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        干貨!裝配式建筑預制構件運輸班次是怎樣調度優化?

        發表時間: 2021-08-25 10:30:26

        作者: 德州海天機電科技有限公司

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        【摘要】目前在我國建筑行業中,粗放式的建設模式仍然占據著支配性地位。在裝配式建筑施工展開高效有序的調度優化,避免造成裝配預制構件的生產、運輸與裝配缺乏協調而導致延誤施工或增加成本、降低建筑質量等問題,本文對裝配式建筑施工及其預制構件運輸班次調度優化展開研究探討,分析探究了安全模塊化管理工作要點,旨在為提高房屋建筑施工質量和加強安全監管提供一定的理論支持。

        裝配式建筑是一種具有產業規模、高效環保的建筑施工模式,以預制構件的產業化生產,減少了施現場施工作業的內容,由此大幅提升了建筑工程的效率及準確度,降低了施工成本,并且減少了建筑工程中可能出現的差錯,保證工程的質量。

        1. 裝配式混凝土結構施工特點

        傳統建筑工程的施工地點,主要集中于建筑的所在地。而裝配式建筑的施工現場,除了建筑的所在地,還有建筑構件的生產地。從構件的生產到裝配,最終形成建筑,裝配工程主要經歷三個環節,即工廠生產構件、構件運輸、構件裝配。由此可見,裝配式建筑并不是主要在施工工地上完成的,其施工空間及流程具有更大的范圍。在裝配式施工中,主要的施工對象是預制構件,其也是裝配式建筑的主要構成單元。由構件的生產、流動和拼裝,可以將裝配式建筑施工分三個主要的階段:一是預制構件的生產;二是預制構件的運輸至施工場地;三是預制構件的裝配 。

        相較于傳統式的建筑工程來說,裝配式建筑具有以下突出特點:

        1.1 施工工序多元化,即施工環節為生產、運輸、存放、裝配等,施工的復雜性有所提高

        相較于傳統施工來說,裝配施工的主要操作對象是預制構件,施工過程是將預制構件進行裝配,施工目標是按照設計完成建筑的裝配。其中涉及的構件生產、運輸、存放等環節都屬于施工的內容,即施工內容更豐富,程序更復雜。

        1.2 工廠集中化生產,工地主要執行裝配

        裝配式建筑涉及大量的預制構件,并且大多數都是大型構件,例如陽臺、樓梯、梁柱等。這些構件由生產廠家制作,這就節省了建筑施工現場先期的作業量,形成“構件生產人員多,建筑工地人員少”的現象。在建筑裝配的施工現場,主要工序有:裝配、鋼筋綁扎、搭設模板、混凝土澆筑、抹灰等。由此,工廠人員與生產較為集中,而建筑施工場地人員少。

        1.3 大件吊運數量較多,對吊運設備性能具有更高要求

        預制構件的吊運作業,是用龍門等吊裝設備,將構件起吊、運送到指定的地點。具體到建筑工地而言,其主要是指通過塔吊等設備,將預制構件吊運到構件安裝的目標樓層。一般而言,裝配建筑中的構件重量主要集中于 5t~14t 范圍內,故而可知在裝配式建筑施工中,對于吊運設備以及相關的配套吊具、零件等要求較高。

        2. 裝配式建筑運輸車輛調度的特點及流程

        裝配式建筑運輸車輛調度,就是指裝配式建筑的預制構件在生產廠家根據建筑工程的業主方、施工方的要求生產好預制構件后,由相關的調度人員安全運輸車輛將預制構件運輸至施工場地進行施工、存儲。裝配式建筑預制構件的運輸班次調度的結果主要有三種情況:

        (1)在預制構件運輸至施工場地的同時,恰好可以與吊裝、裝配或者存儲等作業銜接;

        (2)運輸車輛進入施工現場的時間比現場施工進度較早,此時進場后的預制構件需要在車輛上或者倉庫中存儲一定時間,等待施工時使用;

