基于BIM的装配式混凝土构件钢筋加工管理系统

发表时间:2020-04-26 08:53

1、引言

BIM 是建筑信息模型简称,通过建立虚拟的建筑工程三维模型,利用数字化技术,为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息数据库。借助这个包含建筑工程信息的三维模型,使得信息能够在项目策划、设计、施工、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递,为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。通过 BIM 技术,在建筑项目管理过程中的应用,能够提高生产效率、节约成本和缩短工期。

装配式混凝土构件一般都在专业化的构件加工厂内进行加工,加工完成后再运输到工地进行拼装施工,加工厂中钢筋的加工成型是其中重要的一项。目前,钢筋加工成型多以单机加工、人工定位、手工半自动操作的方式进行,其钢筋数据识别、传递和反馈完全是靠人工的方式进行,数据都以纸质形式保存,数据汇总分析难度大,数据不能有效共享,常因信息沟通不畅出现加工错误、加工效率低、无法追溯等问题。因此,需要开发一套装配式混凝土构件钢筋加工管理系统。


2、系统业务流程

对于车间的计划人员,日常工作是需要将钢筋加工清单,归并和拆分,按照加工的专业化类别不同,分配到不同的人和不同的设备,然后车间人员开始领料加工,在实际工作中,加工完成后,若没有告知,管理人员根本不知道是否加完成,常常出现各种差错,浪费钢筋原材。经过以上的业务分析,将钢筋加工流程进行整理(如图 1),主要有以下 3 步。

1) 使用 BIM 软件在结构设计完成后,加工厂的计划人员从 BIM 中导出钢筋 BIM 设计数据,然后将 BIM 数据导入到钢筋加工软件中,生成BIM 需求单,BIM 需求单主要内容包括钢筋的详细清单和钢筋的需求日期。需求单导入完成确认无误后,计划人员进行提交,需求正式生效进入下一个阶段。

2) 加工厂管理人员将 BIM 需求单按照钢筋的直径、形状、尺寸等进行数据归并,之后分派到不同的设备和工人,生成不同的任务单,同时系统会自动通过互联网络将任务单下发到各个设备,这样操作工人就可以直接从库房领取原材料,在设备上选择要加工的钢筋进行加工。

3) 钢筋加工设备上,加工设备自动根据 BIM数据进行图形数据分解,再调用指令库,将 BIM数据转化成设备的动作指令,进行加工生产,加工完成后,操作工人通过设备互联网络进行加工完成报工,这样系统就能够实时了解到每种钢筋的加工状态,同时也为后期的报表分析打下基础。

图1钢筋加工业务流程图.png

图1钢筋加工业务流程图


3、系统主要功能

根据钢筋加工业务过程分析,将装配式混凝土构件钢筋加工管理系统分为五个模块:基础信息管理、BIM 钢筋需求单管理、钢筋任务管理、设备端功能和报表管理,如图 2 所示。

图2系统功能模块图.png

图2系统功能模块图

基础信息管理主要实现用户登录系统、项目相关参数管理、用户信息管理、项目相关绑扎队伍信息等功能。BIM 钢筋需求单管理主要实现BIM 钢筋需求导入、软件自带单根钢筋图形库管理、钢筋需求单管理等功能。钢筋任务管理主要实习任务单的增删改、钢筋任务分派、打印二维码料牌、钢筋加工完成报工等功能。设备端功能主要实现通过服务器将软件和设备进行互联、设备端主界面查看工人任务和设备的一些系统参数设置。报表管理主要实现将系统的各种相关数据进行汇总统计、交叉查询,并通过图表的方式展现出来。

4、系统软硬件架构

为了降低管理成本,系统设计时尽量使用多终端自助操作,能让全员参与管理,降低生产管理成本,系统软件架构主要由多客户端和服务端组成,如图 3 所示。服务端 WebService 服务和数据库服务两部分组成。客户端可以分为 PC 客户端、手机端、设备端、工位端和看板等。这样在生产过程中,就可以将复杂的管理工作分解、分散管理,让全体员工参与到管理过程,各司其职,最大程度提高工作效率。

图3系统软件组成和架构图.png

图3系统软件组成和架构图

系统硬件主要由服务端的服务器和客户端的硬件组成,如图 4 所示。服务中心有数据服务器,能够给客户端提供数据服务,服务器可以购买或租赁。施工工地和管理办公室的电脑上装有 PC客户端,主要用来录入需求单和查看报表查询。在车间有设备客户端、手机客户端和工位端。车间组长能够通过工位端将任务分派到加工设备和操作工人,操作工人可以在设备端查看自己的任务,能够进行选择下载加工,加工完成以后可以进行完成报工。工人也可以通过手机端查看自己的任务,并进行完成报工。全体员工可以通过电子看板,查看车间的加工效率统计,查看车间整体加工进度,发现问题,及时调整。

