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        2021混凝土科學技術獎
        【科技進步類】二等獎:建筑構件機組移動數字化生產線開發及應用
        時間:2022-04-14    來源:CCPA科技工作部    分享:
        2021年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎工作于2021年5月啟動,至12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目44項。經過專家評審委員會的初評及終評,共計33個項目獲獎,包括一等獎1項、二等獎18項、三等獎14項,其中“科技進步類”16項、“技術發明類”1項、“技術革新類”16項。
        2021年度中國混凝土與水泥制品協會

        混凝土科學技術獎?科技進步類

        項目展示

        2021年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎工作于2021年5月啟動,至12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目44項。經過專家評審委員會的初評及終評,共計33個項目獲獎,包括一等獎1項、二等獎18項、三等獎14項,其中“科技進步類”16項、“技術發明類”1項、“技術革新類”16項。


        二等獎項目

        建筑構件機組移動數字化生產線開發及應用




        主要完成單位:上海建工建材科技集團股份有限公司、上海建工集團股份有限公司、上海市建筑科學研究院有限公司、河北新大地機電制造有限公司

        主要完成人:吳杰、朱敏濤、周強、秦雪濤、方愛斌、楊佳林、朱安標、白曉軍、占羿箭、王明牛、李玲玉、王宇




        評審委員會評語

        • 研發成果對提高構件廠的生產效率、生產適應性,減少投資、降低能耗等具有顯著優勢,是發展建筑工業化的核心技術。

        • 本項目針對城市高架預制構件制作工藝及裝備能級提升,進行了系統深入研發,在多項橋梁工程中應用,研究成果具有較高推廣應用價值。



        項目概況


        隨著我國經濟發展的轉型升級,綠色建筑發展的大趨勢不可逆轉,伴隨著信息化社會的技術進步與創新,我國近年裝配式建筑產業得到蓬勃發展。但裝配式建筑的工廠自動化程度還比較低下,建造方式比較粗放,主要以手工生產為主,建造效率低、勞動力需求量大、資源浪費嚴重、模具重復利用率低、生產環境差。建筑行業建造模式的轉變,也引發技術裝備的轉型升級需求,現有預制構件生產線與裝備仍有較多可改進之處。

        本項目針對常規固定模臺生產線存在生產線能耗高、作業環境差和勞動強度高等不足,傳統平模流水生產線產品適應性差、串行生產容錯性低和生產效率有待提高、模具拼裝效率低等問題,采用工業優化設計理論和模數化、標準化設計方法,研究基于固定臺模的矩陣式機組移動布局技術、新型智能并行控制PC構件生產技術,重點解決關鍵生產裝備在單條生產線上往復直線移動及多條生產線之間橫向移動的自動化控制難題、數字化編碼軌道及功能裝備并行控制技術、高精度模數化組合式通用模具系統及其快速拆裝設備和技術、可側翻固定模臺和多功能可移動振動側翻設備系統的協同技術,解決PC構件各生產工序生產效率不高,生產協同和勞動生產率水平較低等問題,形成混凝土構件生產技術與裝備研究成套技術,不斷提高預制構件生產效率和數字化生產水平。

        ▲建筑構件機組移動生產線數字化生產線建設實例

        ▲建筑構件機組移動生產線數字化生產線建設實例



        主要創新點



        1.建筑構件機組移動生產線工藝布局技術

        針對傳統固定模臺生產線能耗高、作業環境差和勞動強度高、以及平模流水生產線產品適應性差、串行生產容錯率和生產效率低等問題,研發了建筑構件機組移動生產線工藝布局等技術,生產線可實現生產模臺雙向可擴展布局、構件原位生產養護、功能裝備可縱橫向移動,生產線對車間空間固定的建設與改造具有較好適應性。

        建筑構件機組移動生產線數字化生產線布局技術

        2.研制了生產線機組成套多功能關鍵裝備

        針對傳統預制構件生產線存在生產能耗高、生產方式粗放、混凝土振搗方式單一、振搗效果不理想、模臺前處理效率不高等問題,項目研制了可振動側翻熱養護模臺和移動式振動側翻設備、模臺前處理一體化設備、邊模運輸一體化設備等適用構件生產的專用生產技術與成套功能裝備機組,實現生產線中PC構件各生產工序的數字化高效生產。

        建筑構件機組移動生產線數字化生產線關鍵裝備

        3.研發了預制構件生產線數字化交互控制與管理技術

        針對預制構件車間生產管理和環境較差等問題,研發了預制混凝土構件生產線數字化交互控制和管理技術,研發了生產裝備的無線智能控制技術、編碼軌道的關鍵裝備開放式接口技術、關鍵裝備的移動定位和信息交互技術等,實現 PC構件生產線的數字化管理和數字化高效生產控制,有效提高了預制構件混凝土的高效安全生產。

