基于精益建造理論的裝配式建筑質量控制體系研究

文｜廣州大學土木工程學院 姜仁晉 龐永師 劉景礦

1 引言

長期以來，建筑行業都在不斷地探索追求低成本、短工期、質量安全有保障的建造方式，而裝配式建筑恰恰是符合該系列目標的最佳選擇。與現澆而成的鋼筋混凝土建筑相比，裝配式建筑最主要的區別在于不同的設計、生產和施工方式。這些特點必將引起建造流程的轉變和革新，然而在管理模式和理念上卻突顯出嚴重的滯后性，產生了諸如深化設計不合理、標準化程度低、構件生產不達標、運輸過程中質量受損、構件不能準時供應及浪費嚴重等突出問題。如果這些問題得不到解決，對裝配式建筑的建造過程中質量控制和項目的最終交付等重要環節是非常大的阻礙。

精益建造（Lean Construction）的概念是由芬蘭教授Koskela 在1992年提出來的，它最初是源于豐田公司采用的精益生產模式。精益生產之所以精益是因為與大規模的生產方式相比所用的資源要少。1997年，精益建造協會由Ballard 和Howell 創辦，他們從建造自身的特殊性出發，提出了最后計劃者系統。2002年Koskela 提出了將“流”的觀點引入到精益建造的價值模型和流動模型中，從而減少非增值的活動并消除浪費。隨著裝配式建筑的推廣，建筑業的產業化發展趨勢實現了從“建造”向“制造”的飛躍，使精益建造理論思想順利運用到裝配式建筑質量控制中，形成一種新體系變成了可能。

2 精益建造與裝配式建筑協同管理關系構建

裝配式建筑具備了制造業的特點，實施精益建造的條件也因此變得更加成熟。這是因為制造業中應用精益建造理論的時間相對較長，實際應用的范圍也較為廣泛。精益建造與裝配式建筑融合的基礎是二者存在某些共性，實施的過程中存在著相互支撐、相互協同管理的關系。精益建造與裝配式建筑對質量控制關系概念圖如圖1所示。

精益建造來自于制造業；裝配式建筑構件工廠預制、現場安裝的建造方式也具備制造業的特點。在構件工廠化生產過程中，人和設備的移動完美的代替了制造業中產品的相對流動，同時構件是一次性澆筑成型的，也造成了生產組織的臨時化和生產系統的離散化。

精益建造和裝配式建筑都強調全生命周期管理。精益建造強調從產品自身特點出發，在項目全生命周期集中應用各種資源優勢創造最大價值；裝配式建筑的構件需要在工廠生產，建立一種綜合考慮的全生命周期質量控制體系，由過去的單一維度控制轉變成多維度過程控制，通過不斷的動態更新，可以對項目進行高效、合理的管理。

圖1 精益建造與裝配式建筑對質量控制關系概念圖

圖2 裝配式建筑質量控制體系框架

精益建造與裝配式建筑實施的目的相同，兩者都追求以最小的浪費實現最大的價值。精益建造把不增加價值的活動都稱之為浪費，通過對流程的管理去消除或盡可能避免非增值活動，最終追求“零轉換浪費、零庫存、零浪費、零不良、零故障、零停滯、零傷害”。裝配式建筑可以合理利用資源節約了大量的勞動力。

3 基于精益建造理論的裝配式建筑質量控制體系設計

滿足工程質量要求是工程項目質量控制的總體目標，具體說是為了保證工程高質量的同時，滿足建造規范標準與要求以及工程合同所采取的一系列措施、方法和手段。根據精益建造與裝配式建筑之間協同管理的關系，本文構建了裝配式建筑質量控制體系，如圖2所示。整個體系框架是以精益建造為基礎，將價值流管理、最后計劃者系統和準時生產系統與裝配式建筑的生產模式和建造過程相結合，確保了施工建造質量的穩定性和可靠性。

3.1 價值流管理應用于質量控制

精益建造體系下價值流管理就是從建筑企業和建筑產品本身的特點出發。在裝配式建筑的整個建造中，各個建造環節之間相互影響并且形成一條價值鏈，基于整個價值鏈的角度出發，施工企業要積極應對處理施工過程中的各種變化，保證高質量建造并且滿足客戶對項目提出的要求。裝配式建筑施工企業的資金流、物料流、信息流不斷循環與轉化，最終促進建筑企業價值的不斷增值并對價值流精細化管理，在建設工程層面上實現了成本的優化管理，質量的顯著提升和價值的持續增加。如圖3所示。

