智能化机械设备在预制装配式建筑施工中的应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 02 日 作者简介：睢雪鹏（1989），男，汉族，河北邢台人，本科，中铁二十局集团第四工程有限公司，中级工程师，研究方向为机械设备。-60-智能化机械设备在预制装配式建筑施工中的应用研究 睢雪鹏 中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛 266000 摘要：摘要：在社会经济高速发展的背景下，建筑行业的工作模式多次革新，现已具备较高的稳定性和安全性，但在面对多变的市场需求时，仍需实时调整。而科技作为现代社会的源动力，自然成为主流优化方向，智能化机械施工生产模式应运而生，许多如预制装配式建筑的新型模式也不断涌现，促使施工生产效率和质量显著提升。基于此，本文通过分析智能化机械设备的特点和常见类型，明确其主要的优势及应用路径，以期为相关人员提供参考，进一步深化智能化机械设备的应用模式，助推行业的未来发展。关键词：关键词：智能化机械设备；预制装配式建筑；应用 中图分类号：中图分类号：TU741 0 引言 现阶段，群众物质生活水平显著提升，相应的其对建筑结构的需求也更为多元化，安全性和稳定性成为基本指标，更重要的是需要具备实用性和特色。而装配式建筑能够简化施工生产流程，减少常见工艺造成的环境污染，符合可持续发展观念，而智能化机械设备能够提高施工生产效率的同时，实现多种性能的调节，效益更加显著。至此，二者融合的工作模式逐渐被熟知，相关人员需要在实践中不断调整，进一步发挥技术优势。1 预制装配式施工生产的特点 预制装配式施工生产与传统现场浇筑施工生产相比，减少了施工生产现场的钢筋、模板等大量的材料，降低了材料消耗，并且缩短了工期。对钢筋、模板等施工生产机具的要求较少，减少了作业人员数量，且预制装配式施工生产由于主要采用工业化生产的预制构件，因而对于工人的技术水平要求不高1。此外，预制装配式施工生产可以减少材料浪费和环境污染。在建筑工程中采用预制装配式建造技术，能够充分利用工业生产中产生的废料和废旧材料，减少建筑材料消耗2。2 预制装配式施工生产中常见的智能化机械设备 2.1 桁架机 桁架机是制作叠合板上桁架筋的钢筋设备，目前笔者单位主要使用数控全自动钢筋桁架焊接生产线SJL300T-18，其属于典型的智能化机械设备，该设备仅需一人操作，高效、全自动化桁架生产设备。该生产设备将放线、矫直、弯曲成型、焊接、成品收集、码放等工作全部自动完成。已广泛用于中国高速铁路、预制装配式各项目及民用建筑等领域。电控系统采用数控伺服及 PLC，可保证快速稳定生产及生产桁架精度高。数控收集机构自动将剪切好的桁架进行收集及输送，形成自动化生产，减少人工，提高效率。焊接控制等其它零部件均采用知名品牌，使用寿命长，性能稳定。设计构造融入绿色环保理念，各功能模块无缝高效衔接，全新设计，提升了设备各个结构单元的重用性，大大降低设备消耗功率。2.2 网片机 网片机的工作原理相对简单，常见网片机是由多片金属丝网和网框组成，经转动的导杆带动丝网转动，使其覆盖在网框上形成焊接网。用机械将金属网（铁丝）焊接在一起的一种焊接设备。首先，机械设备自动化技术。自动化网片生产过程中，操作人员只需进行简单的操作和监控，即可保证产品的质量和效率，同时自动化网片生产过程中，可对产品进行实时监控，避免了人工操作中出现的失误现象。其次，智能化技术。随着现代工业的不断发展，自动化程度越来越高。同时智能化技术在网片行业中也得到了广泛应用3。中国科技期刊数据库 工业 A-61-2.3 起重机 起重机是指能在各种轨道上运行，可以进行起重、运输、装卸作业的机械，其中生产主要涉及门式起重机及桥式起重机，后期通过人工智能（AI）技术，采用基于3D复杂的场景感知与控制深度融合可以具备复杂场景的全自动无人化智能化的能力和特点，区别于传统自动化起重机该起重以相机为眼睛以“Ai 算法”为大脑实现高精度无人化控制。3 预制装配式智能化机械设备的生产流程 在设备灵活组装后，需要对所需生产的材料进行加工，确保其具有稳定的产品质量和性能，目前笔者主要经营预制叠合板、预制混凝土叠合梁、预制三明治内外墙板、预制楼梯梯段、预制混凝土石柱和蒸压加气混凝土板。阈值叠合板是叠合结构的一部分，一种全新的结构形式，具有显著的防水性能，可以重复利用的同时，大幅提升高空工作的安全性和稳定性；预制混凝土叠合梁是装配式整体混凝土结构的一种，施工生产速度快，经济效益显著，精度高、振捣均匀的同时，能够减少扬尘等问题。