        生產線虛擬布模和裝備自動交互對接

        4.研發了裝配式建筑預制構件通用組合式模具系統與高效拆裝技術

        針對裝配式建筑預制構件生產過程中,預制構件及配套模具標準化程度低,傳統模具適用工程較單一、周轉次數少、模具配套成本高,研制了高精度模數化組合式通用模具系統、基于BIM技術的預制構件和模具庫和三維模具數據庫管理軟件等技術,有效提高了預制構件與模具設計效率和構件設計標準化程度,降低模具設計量,有效提高預制構件模具使用周轉率。

          預制構件與通用組合模具三維數據庫

        應用效果



        本項目研發了建筑構件機組移動數字化生產線規劃、設計、裝備、建設等成套技術,生產線相關技術在上海建工集團建筑構件產業化基地、南通上建建筑構件產業化基地、常熟上建生產基地等基地進行建設應用示范,得到良好的應用效果。此外,近年生產線相關技術在江蘇、湖北、河南、天津、山東、四川等十余個省市,上海建工、中建三局、天津遠大、武漢建工、湖南國信、河南水建等眾多知名企業生產基地中得到廣泛的推廣應用。

        基地建設定制研發全新的數字化生產設備,生產線具有投資少、可擴展性強、勞動生產率高、適應性強、能耗低等優勢,相比同規模的自動化生產線,初期投資減少,勞動生產率得到提高。

        基于生產線生產的構件產品在華發華潤靜安府工程、嘉定F04-2地塊、浦江鎮S8-01地塊市屬保障房項目、寶山區顧村鎮F-4地塊安置房項目等近幾十項工程進行了示范應用,取得了良好的應用效果。


        企業介紹



        上海建工建材科技集團股份有限公司創立于1953年,集團擁有預拌混凝土和預制構件兩大產業,預拌混凝土2021年年產量超過4677萬立方米,位居全國第三、全球第五,具有超高泵送混凝土、特種混凝土等各類高性能功能化混凝土的研發和生產能力,擁有豐富的預制構件生產經驗和強大的預制構件生產能力,2021年預制構件產量超62萬方,擁有“國家裝配式建筑產業基地”、“綠色環保攪拌站”、“城市高架產業基地”、“國家級綠色礦山”等國家和省部級產業基地,公司擁有完善的科技研發三級體系,技術和產品廣泛應用于超高層建筑、地鐵隧道、市政建設、公共建筑、工業建筑和民用建筑等方面。

        上海建工集團股份有限公司成立于1953年,是中國建筑行業先行者和排頭兵。集團擁有“建筑施工、設計咨詢、房產開發、城建投資、建材工業”五大事業群,“城市更新、水利水務、生態環境、工業化建造、建筑服務業、新基建領域”六大新興業務,全產業鏈聯動和綠色發展。集團以推動建筑產業現代化為目標,發揮“中央研究院”模式兩級科創體系作用,在超高層建造、鋼結構建造、橋梁設計施工、裝配式建筑、綠色建材、城市更新、水利水務、環境治理、園林綠化設計施工、地下空間綜合開發、工程裝備裝置、設備設施運行維護、清潔能源建設工程、磁浮交通等20個重點專項技術領域取得矚目成績。

        上海市建筑科學研究院有限公司是上海建科集團股份有限公司下屬核心企業,是上海市高新技術企業,首批獲得“上海品牌”建設工程咨詢企業。建院60多年來,共承擔科研項目1000余項,其中國家科技部項目5項、課題31項,部、市級課題250余項;獲國家和部、市級科技獎勵330余項,其中全國科學大會獎19項,國家科技進步獎8項,部、市級科技進步特等獎1項、一等獎19項;主編或參編標準300余項,獲專利授權270余項。

        河北新大地機電制造有限公司致力于新型建筑工業化領域及基建領域的智能制造裝備研發,是國內產品鏈齊備的智能建造技術與裝備服務企業,相關產品在國內同行業中處于領先水平。為客戶提供涵蓋“軌道交通建設領域、裝配式建筑領域、市政建設領域”的裝配式預制部品技術開發、自動化設備、全流程數字化管理系統的設計、研發、生產、銷售、安裝、售后服務為一體的綜合服務,助力新型建筑工業化及新基建,踐行機械化換人、自動化減人、智能化無人。服務范圍包含整體規劃設計、智能生產線研發設計、系統優化升級、產品安裝調試等專業定制化技術服務與裝備。


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