预制构件自动化设备（预制构件厂智能化钢筋加工及管理）

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作者：刘晓中　国仕蕾

单位：北京市燕通建筑构件有限公司

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随着装配式建筑业的迅速发展、市场需求的急剧增加、行业规模的不断扩大，钢筋管理成为构件厂管理的短板。对于构件厂来说，钢筋占预制构件的造价比例很大，一般占到预制构件成本的40%左右，是构件厂主材中的“主材”；不仅如此，钢筋的设计型号多样，给钢筋管理造成很大的难度。本文将从钢筋管理的角度，对国内智能化钢筋加工装备作一介绍，并与大家一起分享北京市燕通建筑构件有限公司（以下简称燕通公司）智能化钢筋半成品加工管理的特点及优势。

一、智能化钢筋加工装备概述

国内构件厂商引进智能化钢筋加工装备包括智能钢筋弯箍机、智能钢筋调直机、智能钢筋桁架机、智能钢筋焊网机、钢筋对焊机等，机器操作简单易懂，一人可控制1～2台机器，使钢筋加工效率得到很大的提高，同时降低钢筋的损耗率。

1. 智能钢筋弯箍机

智能钢筋弯箍机（如图1所示）可将5～12毫米的盘条钢筋原材料自动调直、弯曲及切断，通过控制台中长度、角度、数量等参数设置，可一次性生产出各种类型的箍筋产品，同时可正反向弯曲，方便异型箍筋的加工，产出产品种类多样，能满足产品规格的多样化需求，单台机器加工占地面积为10×3米，钢筋加工效率高，产能达1吨/小时，同时采用圆盘式弯曲机构，避免了箍筋的碰撞，产品合格率达到100%。

图 1 智能钢筋弯箍机

2. 智能钢筋调直机

智能钢筋调直机（如图2所示）可将5～12毫米的盘条钢筋自动调直、定尺，剪切下料成各种长度，下料长度自动设定，无需人工调整，可连续生产不同规格长度的定尺钢筋，形成连续生产，无需停机。单台机器加工占地面积为20×3米，最大调直速度为120米/分钟，加工效率高，生产效率比传统模式提高3～5倍，并且长度误差可控制在±1～2毫米左右；配备6米接料架，可满足大批量生产需求。

图 2 智能钢筋调直机

3. 智能钢筋桁架机

传统的桁架筋生产都由人工来完成，相对来说，单位时间内生产出的钢筋桁架较少，当生产量大的时候，桁架筋的生产往往不能满足实际构件生产的需求。

智能钢筋桁架机（如图3所示）将放线、矫直、弯曲成型、焊接、成品收集、码放等工作全部自动完成（如图4所示），可满足直角和普通桁架筋的加工工作，每台机器只需1人即可操作，生产速度可达10米/分钟，数控伺服系统控制，可保证桁架筋生产的精度，同时数控收集机构自动将剪切好的桁架进行收集及传送，形成自动化生产，大大提高了生产效率。

图 3 智能钢筋桁架机

图 4 智能钢筋桁架机加工工艺

生产制造过程都是严格按照程序设定的值进行，不容易出现误差和残次品。可根据需求剪切任意长度，生产制造过程中所产生的废料和边角料也相对较少，不会造成浪费，降低了钢筋的损耗率。

4. 钢筋切断机、弯曲机

钢筋切断机、弯曲机用于直径40毫米以下钢筋的小批量定尺、弯曲加工。主要满足项目12毫米以上、40毫米以下钢筋的加工。钢筋切断机如图5所示，钢筋弯曲机如图6所示。

图 5 钢筋切断机

图 6 钢筋弯曲机

5. 钢筋对焊机

钢筋对焊机（如图7所示）可满足8～14毫米封闭箍筋的对焊，可提高钢筋的利用率，降低钢筋的损耗。

图 7 钢筋对焊机

二、钢筋管理难度

对于一个预制构件加工厂而言，在生产量大的前提下，钢筋管理难度常常表现在以下四个方面：

1. 准确无误的下料表

在拿到一个项目的图纸后，首先要做的就是钢筋料表的清点与核对，以及在生产过程中出现的钢筋碰撞、冲突等现象，因此需要及时发现错误，并与技术人员沟通改正，跟随设计变更调整钢筋尺寸，确保一个准确无误的钢筋料表是钢筋管理的基础。