预制三明治内外墙板由流水线生产，在墙板间加有恒温保温材料，生产时需一次成型，且是一种新型建筑外墙保温产品，其主要是以聚氨酯为基料，在其表面通过各种处理工艺制作而成的外墙保温板，产品具有防火、抗紫外线、不燃、隔热隔音等特点，特别适用于高层建筑外墙及工业厂房内墙的保温隔热。蒸压加气混凝土板也被称为ACC 板，ACC 板是由聚酯薄膜和铝箔制成的，铝箔的作用是为了让薄膜和铝箔更好的贴合在一起。ACC 板最大的优点是防雾，在高湿环境下，可以起到防雾布的作用。在使用 ACC 板时，要注意 ACC 板的防雾效果，特别是在雨天，如果不用的话就要及时晾干。预制混凝土柱则与楼梯梯段生产类似，皆为混凝土构件，需要在初步制作后等待固化，过程中要加大监管力度。4 智能化机械设备在预制装配式建筑施工生产中的应用优势 4.1 控制更稳定 在施工生产过程中，需要严格控制好施工生产的工艺，例如在进行混凝土浇筑过程中，其浇筑的高度必须要严格控制在 3m 以内，同时在浇筑的过程中，如果发生了中断，则需要通过一段时间的静置，等混凝土达到了一定的强度后才能继续进行下一步施工生产，且为了确保施工生产的顺利进行，很多施工生产企业都会对施工生产设备进行一定的升级和改造，只有这样才能实现智能机械施工生产设备在施工生产过程中的稳定控制，具体优势可以归纳为二种：首先，使用更方便。传统的机械设备在操作过程中会存在一定的难度，需要进行操作人员进行现场指导，这样不仅会浪费人力资源，同时也会导致工程质量无法得到有效保障4。而智能机械施工生产设备由于使用了智能化控制系统和数据采集系统等技术手段，在进行操作时更方便、更快捷，同时也大大提高了操作人员的工作效率。例如在进行混凝土浇筑时，其可以通过无线数据采集系统来实现现场控制和数据采集等工作，大大提高了操作人员的工作效率和质量。其次，控制成本更稳定。在传统机械设备中使用机械设备进行施工生产时需要投入大量的人力资源和物力资源，由于机械设备的价格比较昂贵，因此在实际施工生产过程中要想提高工程质量就必须投入大量的资金来购置机械设备。但是智能化控制系统和数据采集系统等技术手段可以大大减少人力资源和物力资源的投入。因此在实际施工生产过程中如果对这些技术手段进行合理应用就能够节约大量成本。由此可见，随着我国现代化建设进程的不断加快以及我国经济水平的不断提升，对于智能化机械设备也提出了更高的要求。4.2 效率更显著 由于传统施工生产模式的特点，人工施工生产方式无法满足工程建设需求，导致施工生产效率低下、质量难以保证。而智能化机械设备则有效避免了这些问题，它可以将各个施工生产环节进行优化与整合，进而提升工作效率，保证工程建设质量，对于智能机械施工生产设备具有众多优势，效率方面可以归纳为以下几点：首先，智能机械施工生产设备具备作业范围广、可移动性强、工作效率高、施工生产质量好等特点。它能够在不同环境下进行工作，比如在公路建设中，它能够进行铺面、路面等的施工生产；在水利工程中，它能够进行基坑、堤坝等的开挖；在矿山工程中，它能够对采矿等工程进行施工生产。此外，它还可以根据需要来进行移动。其次，智能机械施工生产设备是集多种功能于一体的智能设备。它具有众多优势，比中国科技期刊数据库 工业 A-62-如工作效率高、功能强等特点。传统施工生产方式需要工作人员长时间地进行操作，而智能化机械设备则可以自动完成大部分工作。另外，智能机械设备的作业范围广、可移动性强、功能强等特点也是其优势之一。再次，智能化机械设备具有成本低的特点。由于传统的施工生产方式需要大量的人力、物力与财力投入，这无疑会增加企业成本压力，可由于智能机械设备具有操作简单、实用性强等特点，因此在很大程度上降低了企业成本压力。最后，智能化机械设备的应用有利于实现机械化作业和自动化作业，从而提高工程质量和效率，传统施工生产方式中，人工作业很难保证质量和效率，这在一定程度上制约了工程建设的发展。5 智能化机械设备在预制装配式施工生产中的应用路径 5.1 终端数据采集 智能施工生产设备数据采集的要求较为复杂，首先，须知智能化机械设备的数据采集主要包括：施工生产前的设备准备，包括施工生产前的人员准备、材料准备和机械设备准备。对施工生产中的数据进行采集，并将数据上传到云平台。对数据进行分析处理，形成对施工生产现场的整体信息了解。其次，了解人员信息。智能机械施工生产设备能够实现自动化操作，要求施工生产人员具备一定的文化水平和专业知识，当智能机械施工生产设备自动识别到施工生产人员时，会将信息上传到云平台，同时自动生成操作规程和管理制度5。