3.2 最后計劃者系統應用于質量控制

最后計劃者系統是針對建造項目計劃的精益生產與安全管理 ，提倡應用拉動式流程設計和多級交互式計劃，其核心思想是采用事前控制和事中控制去代替傳統的事后控制，避免控制的滯后性，它不僅是一個籌劃未來工作的計劃過程，同時還根據工程項目的實際狀況，來控制項目進展的過程，如圖4所示。最后計劃者系統通過完成相應的準備工作而減少計劃的制定，這就內在要求各方了解項目的實時狀態，由后道工序質量的需求與標準對前道工序的結果發出要求，并加強對結果的控制，讓前道工序結果盡可能滿足后道工序的需求。并且最后計劃者系統得到了BIM 技術的高效驅動，使得項目進度計劃與質量控制任務的制訂得到了一體化的實現。

圖3 價值流管理

圖4 最后計劃者系統

3.3 準時生產系統應用于質量控制

裝配式建筑建造過程中，現場的構件庫存比較多，建造上也存在嚴重的滯后性，依托精益建造零庫存的追求目標，建立準時生產的零庫存體系就顯得尤為重要。準時生產系統在構件生產過程中去細致縝密的安排好構件運動時間與供應商的交貨時間，在建造的過程中下一批次會在前一批剛結束時候到達，通過構件生產加工與即時供應流程的高度銜接來達到減少浪費的目的，如圖5所示。生產系統中的上下游、前后工序之間形成供應商與顧客的關系，物流過程精益化，現場需求導向的理念得到充分體現。

4 精益建造下質量控制的相關策略

4.1 BIM 數據庫高效集成質量控制相關信息

圖5 準時生產流程

以裝配式建造的建筑，在信息的互聯互通共享方面表現得更加的緊密。BIM 技術信息高度集成化為精益建造體系提供了強有利的信息支撐，為精益建造全過程信息的存儲、傳遞、共享提供統一的數據庫，保證了裝配式建筑建造過程中各參與方在任何階段隨時查詢所需要的信息，最終實現對信息流集中掌控并且有效促進了精益建造對施工項目質量的合理控制。對于裝配式建筑而言，構件種類多，將RFID 芯片植入預制構件，可以更好的識別和采集構件的生產信息，并且隨著項目的不斷進展，倉儲、運輸、堆放、安裝和運維等信息也被依次寫入，能夠及時監控進度的執行和質量控制的情況，所以它是對全生命周期的信息采集。BIM 技術集成全生命周期各項工程所有的數據信息，實現項目建設過程中不同參與方、不同應用階段、不同應用軟件之間的信息集成與共享。

4.2 加強有效的施工管控

精益建造理論更加強調質量控制內容的標準化和管理程序的標準化。提出標準化目標、執行標準化要求，并對執行情況進行系統監督和檢查是工程項目標準化工作的重要任務。建立裝配式建筑建設過程中必要的標準化文件體系是實現標準化目標的基礎。施工方案的合理性也間接影響了施工安裝的質量。在裝配式建筑建造的全生命周期，要充分周密考慮各個環節，真正做到不建造不合格品、不接受不合格品、不傳遞不合格品，把質量問題遏制在最初級階段，從而達到各環節質量問題的事前和事中控制，減少不必要的浪費和非增值活動。

圖6 過程績效評價流程

4.3 質量控制過程績效評價

精益建造更加注重過程控制，保證流的穩定性與持續性，必須對較小的單元進行評價。對裝配式建筑而言，構件的不同檢驗批次在同一分項工程的質量要求是一致的，因此以檢驗批為績效評價最小單元，這樣能夠及時發現并解決問題，很好地控制后續檢驗批的施工質量。用設計好的績效評價體系，根據科學性、全面性、可操作性、可比性原則，系統指導操作和評價操作，如圖6所示。同時充分利用好BIM技術和RFID 的質量實時監測反饋，得到各個過程環節的質量安全績效，及時激勵人們的精益施工行為，對質量安全造成隱患的各個部分進行指導并持續改進。

5 結語

在我國建筑行業產業結構調整和轉型升級大的背景下，隨著建筑行業生產力的不斷發展與對資源環境要求越來越苛刻，傳統建筑粗放式的生產方式注定會被逐漸淘汰，裝配式建筑是今后建筑行業發展的主旋律，精益建造思想與管理模式也是大勢所趨。本文把精益建造理論引入到裝配式建筑施工質量控制中，形成了新的建造方式下，裝配式建筑質量安全控制與管理的新模式。優化質量控制流程、加強各階段的信息交流、減少不必要的浪費和最大程度滿足客戶的需求是精細化質量管理的重點工作。隨著精益建造理論和應用的不斷發展與成熟和裝配式建筑的不斷推進，兩者的協同應用一定會進一步給建筑行業帶來翻天覆地的變化。