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PC工廠要降低成本,設計是重中之重!

編輯:中陽研砼 瀏覽: 發布時間:2020/1/15 9:54:17

一、前言

   PC成本過高是造成成本增量大的主要因素,因此,如何降低PC成本是發展裝配式建筑必須考慮的問題。

 

本文以某個項目標準樓型產品為對象,從PC制造工廠成本管理的角度出發闡述在設計前端如何降低PC成本。

 


二、PC成本構成

    本文的研究對象為高層住宅標準戶型產品,剪力墻結構體系,其中預制樓層29層,運輸距離30km。單個標準層的PC個數172個:墻板56個,桁架疊合板48個,疊合梁19個,異形構件28個,裝飾件21個,共計126m³。

 

PC部分總計采用ABC成本分析法,綜合考慮PC制造的生產排產方案、配模方案、物流裝車方案后計算出PC成本占比如下圖所示。

 

▲圖1 PC成本占比圖

 


三、PC成本優化

在圖1的成本構成中,直接材料費直接由設計決定;人工費、物流費和模具費由設計為PC工廠降成本創造條件;設備廠房折舊費和其他經營管理費與設計無關。

 

物料含量與物料費

由圖1可知,鋼筋和混凝土在物料費中占比較大,其次為預埋件。降低物料成本首先要考慮的是降低鋼筋含量,鋼筋每降低5kg/m³,單方成本可降低約20/m³。以墻板的鋼筋為例,平均含鋼量約為74kg/m³,其中由裝配式必須增加的構造鋼筋約為6kg/m³。墻板預埋件中水電預埋件和結構預埋件的的成本占比分別為15%85%,內墻的水電預埋件比外墻高22/m³,但采用“單板”(注:“單板”外墻指不含外葉板和保溫板的外墻)外墻時,內外墻的結構預埋基本持平且遠高于水電預埋件。

 

▲ 圖2水電預埋件和結構預埋件成本(單位:元/m3

 

在圖1的成本構成中,直接材料費直接由設計決定;人工費、物流費和模具費由設計為PC工廠降成本創造條件;設備廠房折舊費和其他經營管理費與設計無關。

 

▲ 圖3結構鋼筋和構造鋼筋成本(單位:元/m3

 

構件外形與模具費

PC構件生產用的模具主要采用鋼模,現市場價約11000-13000/噸,大部分PC工廠會針對單個項目采購定制模具,項目結束后大量定制模具不能重新利用,造成模具費高達15%,是導致PC成本過高的主要原因之一。如何將定制模具轉化為通用模具,一直是困擾PC工廠的難題,除了PC工廠合理配置模具數量并做好模具保養以外,還需設計在前端提高標準構件的比例,為生產提高模具使用次數創造條件。

 

對于平面構件如墻板,外形凹凸較少,可大面積利用臺模面生產,僅需采購墻板邊模,如圖4所示。若采用“單板”外墻,內外墻厚度均為200mm,只要墻板的長寬尺寸、門窗尺寸和出筋邊相同或近似則可共用模具,設計師在做工藝拆分時可提高相同尺寸墻板構件的比例,為PC工廠做模具方案提供更多共模的可能性。在此項目中,通過對56個墻板構件的尺寸進行優化,綜合考慮排摸方案后可共模構件高達28個,模具套數從56套降低至42套,墻板模具費控制在5%以內,若考慮臺模之間的模具周轉,模具套數可減少更多。

 

▲ 圖4墻板模具示意圖

 

對于立體構件如沉箱,外形凹凸程度大,利用臺模面較小,大面積的立面需定制模具,如圖5所示。一般來說只有兩個構件的外形完全一致才能共用模具,增加異形件的臺模接觸面積和標準構件比例是設計師應重點考慮的問題。在此項目中,沉箱的標準構件占比達到60%以上,模具費可控制在8%以內。

 

▲ 圖5沉箱模具示意圖

 

構件復雜度與人工費

由圖1可知,人工費占比為20%,僅次于物料費為影響PC成本的第二大因素。PC人工費在350-650/m³范圍內不等,高于傳統現澆結構中的人工費388/m³(注:引用自胡衛波《裝配式結構的增量成本分析—3人工費是增還是減?》),是裝配式建筑成本增量的主要因素。降低人工費的關鍵在于確定并降低PC構件的制作復雜度,提高工人的作業效率,即減少單位體積工人的作業數量或提高單位時間內工人產出體積。

 

根據此項目56塊墻板的特征并結合該特征在流水生產線的實現方式,可將其線上動作劃分為預埋、鋼筋綁扎、澆搗和模具四大類,具體數據見圖6所示。鋼筋綁扎和模具是各類墻板動作數最多的工序,不同類型墻板同類動作數也不盡相同。

 

▲ 圖6墻板構件線上動作數

 

已知動作數后,根據工廠流水生產線的工位布局、配置人數并結合各類動作的工時定額,設計應盡可能保障各工序的平衡生產。同時PC工廠的工藝人員也可根據構件特征相應調整工序劃分和人員配置以平衡各工序的工時,從而減少人工浪費,如圖7所示。然而由于建筑行業的特殊性,PC構件做到完全標準化無法滿足現市場需求,因此只能依靠設計、PC工廠和生產線布局設計的不斷協同和調整,從而提高構件特征和生產工藝的適配度才能真正做到精益生產,不斷減少浪費工時,從根本上降低PC人工費。

 

▲ 圖7工序平衡圖(單位:min

 

構件尺寸與物流費

物流成本在PC總成本中占比約7%,其費用高低由很多方面因素決定,如物流外包方式、運輸單價、PC吊裝順序等。在物流外包單價等因素確定的前提下,裝載率(注:裝載率=實際裝載體積/理論最大可載重體積*100%)是決定PC構件物流成本的關鍵指標,在此項目中,考慮裝車方案后各類型PC構件的物流裝載率如圖8。由圖可知,裝載率變化為:墻板>樓梯>樓板>異形件,該變化趨勢與PC構件選擇的運輸工裝裝載效率和構件尺寸有關。

 

▲ 圖8各類PC構件物流裝載率變化圖

 

在豎向構件中,墻板按照吊裝順序依次豎向放入運輸架中,如圖9所示。車輛載重和運輸架尺寸是限制裝載率的“硬指標”,設計師在做墻板拆分時必須考慮這些限制條件。

 

▲ 圖9墻板運輸車輛及運輸架

 

不同于墻板,疊合板等水平構件采用水平疊放的方式提高裝載率,構件之間用木方隔開,如圖10所示。為了確保疊合板在運輸過程中不開裂,疊放時需注意“上小下大”,疊放個數不宜超過7層。設計師在拆分時可將臨近區域的疊合板尺寸做到一致,提高單堆的裝載率。

 

▲ 圖10疊合板堆放示意圖

 

陽臺、空調板等異形件為立體構件,一般平鋪在運輸架上,部分可疊放,裝載率普遍較低。設計可綜合考慮各類異形件對裝配率的貢獻度,以保障整個項目經濟性為目的選擇某類異形件是否預制。

 


四、小結

綜上所述,設計對于PC構件成本影響是多方面的,主要體現在:

量少:物料規格標準化及物料含量低;

標準:構件外形標準化;

易做:構件工藝復雜度與產線布局適配度高;

好裝:構件尺寸適宜且裝載率高。

設計師只有跟工廠最新的生產工藝保持同步,協同工藝改進才能不斷降低PC的制造成本,實現設計對于制造環節的統籌作用,系統降本優勢才能體現。



 

來源:裝配工程網

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