二維碼在PC構件運輸吊裝過程中的應用

1.引言

傳統的建筑業及其上游的建材、冶煉、鋼鐵、水泥行業不僅資源、資金、勞動力投入強度大，也是典型的高消耗、高排放、高污染行業。不符合當前經濟社會轉型升級的發展要求，更不符合綠色節能的可持續發展要求。目前國家大力推廣PC預制件裝配式建筑，結合BIM技術、3D打印技術、物聯網技術，帶動了PC構件工廠預制、現場裝配的建筑工業化。下面以某框架結構辦公樓為例(地下室200m2，地上三層，單層600m2,共2000m2)，針對資源消耗和污染排放比較如下（表1）。

PC預制構件從下達生產計劃、檢驗出廠、運輸至施工現場直到吊裝就位，如何高效有序地排產、運輸、吊裝是施工組織的一個難點。問題的核心就是從工廠到工地不同工序之間的協同和PC構件的信息跟蹤。本文擬探討通過全過程協同計劃和二維碼信息對PC構件的跟蹤管理，實現排產、運輸、吊裝的無縫銜接，構件在工廠驗收合格立即裝運、運到現場立即吊裝就位，力爭實現零庫存、零堆放、零轉運。

2.PC構件識別的方法和載體

物聯網技術要實現物與物、物與人、物與環境的識別與交互，核心還是信息技術，包括信息的格式規范、載體設計、內容生成及更新、識別與利用。比如定義一個人的信息，包括姓名、性別、年齡、生日、住址等，這些信息需要有個載體就是身份證，大家現在乘坐飛機高鐵、住酒店都離不開身份證。同樣道理，超市商品通過條碼或RFID電子標簽跟蹤商品的儲存、轉運、銷售、庫存。

表1 傳統建筑與裝配式建筑資源消耗和污染排放比較

表2 RFID與二維碼應用特性比較

具體到PC預制構件，信息的內容可以基于BIM圖元信息進行動態更新和全生命周期管理，識別方法和載體目前討論比較多的主要有兩種，RFID和二維碼。二維碼和RFID技術都被認為是一維條碼的替代產品，它們對物體完成的識別和認證是物聯網的關鍵環節。它們相對比一維條碼具有存儲信息量大、安全性高的特點。這兩種方式的應用特性比較如下（表2）。

RFID通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，主要是由電子標簽、天線、讀寫器、中間件和主機組成。電子標簽進入磁場后，接收讀寫器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息，或者主動發送某一頻率的信號；讀寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。中建科技閩清PC工廠也開展了專項研究和嘗試，RFID應用到PC構件有兩個難點：一是標簽的附著，如果直接粘貼或綁扎在PC構件上，運輸轉運過程中容易損壞或丟失；如果預埋澆筑在構件里則帶來信息讀寫和標簽損壞后更換的不便。二是標簽的識別，非接觸式識別本來是RFID的優勢，但無論是堆場的構件還是安裝就位的構件距離都很近，容易誤讀或多讀。最后還是要抵近識別，標簽埋設的位置就需要制訂規范并在出廠前標識。

二維碼主要是通過將信息通過一定的算法轉化成計算機容易識別的二維圖形，可以打印標簽粘貼在構件上或者直接噴涂在構件上，成本可以忽略不計。二維碼最大的優勢體現在不需要專門的識別設備，除了手機攝像頭可以掃描識別外，還可以集成到工地監控攝像頭和全站儀等測量設備上。針對二維碼在PC構件上的應用，考慮到構件在運輸吊裝過程中的特殊性和工地環境的復雜性，有個技術難點就是二維碼的附著和防污損，普通打印的紙質二維碼很容易污損而無法識別。中建科技閩清PC工廠進行了積極探索，目前用強力膠水粘貼塑封二維碼已經有效解決了這個問題。

總之，二維碼應用在PC構件管理上，相關技術和配套措施已經成熟，目前需要解決的問題是信息的高效流轉和有效應用。

3.PC構件全過程協同計劃

二維碼作為PC構件的信息載體，也是各環節有效協同的紐帶，通過二維碼承載信息實現對PC構件的身份識別、狀態確認、技術交底等操作，最終實現PC構件從計劃下達、生產下線、檢驗出廠、現場驗收、吊裝就位、后期維護的全過程管理。有了二維碼這個載體，還需要有效協同才能實現PC構件高效有序地排產、運輸、吊裝。以下的協同計劃通過倒排吊裝日期、到場日期、出廠日期、生產日期、排產日期，實現生產、運輸、吊裝等不同工序的高效協同。協同計劃原理示意如下（圖1）。

圖1 各工序協同示意圖

根據各工序計劃日期提前推送任務消息給相關工序負責人，每個工序完成時給后續工序推送任務消息。下面以某住宅樓地基工程為例，協同計劃如下所示（表3）。

該計劃跟傳統的進度計劃有幾點不同：（1）現場工序任務分解到具體構件；（2）基于構件倒排吊裝日期、到場日期、出廠日期、生產日期、排產日期；（3）基于構件對應的物料清單，根據排產日期下達采購計劃；（4）可以形成工作任務推送到相關人員的日程安排，支持PC和手機移動端提醒查看。

圖2 PC構件粘貼二維碼

表3 某地基工程PC構件各工序協同計劃

4.二維碼在PC構件運輸吊裝過程中的應用

二維碼生成與附著（圖2）：PC構件在工廠下線驗收合格后，質檢員生成動態二維碼并打印、塑封，粘貼在構件指定區域。

構件信息如圖3所示。

二維碼在運輸過程的識別與應用：司機根據協同計劃推送的運輸任務，掃描構件的二維碼，確認無誤后裝車運輸。貨到現場辦理驗收交接后，確認運輸任務完成。

二維碼在吊裝過程的識別與應用（圖4）： 現場施工員根據協同計劃推送的吊裝作業任務，掃描構件的二維碼，確認無誤后吊裝就位。與后續工序交接后，確認吊裝作業完成。

5.結語

這套方法原理簡單、技術成熟、容易推廣，已經在中建科技閩清綜合樓項目施工過程得到有效檢驗，設計、采購、生產、施工各相關單位按照協同計劃組織各項作業，構件下線驗收合格即可安排車輛運輸，貨到現場立即吊裝就位，已經實現了施工現場PC構件的零庫存、零堆放、零轉運。

圖3 PC構件二維碼識別信息

圖4 PC構件現場吊裝作業