图4系统硬件架构图.png

图4系统硬件架构图


5、系统的实现

5.1软件主界面

左边是功能菜单,右边是仪表盘区域,上边是系统单栏。仪表盘能显示钢筋需求单的状态,加工厂的需求量、任务量和完成量柱状图,工人未完成任务量,加工厂需求总量、完工总量对比曲线图,如图 5 所示。

图5软件主界面.png

图5软件主界面

5.2基础信息界面

   软件的基础信息主要包括用户信息和项目参数信息,用户信息主要是能够新增、修改和删除系统用户。项目参数信息主要功能是新增、修改和删除项目和项目里面的参数,项目参数包括钢筋比重、钢筋延伸值等参数,如图6所示。

图6项目参数界面.png

图6项目参数界面

5.3业务表单界面

需求单能够自动接入 PBIMS 软件、翻样软件、EXCEL 格式的钢筋加工料单,自动生成钢筋需求单,也可以手工输入、写入钢筋加工料单、指令。需求单在录入或导入的时候需要填写需求时间和具体的钢筋信息,需求单录入或导入完成后,进行提交,就转化成待生产订单。系统能够自动汇总钢筋的需求量,方便钢筋原材采购提量。图 7 为钢筋需求单的需求单明细界面。需求单明细界面能够显示钢筋明细行,也能够进行钢筋输入,还能够自动汇总钢筋重量、丝头数量等。

图7需求单明细列表.png

图7需求单明细列表

任务单主要作用是将任务分派给不同的工人,一旦生成任务单,任务就会直接传输到设备端,工人就可以在设备端选择加工了。系统能够打印二维码标识牌,二维码标识牌包含了钢筋的生产信息和唯一编号,这样打印后下发给生产工人,工人也可以通过在设备上扫描二维码进行加工,如图 8 所示。

图8任务单界面.png

图8任务单界面

钢筋报工单主要是加工工人加工完成后,给系统做反馈用的,通过增加报工单,系统就可以知道哪根钢筋的加工情况。通过报工单的数据,能够查询到钢筋的加工责任人,能够查询到钢筋的加工设备。如图 9 所示。

图9报工单界面.png

图9报工单界面


6、解决的文件问题

6.1实现钢筋工厂化加工的分布式、数字化管理

系统采用云服务技术,支持多用户、分布式在线工作。能对钢筋生产订单、任务单、工单进行数字化管理,实现生产信息共享,数据长期保存。能够进行需求、生产和完工自动汇总,实时掌握加工进度,了解运营状况,及时生产调整。

6.2快速导入BIM钢筋模型数据

钢筋加工管理系统可接入 BIM 软件、翻样软件、EXCEL 格式的钢筋加工料单,实现钢筋下料长度和重量自动计算,也可手工输入、写入钢筋加工料单、指令。通过导入 BIM 钢筋模型数据,能够直接生成软件需求单钢筋清单,保证生产数据来源正确,减少出错,节省人工,如图 10 所示。

图10BIM导入生产需求单.png

图10BIM导入生产需求单

6.3明确加工责任人

当前钢筋加工多通过手工下发标牌的方式进行生产加工,随意性大,无法进行加工责任人追溯。该系统可记录加工责任人,能够统计汇总工人的加工量和未加工量,能够进行绩效考核。自助操作简单、方便,能够做到加工责任人、设备的可追溯。

6.4全程可视、一目了然

软件系统可以和控制系统、视频系统等进行一体化集成,这样在加工过程全程可视、实时反馈。通过仪表盘或报表能对钢筋需求量、加工已布置任务量、未布置任务量、完成量和原料需求量等信息做到一目了然,直观显示。能够根据构件的组成查询构件每根钢筋是否已经加工完成能够进行生产齐套性分析,方便安装绑扎施工。

6.5软件和设备标准化互联

通过软件和设备互联接口,管理人员通过网络将生产任务下发到设备中,车间工人只需将设备上的任务逐个进行生产、报工即可,无需关注其他问题,实现傻瓜式的操作,减少出错率,提高生产效率。

6.6数据安全隔离

系统具有用户和角色管理功能,能够将不同的角色权限或数据权限赋予不同的用户,用户输入密令登录系统后,才能在系统上进行生产操作,防止其他无干人员进行错误操作,保证系统数据安全。


7、总结

  本文通过对装配式混凝土结构钢筋加工业务流程分析,设计了一款基于云技术架构的预制装配式建筑行业混凝土钢筋加工的信息化管理软件。该软件能够和PBIMS实现数据对接,将BIM中钢筋模型数据直接导入到系统中,管理预制装配式建筑钢筋需求信息;能够将钢筋加工生产任务排程、生产任务下发,将加工完成后数据直接反馈到系统中,实时掌握加工进度,无需二次人工操作和输入,还能够实现自定义钢筋图形、进度统计、质量管理、料牌打印、运营分析、加工责任追溯等功能。通过该信息化应用系统能够减少出错、提高效率、保证进度、降低成本。




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