2. 钢筋合理下料

如何做到钢筋下料合理化？这不仅要保证钢筋不少下且够用，还要保证不耽误生产进度，同时库存中不剩余太多钢筋。保证工程结束后，没有多余钢筋，这是日常钢筋下料管理需要控制的重中之重。

3. 半成品管控

钢筋半成品规格尺寸多样，往往不易管控，钢筋下料、领料通过传统的签写领料单方式，非常复杂，容易出现错误。如何做到不拿错料、精确拿料，这是我们考虑的重点，因此半成品的进出料管控也是钢筋管理的难点之一。

4. 裁切尾料管理及合理化利用

一个工程结束后，钢筋短料往往剩余较多，导致钢筋损耗率很大。这个问题与钢筋裁切方案、尾料存储是否科学合理，尾料利用是否准确及时等因素息息相关。因此，钢筋裁切方案以及尾料利用控制也是钢筋管理的重点之一。

三、钢筋管理解决方案

在燕通公司自主研发的PCIS预制构件装配式信息管理系统中，钢筋管理板块系统可根据每天的生产任务，自动调出钢筋下料任务单、钢筋领用单，既提高了工作效率，又优化了钢筋的下料方案和下料长度，并通过建立尾料库，实现钢筋尾料的充分利用，可大大降低钢筋的损耗率，起到降本增效的目的。

燕通公司PCIS预制构件装配式信息管理系统的特点和优势具体体现在以下五个方面。

1. 实现钢筋任务的自动生成

现阶段钢筋管理人员通常根据预制构件的生产任务，对应构件加工图纸，通过计算得到当天需要加工的钢筋规格及数量。在生产量大的情况下，每天需要经过繁琐的计算过程，不可避免地会出现人为计算错误。同样，钢筋领料也如此，导致领料效率特别低。在这种情况下，钢筋管理人员迫切需求通过信息化管理系统，根据每天的生产任务自动生成下料表。

预制构件生产的核心基础数据是工程名称、构件类型、设计型号、楼层号、数量、方量等等；同样钢筋管理要实现智能化，也需要统计基础数据，其中包括工程名称、构件型号、钢筋规格、简图尺寸、数量等。当接到新工程图纸后，清点工程基础数据的同时，也需要清点每个构件型号的钢筋数据，认真检查图纸，在无错误或纠正完错误的前提下，把这些基础数据汇总为固定格式，把基础数据录入信息化管理平台中；根据项目构件模台的对应关系，构件生产任务一键排产后，钢筋加工任务自动生成；钢筋任务单可打印下发（如图8、图9所示）。

图 8 PCIS系统中钢筋加工任务自动生成

图 9 PCIS系统中桁架筋加工任务自动生成

钢筋加工车间收到一份次日总的钢筋加工计划清单，不需计算即可直接安排自动化加工。当各生产线工人拿到一份次日的生产任务及钢筋需求表，可于次日直接去钢筋半成品区签字领用，不影响构件的正常生产。通过信息化管理，钢筋加工避免了一些构件钢筋的重复下料而出现钢筋半成品过剩现象，同时避免了钢筋多拿、错拿、乱拿现象，做到当天用多少拿多少，构件加工区域不存留多余钢筋，保证了预制构件加工区的干净整洁。在整个下料领料的过程管理中，避免出现钢筋人为浪费的现象。