再次，材料准备。在进行智能化机械设备安装时，要求对材料进行严格的检查。若发现材料不符合标准要求，需将材料退回厂家进行整改，对于智能机械施工生产设备安装完成后出现的问题，需要及时通知厂家进行维修或更换，同时进行机械设备安装。智能化机械设备在使用时需要对其进行调整、维修、保养等工作，在这一过程中，需要由专业人员完成相关工作。最后，开展数据分析。智能化机械设备可以通过数据分析来了解现场的整体情况，从而确定最佳的安装方案，在智能化机械设备安装完成后，需要对其进行严格的检查和维护，及时发现问题并修复，从而保证智能化机械设备能够正常运行。此外，还需要将数据分析结果反馈给智能机械施工生产设备制造商或厂家。5.2 设备远程监控 预制装配式施工生产智能化监控设备的应用主要分为两类：首先，预制梁厂内预制装配式施工生产。以工厂为例，将智能化机械设备应用到预制装配式施工生产中，可以通过对现场生产数据的采集，对生产过程进行远程监控，对工厂主要生产的钢筋混凝土构件，如预制梁、预制柱等进行管理，在该工厂内，混凝土构件的生产过程中需要大量的设备进行支撑，而这些设备的数量较多，管理起来比较困难。如果使用传统的监控方式来获取数据，则需要耗费大量的人力物力资源进行管理。利用智能化机械设备在工厂内对现场施工生产数据进行采集，然后将这些数据传输到后台管理系统中，在后台管理系统中，工作人员可以对现场数据进行查看与分析，从而快速掌握整个生产过程中的各项数据，同时可以根据相关的施工生产数据对工程进行合理的调度和管理6。其次，钢结构现场施工生产。在钢结构装配式施工生产工程中，应用到智能化机械设备进行钢结构装配式施工生产，会通过在钢结构工厂内利用智能化机械设备完成钢结构构件的安装、焊接以及连接工作，然后再将这些完成了连接工作的钢结构构件运输到现场进行拼装和安装。在传统施工生产模式下，工厂内钢结构构件的运输和安装都需要人工参与其中，而在智能化机械设备应用后，工作人员可以通过智能化机械设备进行钢结构构件的运输和安装。另外，在智能化机械设备进行钢结构构件的安装过程中，工作人员可以通过观察计算机屏幕上的模拟画面了解整个吊装过程中钢构构件的具体位置、重量、起重方向等信息。5.3 人工智能应用 在智能化机械设备中，人工智能的应用主要体现在三个方面，即智能传感技术、智能识别技术以及智能控制技术。其中，智能传感技术的应用主要体现在：首先，运用传感器将实际施工生产现场的数据信息进行实时采集，并对这些数据信息进行分析处理。其次，运用物联网技术将这些数据信息进行连接，实现对整个施工生产现场的实时监控。最后，利用人工智能技术将采集到的数据信息进行分析处理，从而得到施工生产现场的实时情况。因此，通过对这些智能化机械设备中所应用到的人工智能技术进行分析可以看出，其在智能化机械设备中的应用已经趋于成熟。中国科技期刊数据库 工业 A-63-基于智能化机械设备的应用优势可以看出，其具有以下几方面优势：首先是智能化机械设备能够在工程施工生产中发挥出极大的作用；其次是在传统施工生产方案中所存在的问题都可以通过智能化机械设备进行解决；最后是智能化机械设备可以促进建筑工程项目建设质量的提升。因此，为了使建筑工程项目能够满足人们对其功能需求和质量要求，就需要在实际工程施工生产中合理应用智能化机械设备7。6 结束语 综上所述，目前无论是出于效益思考还是环保性，装配式施工生产与智能机械设备的融合都将是大势所趋，所以相关人员也需要尽快将其二者的特征理清，同时结合实际应用情况与需求，创造更为稳定的工作机制，将技术特性得以发挥。但受制于传统观念和技术桎梏的影响，二者的应用需要不断创新，进而寻求有效突破，为未来的行业发展注入活力。参考文献 1康靖.预制装配式建筑施工生产技术研究J.居舍,2021(25):65-66.2雷棋渲.新技术变革下商品房开发项目预制装配式建筑研究J.中国住宅设施,2020(6):80-54.3陈康.预制装配式建筑施工生产常见质量问题与防范措施J.建筑技术开发,2020,47(11):141-142.4任景冰.预制装配式建筑施工生产技术创新研究J.中外企业家,2020(1):117.5盛元明.预制装配式建筑施工生产问题及防范策略J.工程建设与设计,2019(20):189-190.6安鹏.预制装配式建筑施工生产技术探究J.绿色环保建材,2019(9):161.7胡庆其.预制装配式建筑施工生产技术研究J.建材与装饰,2019(27):20-21.