用套筒灌浆连接预制内墙板装配整体式建筑中，作为承重内隔墙的预制构件，上下层预制内墙板的钢筋采用套筒灌浆连接作为屋面与外墙衔接处理的一种结构，是屋顶上的栏杆或房屋外形处理的一种措施目录一、智能生产概述二、智能生产技术流程及典型案例三、混凝土预制构件自动生产线四、智能生产技术发展现状及趋势二、智能生产技术流程及典型案例——预制构件智能生产内容生产流程建筑施工图设计运输安装构件拆解设计构件成品模具设计及制造质检划线涂油表面处理模具组装脱模钢筋加工绑扎水电、预埋件预埋布料养护二、智能生产技术流程及典型案例——预制构件智慧工厂典型案例济南市中建绿色建筑预制混凝土构件生产工厂该案例包括6条预制构件生产线和2条材料加工线，其中预制构件自动化流水线3条、固定模台生产线3条、钢筋自动化加工线1条、混凝土加工线1条，通过智能化生产设备实现预制混凝土构件全生产周期的智能化和自动化。搅拌站拥有两条青岛迪凯机械设备有限公司生产的DMPC对流式行星搅拌机生产线，混凝土生产后，运输天车通过两条环形闭合钢轨，将其运送到厂内每条生产线，实现原材运输自动化。DMPC对流式行星搅拌机生产线（2）钢筋加工阶段第四跨生产线为钢筋加工生产线。引入钢筋自动化加工设备，可同步实现钢筋矫直、侧筋弯折成型、快速精准焊接、定尺剪切、自动收料等功能。（1）混凝土生产阶段自动钢筋捆扎机器人二、智能生产技术流程及典型案例——预制构件智慧工厂典型案例济南市中建绿色建筑预制混凝土构件生产工厂第一跨生产线第二跨生产线第三跨生产线第六跨生产线（3）生产阶段该智慧工厂固定模台和移动模台多种方式并存第一、七跨生产线为固定模台生产线，采用双边布置40张固定模台，中间布置通道的模式，主要生产预制夹心保温外墙板和带有飘窗的外墙板第二跨生产线是楼梯生产线，楼梯模具采用立式钢模，平放于混凝土地面第三跨生产线是流水生产线，采用移动模台，主要以墙板生产为主，墙板采用反打工艺，先生产外页后铺设保温，最后浇筑内页，针对墙板混凝土需分两次浇筑的工艺特性第五、六跨生产线是流水生产线，采用移动模台，是国内四代预制构件生产线，国内四代线产能比第三代产量提高60%，操作人数减少37%二、智能生产技术流程及典型案例——预制构件智慧工厂典型案例德国艾巴维公司各类预制构件生产线1.模台2.模台清洁装置3.标绘器4.脱模剂喷洒装置5.转子式拉直机

6.钢筋桁架焊接设备7.用于混凝土预制件厂的自动化钢筋铺设设备8.混凝土布料机9.振动密实装置

10.码垛机11.起吊架12.构件外运车13.模台传送叠合楼板轮转生产线1.模台2.拆模机械手3.模台清理装置4.置模机械手5.模台传送6.钢筋网片焊接设备7.全自动钢筋弯折机8.钢筋桁架焊接设备9.用于混凝土预制件厂的自动化钢筋铺设设备10.混凝土布料机11.振动密实装置12.保温板切割机13.翻转机14.码垛机15.构件外运车叠合楼板轮转生产线二、智能生产技术流程及典型案例——预制构件智慧工厂典型案例德国艾巴维公司各类预制构件生产线1.模台2.模台清理装置3.置模机械4.混凝土布料机

5.抹平机6.码垛机7.倾斜台8.模台传送实心构件轮转生产线1.模台2.模台清理装置3.置模机械手4.模台传送装置5.钢筋网片焊接设备6.混凝土布料机7.振动密实装置8.抹平机9.码垛机10.倾斜台11.成组立模三明治墙叠合轮转生产线目录一、智能生产概述二、智能生产技术流程及典型案例三、混凝土预制构件自动生产线四、智能生产技术发展现状及趋势三、混凝土预制构件自动生产线——数控划线设备及智能构件模具装置数控划线设备