        (3)在預制構件運輸到達施工現場的時間不能趕上施工的需要。因此,就是指裝配式建筑預制構件的運輸進度***水平,要與現場進度恰好銜接 。

        由于裝配式建筑預制板與建筑工程之間關系的特殊性,其運輸班次調度具有以下特點:

        (1)生產廠家不可急切追求完成預制構件的生產。對于裝配式建筑工程而言,有時會發生設計圖紙變更或者業主方需求產生改變的情況,如果生產廠家過早完成預制構件的生產,則可能帶來諸多麻煩并使雙方產生糾紛。

        (2)對于運輸一方來說,恰好把握運輸時間具有較大難度,需要掌握好運輸的各個環節以及與施工進度的匹配。如前文所述,裝配式建筑的預制構件的體積和重量往往很大,裝卸及在施工現場吊裝、裝配的難度很大,因此在運輸過程中難以精確掌握時間,由此給預制構件的運輸班次調度帶來不確定因素而影響施工。

        (3)預制構件的體積與重量大,在運輸途中容易出現形變、破損等問題,因此就需要盡量選擇與施工現場最近的周邊生產廠家,盡量縮短運輸距離。

        (4)有的生產廠家同時服務于多個建筑工程,由此就可能在某時間段內出現為各個施工現場運輸預制構件的高峰期,這給運輸班次調度帶來了極大的挑戰。

        3. 裝配式建筑預制構件運輸班次調度的優化

        3.1 人工魚群算法

        人工魚群算法是來源于“人工干擾魚群自治”的思想,即將可操縱的“機器魚”混與真正的動物魚群當中,通過“機器魚”與動物魚的群聚、追逐、“覓食”等行為對其他處于一個群體的動物魚的行為產生影響。人工魚群算法是一種從全局到細節的算法,不需要設置參數,也不需要對事件中的各因素準確掌握,就能夠通過目標方案的比較進行優劣評價,從而得出***的目標方案,由此可見,該算法適用于裝配式混凝土預制構件的運輸班次調度優化。

        3.2 運輸班次調度優化案例

        S 廠是一家專門生產裝配式建筑預制構件的企業,主要生產的裝配式預制構件有內墻板、梁、柱、陽臺、飄窗、樓梯等,并且為合作的施工單位提供預制構件的運輸配送服務。S 廠現有 10 輛相同的運輸車輛為 4 個施工單位生產及運輸預制構件,這 4 個施工單位的與 S廠的運輸距離及時間如下所示。S 廠到施工單位 1 距離 24.2km,運輸到施工單位時間需要 35min,由施工單位返回需要25min。S 廠到施工單位 2 距離 31.7km,運輸到施工單位時間需要 30min,由施工單位返回需要 20min。S 廠到施工單位 3距離 28.6km,運輸到施工單位時間需要40min,由施工單位返回需要 30min。S 廠到施工單位 4 距離 21km,運輸到施工單位時間需要 30min,由施工單位返回需要20min。

        將 S 廠與 4 個施工單位的數據代入人工魚群算法模型中,設定人工魚群數量為 40,并且由模型系統迭代 200 次獲得***運輸班次調度的結果。根據模型仿真的結果,人工魚群算法經過了 200 次迭代耗時 22.7s,最終確定的 S 廠為 4 個施工單位調動預制構件運輸車次最少運費成本為 11256 元,各運輸車輛總總共的等待時間最少為 105min,共需要調度的車輛班次為25次,***運輸班次如表2所示。

        在表 2 中,需求構件的編號與表 1列出的四個施工單位所需構件一致,先列出為 1,后列出為 2。如施工單位 1 需求的預制構件為樓板、墻板,則樓板編號為 1,墻板編號為 2。

        4. 結語

        本文通過對裝配式建筑預制構件車輛運輸班次調度進行研究,以追求最少的運輸成本及預制構建生產廠家與施工單位最短的等待時間為主要目標,建立了相關的研究模型并使用人工魚群算法進行了實際案例分析,從而為裝配式建筑預制構運輸的車輛班次調度優化提供了一定的理論與實踐參考。

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