Индустриализираното строителство започва с интегриране на процесите, а не с роботика
Индустриализираното строителство често се свързва с роботизирани фабрики, автоматизирани производствени линии и силно дигитализирана производствена среда. На практика преходът може да започне много по-рано.
Неотдавнашен брифинг за индустрията, организиран от Built Offsite и Master Builders Victoria в Мелбърн, подчерта по-практичен подход: строителните предприятия могат постепенно да индустриализират дейността си, като подобрят цифровото проектиране, координацията на производството, потока на материалите и производствените процеси, преди да направят значителни инвестиции в роботика.
От гледна точка на индустриалната автоматизация това е важно разграничение. Автоматизацията не е началната точка. Дефинирането на процесите, повторяемите продукти и структурираните производствени данни са основата, върху която по-късно може да се изгради автоматизация.
Цифровото инженерство създава първия слой на индустриализацията
Франк Дейвърн от hsbcad представи цифровото проектиране като една от най-достъпните отправни точки.
Триизмерният модел на сграда може да съдържа архитектурна, конструктивна и производствена информация в рамките на свързан цифров работен процес. Вместо чертежите да се разглеждат като изолирани документи, моделът се превръща в източник на производствени данни, който може да поддържа файлове за CNC рязане, инструкции за триони, програми за роботи, количествени сметки, работни чертежи и монтажна информация.
Този подход е подобен на архитектурата на данните, използвана в съвременната индустриална автоматизация. Една машина не може да бъде ефективно автоматизирана, ако постъпващата в нея производствена информация е непоследователна или непълна. Същият принцип се прилага и при производството в строителството.
Следователно стойността на цифровия модел надхвърля визуализацията. Когато проектните данни са структурирани правилно, те могат да свържат инженерните решения с производството, контрола на качеството, планирането, логистиката и монтажа.
Концепцията за единен източник на достоверна информация е особено значима. Всеки път, когато информацията се прехвърля ръчно между архитектурни чертежи, конструктивна документация, производствени чертежи и производствени системи, съществува възможност в процеса да се появят грешки или несъответствия.
Намаляването на тези прекъсвания в информационния поток може да донесе ползи още преди да бъде инсталиран дори един робот.
DfMA трябва да влияе върху проектирането преди началото на производството
Едно от най-силните послания от брифинга беше, че индустриализираното строителство трябва да се обмисля още на етапа на проектиране, а не да се добавя след приключване на конвенционалното проектиране.
Проектирането за производство и сглобяване, или DfMA, променя въпроса от „Как може тази сграда да бъде произведена?“ на „Как трябва да бъде проектирана тази сграда, така че производството и сглобяването да са ефективни?“
Това разграничение е важно за инженерите по автоматизация, тъй като характеристиките на оборудването са силно повлияни от дизайна на продукта.
Размерите, геометрията на компонентите, материалите, методите за свързване, допуските, производствените обеми и изискванията за транспорт влияят върху това дали даден производствен процес може да бъде стандартизиран или автоматизиран.
Опитът да се автоматизира продукт, който не е достатъчно стандартизиран, обикновено води до скъп инженеринг около неефективен процес. По-добрият ред е първо да се стандартизира продуктът, второ да се стабилизира производственият процес и трето да се автоматизират подходящите операции.
Австралия вече разполага с разпределена производствена база
Керстин Джентъл от Австралийската асоциация на производителите на рамки и ферми твърди, че съществуващата австралийска индустрия за рамки и ферми осигурява важна основа за индустриализираното строителство.
Секторът вече разполага със стотици производствени предприятия с утвърдени възможности в областта на конструктивното инженерство, предварителното производство, обработването на материали, логистиката и производството на компоненти.
Това подсказва, че индустриализираното строителство не изисква непременно създаването на изцяло нова производствена екосистема.
Вместо това съществуващите производители биха могли постепенно да увеличат дела на работата, извършвана в контролирана фабрична среда.
Това е подобно на стратегията за автоматизация в съществуваща производствена среда. Вместо да заменят цялото производствено предприятие, производителите могат да идентифицират повтарящите се операции, да въведат цифрови системи за управление и производствено оборудване, да подобрят обработването на материали и постепенно да свържат отделните процеси.
Съществуващата работна сила и производственият опит остават част от системата.
Автоматизацията трябва да следва зрелостта на производството
Главният оперативен директор на Randek, Ola Skoglund, описа индустриализацията като развитие, а не като еднократна крайна цел.
Това вероятно е най-практичният урок за производителите, които обмислят автоматизация.
Един бизнес може да започне с цифрови чертежи и по-добра производствена документация. След това може да въведе специализирани машини за повтарящи се операции, последвани от свързано производствено оборудване, автоматизирано обработване на материали, роботизирани клетки и в крайна сметка по-интегрирани производствени линии.
Този поетапен подход позволява всяка инвестиция да бъде оценена спрямо реалните производствени изисквания.
От гледна точка на инженерингa на автоматизацията това е за предпочитане пред закупуването на сложно оборудване, преди продуктът, производственият обем и последователността на процесите да са правилно определени.
Роботът не създава автоматично ефективна производствена система. Ако проектните данни в началните етапи са несъгласувани, материалите пристигат непредвидимо, а производствените последователности се променят постоянно, автоматизацията може просто да накара неефективния процес да работи по-бързо.
