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装配式建筑混凝土预构件自动化生产线

信息管理系统

摘要：随着装配式建筑的不断发展，混凝土预制构件的市场需求量越来越大，

目前我国的PC装配式建筑生产厂家，大多还采用传统的手工流水线和手工作业

模式，造成了产线生产效率低、信息传递不畅、工艺信息不能追踪、质量控制不

严格等问题。由于对装配式建筑的要求不断提高，生产自动化和信息化的要求也

在不断提高，这两年来，越来越多的工厂采用自动化生产线生产预构件，但自动

化水平和信息管理系统的发展程度还不够高，与日本、德国等发达国家的设备水

平还有很大的差距。由于混凝土预制件自动生产线在产线中的应用日益普遍，使

得生产优化算法、设备监控、质量管理、人员管理等都面临着新的挑战，以往的

手工流水线由管理人员根据生产经验进行计划排产的粗放式管理已不再适用，从

而PC预构件自动化生产线信息管理系统应运而生。

关键词：装配式；混凝土；信息管理

1生产流程与需求分析

1.1要求

1)与传统的人工混凝土预制条相比，降低了产线工人的数目，降低了生产成

本；

2)与常规的人工混凝土预制条相比，提高了模具利用率，提高了生产线的生

产效率和生产能力，从而增加了生产效益；

3)与传统的人造混凝土生产线相比，改进了生产线的产品兼容性，使原来的

人工产线仅能生产出一种规格的混凝土坯，并通过优化，使之能够生产出各种规

格的预制制品。

1.2产品的制造过程和自动化

1)根据生产计划和时间节拍，由集中控制系统向混凝土搅拌站发出要求的混

凝土，由鱼雷车将混凝土送至布料机进行布料，该布料机不需要人工操作，可以

实现数控布匹；

2)根据生产计划、时间和最优的顺序，集中控制系统对模具台架进行最优的

计算，使模具台面上的层板数量得到最优化，从而提高模具的利用率；

[1]

3)根据生产计划和时间，集中控制系统向钢筋生产线发出作业命令，根据计

划生产出不同规格的钢筋网片和桁架，并打印二维码（该二维码是永久的），将

其运送到生产线上的指定位置；

4)根据优化后的生产线模具工作台上堆叠的板数和摆放方向，由中心控制系

统根据时间节拍进行布模；

5)根据优化后的生产线模具工作台上堆叠的板材数目和摆放方向，由集中控

制系统控制喷漆机器人进行喷涂；

6)根据所配置的模具，中心控制系统对网片抓取机器人和桁架机器人进行控

制，通过识别二维码，确定网格数据，将网片和桁架钢筋放入构件的位置，网格

筋为尺寸上线。

7)布模机械手和边模模库：布模机械手配备了智能伺服控制统，自动接受中

央控制系统发出的控制指令；

8)喷雾机械手：配备有伺服智能控制系统，能够自动接受中央控制系统发出

的控制指令，可进行脱模剂的喷洒，实现对模具内部的离型剂的喷涂，减少了离

型剂的用量；

9)网片和桁架抓取机器人：配备有智能伺服控制器，可自动接收中央控制系

统发出的指令，具有带钢筋的磁力牵引装置和桁架夹紧装置，按资料顺序排列在

模具工作台的对应位置；

图1显示了混凝土预制件的主要制造过程。

图1混凝土预构件生产工艺流程图

2MIS的基础架构

PC预制件自动生产线的信息管理系统的三层结构，主要分为三个层面：

1)数据采集层：主要负责实时、准确、完整地采集和传送数据。在需求的基

础上，利用车间内的数据采集软件，实时采集、收集预制件的工艺数据，并将其

远程传送至数据中心。

2)资料储存及应用程式服务。为生产过程数据、业务数据等的储存及存取。

为客户提供生产计划和执行管理，生产监控，产品和工艺管理，质量管理，设备

管理，人员管理，报表管理。

[2]

3)客户机显示图层。采用动态图形、趋势曲线、图表等方法，直观、形象地

展示生产实时数据、历史数据、报警数据等。

3种模型布局的最优算法

3.1布模限制

1)所有的预制件都是叠层的；（不计空档，人工进行布匹干涉）；

2)每个模具工作台最多只能放置3个部件，并且可以设置成1个位置；

3)每个部件具有一个最大的网格数目和6个桁架的数目。其中，预埋件5个；

4)模具布置时，部件支撑横排和垂直排