数控划线设备是指用于在底模上快速而准确画出边模，预埋件等位置，帮助提高放置边模、预埋件准确性和速度的智能装备。德州君科数控划线设备河北雪龙数控划线设备三、混凝土预制构件自动生产线——数控划线设备及智能构件模具装置预制构件模具设备预制构件模具是指应用在预制构件成型加工中使预制构件具有一定形状和尺寸要求的一种生产工具，主要包括底模、侧模、端模等重要组成部分。德国威克曼——拆布模机器人传统预制构件模具——固定模具、人工拆装智能构件模具是指能根据构件边线尺寸、钢筋出筋位置、出筋形式等构件特征要求，可以智能化变换尺寸，形成符合生产要求的模具沈阳建筑大学——预制构件智能尺寸调节模具三、混凝土预制构件自动生产线——智能钢筋加工机械设备智能钢筋加工生产线智能钢筋加工设备主要包括：智能桁架焊接机器人、智能钢筋开孔网焊接机器人、智能钢筋柔性调直机器人、智能钢筋弯箍机器人和斜面式智能钢筋机器人等多种自动化钢筋生产设备，一般为智能化流水生产线形式。济南市中建绿色建筑预制混凝土构件生产线中所使用的智能化钢筋生产线，该预制构件智能化生产体系入选住建部第一批智能建造新技术新产品创新服务典型案例。三、混凝土预制构件自动生产线——智能混凝土布料设备智能混凝土布料设备推拉滑板卸料的混凝土布料机分段闭合的混凝土布料机控制系统留有计算机接口，便于实现直接从中央控制系统读取图纸数据的功能；行走系统具有平面两坐标运动控制、纵向料斗升降功能，配合可按图纸尺寸、设计厚度要求由程序控制实现均匀布料。伞翼螺旋卸料的混凝土布料机混凝土布料设备主要用于生产制造混凝土预制构件，在生产过程中向预制构件模具中进行均匀定量的混凝土物料的投放沈阳建筑大学——智能布料系统德国艾巴维设备技术有限公司生产制造的智能混凝土布料设备，该设备通过中央控制系统ebos获得所需的生产数据（预制构件大小和厚度）德国艾巴维——智能布料系统三、混凝土预制构件自动生产线——智能翻转机构智能翻转机构在生产双层叠合剪力墙时，需要将已经固化的第一面板翻转与新浇筑的第二面板叠合，该过程正是由翻转机构完成智能翻转机构的框架上安装有两个模台导向装置，可以实现在振动密实工位上把第一块模台和第二块模台相互叠放在一起，确保了模台上边模内的构件能够彼此固定一起，保证在振动密实期间的稳定性。德国艾巴维设备技术有限公司生产制造的智能翻转机构三、混凝土预制构件自动生产线——智能生产规划预制构件智能生产管理规划01生产计划与调度智能生产规划的重要组成部分，根据市场需求、生产资源、工作流程等因素，制定出合理的生产计划并进行有效的调度，通过优化生产计划和调度，提高生产效率和降低成本02质量控制通过使用传感器、物联网技术、大数据分析和人工智能等技术手段，可以实时监测生产过程中的各种参数，实现对产品质量的全程监控和控制，从而及时发现和解决问题，确保产品的质量03设备维护与管理通过预测性维护技术和设备的远程监测，可以实现对生产设备状态的实时监控和分析，提前预测设备故障，并采取相应的措施进行维修或更换，避免设备故障导致的生产停滞和生产成本的增加04供应链管理通过实时监控库存、运输和交付情况，优化供应链的各个环节，确保生产和供应的顺畅05产品设计与改进通过收集和分析客户反馈和产品使用数据，可以对产品进行持续改进，满足不断变化的市场需求目录一、智能生产概述二、智能生产技术流程及典型案例三、混凝土预制构件自动生产线四、智能生产技术发展现状及趋势四、智能生产技术发展现状及趋势——预制构件智能生产技术发展现状智能化生产技术发展现状构建智能化生产工厂已成为建筑行业企业发展的重要趋势。近年来，随着新型建筑工业化的迅猛发展，众多建筑企业已将预制混凝土构件生产纳入主营业务。据统计，截至2021年，我国混凝土预制构件生产企业数量超过1200家，生产线超过4000条。其中，约三分之二的工厂已配备自动化生产线，实现了不同程度的智能化生产。1200混凝土预制构件生产企业数量67%具备自动化生产线的工厂比例4000生产线四、智能生产技术发展现状及趋势——预制构件智能生产技术发展现状预制混凝土构件智能生产技术发展成就初步建立了先进适用的智能生产线的工厂布局与系统架构理论体系，形成了一批具有自主研发与供应能力的行业企业大部分生产线采用了先进的集中控制系统，工厂自控系统平均投用率已逐步提升到60%～70%，有效提高了生产的自动化程初步建立了生产设备的制造执行系统，系统收集实时数据对短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程进行优化初步建立了生产工厂的通讯网络架构，实现各环节之间数据的采集与指令传送，实现了智能生产的网络化支撑建立了生产工厂信息化管理系统，实现了生产过程管控、关键工艺工序数据在线监控智能仓储、物流系统开始在智能生产环节逐步普及应用智能生产在节能减排方面已取得明显效果四、智能生产技术发展现状及趋势——预制构件智能生产技术发展趋势发展趋势设计、生产、施工一体化装配式建筑及其预制构件设计在实际生产过程中存在脱节现象，导致构件生产标准化程度不高、资源损耗较大、成本较高