Повтаряемите и опасни операции са естествени цели за автоматизация
Не всяка строителна задача има еднакъв потенциал за автоматизация.
Операциите, включващи повтаряемост, тежко повдигане, предвидима геометрия на компонентите или опасни работни условия, са особено подходящи за механизация и роботизация.
Самостоятелно работещите машини могат да подобрят повторяемостта и постоянството на размерите, докато автоматизираните клетки могат да намалят количеството физически натоварваща работа, която се изисква от операторите.
С увеличаването на производствения обем тези отделни машини потенциално могат да се превърнат в компоненти на по-голяма производствена система.
Това създава по-реалистичен път към автоматизацията: първо механизирайте повтарящата се задача, натрупайте производствен опит, стабилизирайте процеса и след това преценете дали по-нататъшната интеграция осигурява достатъчна стойност.
Свързаността на данните ще стане по-важна от отделните машини
Дългосрочната възможност се простира отвъд отделните CNC машини или роботи.
Когато цифровата проектна информация, производственото планиране, машинните инструкции, записите за качеството и данните за монтажа са свързани, производителите могат да започнат да изграждат истинска цифрова производствена среда.
Тогава важният инженерен въпрос става как информацията преминава през системата.
Бъдещо индустриализирано строително предприятие би могло да свърже информационни модели на сградите със системи за управление на производството, управление на машините, планиране на производството, контрол на качеството и логистика.
Това не означава, че всяка фабрика незабавно се нуждае от напълно интегрирана архитектура на Индустрия 4.0. Означава, че предприятията трябва да избягват технологични инвестиции, които създават изолирани информационни системи, неспособни по-късно да комуникират помежду си.
Съществуващите строителни умения остават важни
Нарастващата автоматизация не премахва необходимостта от строителни познания.
Машините могат да извършват операции по рязане, позициониране, закрепване или преместване на материали, но хората все пак трябва да разбират физическите характеристики на произвежданите компоненти и как тези компоненти в крайна сметка стават част от дадена сграда.
Това създава различно изискване към работната сила, а не просто по-малка работна сила.
Операторите все по-често ще се нуждаят от умения за работа с машини, цифрови производствени системи, поддръжка, диагностика и контрол на качеството, като същевременно запазят практическите си познания за строителните процеси.
За производителите съчетанието от експертни познания в строителството и способности в областта на автоматизацията може да се окаже по-ценно от всяко от двете умения поотделно.
Отговорността по веригата на доставки се нуждае от по-добър цифров контрол
Брифингът повдигна и важен въпрос, свързан с отговорността при предаването на информация между проектанти, производители, строители и монтажни екипи.
Цифрово свързаният работен процес може да намали фрагментацията на информацията, но също така прави управлението на данните и контрола на редакциите по-важни.
Ако проектът бъде променен, след като производствената информация вече е генерирана, системата се нуждае от ясен механизъм за идентифициране на редакцията, определяне на засегнатите компоненти и предотвратяване на достигането на остарели производствени данни до производствения цех.
Това е познат проблем в индустриалната автоматизация. Контролът на версиите, управлението на промените и проследимостта са основополагащи, когато инженерните данни се използват за управление на физическото производство.
Индустриализираното строителство ще се нуждае от сходна дисциплина, тъй като цифровото производство става все по-разпространено.
Бизнес казусът трябва да предхожда казуса за автоматизация
Един от най-полезните изводи от брифинга в Мелбърн е, че инвестициите в автоматизация трябва да се ръководят от ясно дефиниран бизнес казус.
Производителите трябва да разбират какво произвеждат, колко често го произвеждат, какво ниво на стандартизация е възможно и кои производствени ограничения ограничават капацитета.
Едва тогава може да се определи подходящото ниво на автоматизация.
За производител с малък обем и силно променливи продукти гъвкавото работно място може да осигури по-голяма стойност от напълно автоматизирана линия. За производител, който произвежда големи количества стандартизирани стенни, подови или покривни елементи, специализираното оборудване и роботизираните системи могат да станат икономически привлекателни.
Следователно подходящата технология се определя от взаимовръзката между продукт, процес и обем, а не от сложността на наличния робот.
Индустриализираното строителство е производствена трансформация
По-широкото значение на дискусията в Мелбърн е, че индустриализираното строителство не бива да се разглежда просто като „строителство с роботи“.
По-правилно е това да се разбира като постепенна трансформация от фрагментирано производство на строителната площадка към по-контролиран производствен модел.
Цифровото инженерство създава информационната структура. Стандартизираните продукти осигуряват повторяемост. DfMA свързва инженерните решения с производствените изисквания. Производственото оборудване подобрява постоянството на процеса. Автоматизацията обхваща подходящи повтарящи се операции. Накрая свързаните системи могат да обединят проектирането, производството, качеството и логистиката в по-интегриран работен процес.
Следователно роботът е само един компонент от цялостната архитектура.
За много строителни компании най-ефективната първа стъпка може да бъде значително по-малко драматична: стандартизирайте продукта, дигитализирайте информацията, измервайте процеса и идентифицирайте операцията, която действително си струва да бъде автоматизирана.
