房建项目钢筋标准化程度低, 加工作业具有种类多、批量小的特点, 长期以来缺乏先进的技术手段, 信息化程度低, 导致传统钢筋工程管理效率低、协调量大。随着BIM技术不断深化应用发展及数控加工设备推广应用, 针对钢筋工程管理不足进行大量研究, 提出了基于BIM技术的钢筋集约化加工新型作业方式, 并基于该模式的应用需求开发出一套适用于钢筋半成品集约化加工的BIM云管理系统。

该系统采用云平台开发, 所有数据保存在云端, 数据更新能及时反馈给使用者, 保证了数据的完整、安全、统一。

该系统包括钢筋半成品加工过程中的料单管理、加工任务管理、配送管理和材料管理, 可导入BIM软件的钢筋数据并进行转换, 以类似文件管理器的方式进行查看、编辑。将同一加工批次的构件进行优化套料、归类合并, 生成加工单, 指导加工生产活动。利用附带二维码的标签, 可对钢筋半成品的打包、堆放、出场、库存进行信息化管理。对原材入库、拆捆进行登记, 可以高效地进行库存盘点, 结合加工任务计划还可以进行库存预测, 自动生成原材需求计划。

该系统将加工任务分为2种:单一量大的零件任务和量小类多的构件任务。零件任务是指生产同一种钢筋半成品, 生产完后整齐堆放, 如原材套丝、箍筋、拉筋。构件任务指生产的钢筋半成品属于同一个构件, 生产完后捆绑打包并挂上构件包标签, 如梁的棒材钢筋。

加工车间划分为多个加工生产单元, 包括套丝单元、剪切单元、棒材加工单元、线材加工单元等。每个单元分配一定数量的设备和人员, 独立接收任务进行生产, 生产的半成品就近堆放。

钢筋料单根据使用对象分为绑扎单、加工单、配送单。绑扎单供翻样人员、现场队伍使用, 是钢筋翻样的成品, 钢筋逻辑关系明确, 可指导现场钢筋绑扎、结算钢筋量;加工单供加工队伍使用, 由绑扎料单分拆、合并而来, 对应各加工单元, 适应批量加工需求;配送单供加工队伍、现场队伍使用, 内容与绑扎单一致, 并与加工单一一对应, 用于钢筋半成品清点装车。各料单间关系如图1所示。

该系统管理流程如图2所示。从BIM翻样软件导入料单数据后, 将其以构件为单位按工程部位保存。构件数据经审核后划分到加工批次里, 由系统将钢筋自动分拆, 将相同钢筋进行合并。管理人员将单一量大的钢筋作为零件任务, 其他量小、类多的钢筋作为构件任务, 并将其分配给各加工单元, 生成加工单与标签。加工队伍接收加工单, 逐条加工并挂上标签, 加工单上所有任务都完成后, 进行登记。根据现场施工进度, 将构件划分到配送批次中, 生成配送单。在系统中可根据配送单与加工单间的逻辑关系, 查到配送单上的钢筋是否已加工完成。待所有钢筋加工完成后, 绑扎队伍可凭配送单到对应加工单元清点半成品, 装车配送至施工现场。

该系统的料单管理器如图3所示。从钢筋BIM翻样软件导入的料单统一保存在该系统的料单管理器中。

钢筋半成品集约化加工时, 通常涉及钢筋翻样、加工、配送、绑扎4大环节, 应针对其工作特点, 设计不同料单形式。如绑扎时用的料单应注重钢筋间的逻辑关系, 详细说明摆放位置、间距等;加工时用的料单则应将相同钢筋合并, 便于批量加工。

为满足不同工作场景使用不同形式料单的需求, 该系统将钢筋简图数字化, 使其可以进行拆分、合并、对比、排序、归类, 再根据不同使用需求生成相应料单, 如图4所示。

将构件添加到加工批次后, 系统自动将所有钢筋都拆分成单根钢筋, 再将相同钢筋合并。管理人员可自行确定将钢筋作为零件任务还是构件任务, 并分配给对应的加工单元, 生成加工任务单。

对于棒材钢筋, 可通过系统中的优化套料功能进行计算, 生成原材剪切单, 降低原材损耗。

在数控设备支持的情况下, 可将钢筋加工任务转换成数控数据, 直接下发给设备进行加工, 减少工人的录入失误。

加工单中的每条任务都自动生成对应的标签, 详细标注其型号、尺寸、数量、使用部位。在钢筋半成品加工完成之后, 通常会在堆场中存放1～2d, 需将加工任务对应的标签挂在半成品上标识, 便于查找、清点。标签选用具有防水功能的材质, 避免因淋雨造成标签文字模糊。

将构件添加到配送批次中后, 从系统中可查找出这些构件所在的加工单元, 根据其加工完成状态判断该配送单是否可配送。配送单上标明构件所在的加工单元、钢筋数量, 绑扎队伍凭签字的配送单可找到对应的加工单元领取钢筋半成品。清点装车完毕后, 进行半成品出库登记, 再运送至施工现场。

在原材入库时通过手机端进行登记, 利用系统中的点数工具可快速识别钢筋照片进行点数。入库登记后将标签挂在钢筋上, 拆捆时再进行拆捆登记, 系统便可自动统计原材的库存量。

系统可自动汇总已安排生产的加工任务单, 计算出钢筋量后与原材库存比对, 检测到短期内将出现库存不足时, 可发出预警并生成原材需求计划。

该系统开发完成后, 在某一住宅项目进行了全流程应用, 累计处理料单9 000余份, 总重约4万t, 使用标签50万余张。相比于传统作业方式, 降低了工人操作难度, 减少了加工错误, 降低了原材损耗, 提升了设备运行效率。工程实践证明, 该系统先进适用, 具有很强的实际应用价值。

本文详细介绍了一种适用于集约化加工的钢筋料单管理系统的研究开发与应用。该系统将料单数据以构件为单位, 按工程部位存放, 进行统一管理, 并实时更新进度状态。针对不同使用对象, 自动生成3种不同料单:加工单、配送单和绑扎单。各料单之间数据关联性强、准确可靠, 方便进行查询与统计。结合加工设备特点, 将加工任务分为单一量大的零件任务、量小类多的构件任务, 充分发挥设备优势。经过实际项目应用实践, 证明其采用的管理方式可有效管理钢筋数据, 能促进钢筋集约化加工的流程化、标准化、规范化。