2. 优化下料方案

对于钢筋采购来讲，钢筋的采购长度越长越好，但是超过直径10的螺纹钢常见规格为12米或9米的定尺钢筋。在预制钢筋加工过程中，一种规格的钢筋有多种下料尺寸，常规情况下，工人通过钢筋料单先后顺序下料，可能产生的钢筋尾料较长，造成较大的浪费。例如，某板需要两种尺寸的钢筋，即：①号筋为直径14钢筋3.7米，②号筋为直径14钢筋4.5米。现有直径14钢筋长12米，如果按照料单顺序下料，裁切①号筋时会产生0.9米的钢筋短头，裁切②号筋时会产生3米的短头，如果合理搭配，裁切2根3.7米搭配一根4.5米的钢筋，只产生0.1米的短头。由此可见，对于钢筋加工来说，如果经过详细计算，可以得出不同的裁切方案，不同裁切方案所剩余的短料也不同，我们可以通过分析计算，得到尽可能最优的裁切方案。但是在计算过程中发现，一天的裁切方案做起来，需要耗费很大的人力；如果通过平台让计算机去分析，根据当日钢筋加工任务单，信息化管理平台智能分析并生成加工方案，即可优化解决钢筋下料的搭配问题。钢筋裁切方案见表1。

钢筋下料的合理搭配非常重要，利用信息化管理平台分析当日钢筋任务，自动优化下料方案，将在很大程度上降低钢筋损耗率，降低钢筋的成本。

3. 优化下料长度

施工图中注明的钢筋尺寸是钢筋的外轮廓尺寸（即从钢筋的外皮到外皮测量的尺寸），称为钢筋的满外尺寸。钢筋制备安装后，也是按满外尺寸进行验收。

提到弯钩延伸率和弯曲调整值，大家应该都不陌生。在钢筋发生弯曲或弯钩的时候会产生相应的长度变化，钢筋在加工前首先按直线下料，如果下料长度按满外尺寸总和进行计算，则加工后钢筋的尺寸必然大于设计要求的满外尺寸，这是因为钢筋在弯曲时，外皮伸长，内皮缩短而中心轴线长度不变。

钢筋下料时，下料长度不能只是简单地、根据设计图纸标注的尺寸进行下料，必须考虑弯钩、弯曲等因素，再根据图中尺寸计算下料长度，相应的延长值可在相关规范中查询。上面提到的钢筋任务单自动生成，如果没有考虑加工过程钢筋长度的变化去计算实际下料的长度，则无法精准下料。那么，如何通过计算机去完成这项工作？

以常见的弯钩钢筋为例，图10为长2080毫米的双钩钢筋，如果通过信息化管理平台计算，则自动生成钢筋简图及钢筋下料长度，同时计算钢筋重量（见表2）。根据实际情况，编排一套实用的钢筋简图转码规则，经过信息化管理平台去实现。

图 10 常见双钩钢筋（单位：毫米）

可见，再复杂的工作，只要编排一套规则，让计算机去完成，都将变得非常简单。最终下料长度的自动生成，再一次提高了工作效率，提高了钢筋下料的精确度和使用效率。

4. 钢筋半成品库管理

钢筋半成品分为三类，即棒材加工任务、线材加工任务、桁架筋加工任务。钢筋库管员根据当天任务单，安排钢筋加工，并及时在管理平台中按照尺寸种类及数量上传加工完成情况，实现钢筋半成品的入库统计。

各生产线根据当日的钢筋需求表，生成钢筋领用单（见表3），持钢筋领用单到钢筋半成品区签字领用。钢筋库管员将领用过的出库单进行扫码出库确认，即实现钢筋半成品出库操作，同时可实时查看半成品钢筋库存数量。钢筋半成品库管理系统，可有效地对钢筋出入库进行管控，实现半成品库更加精准的统计盘点和统计分析。

5. 尾料库管理

钢筋尾料是指在钢筋切断过程中的剩余钢筋，一般分为两类：一类无使用价值，另一类可使用。为了实现钢筋下料的科学化管理，我们建立尾料库，通过库房库位、规格、长度区间、报废区间的设定（见表4），每一种规格、长度的短料都有各自的归宿。在下料策略中，将尾料放入规定好的库位，扫码入库，实现钢筋尾料的入库统计；在裁切策略中，会优先匹配尾料库中的钢筋料，将尾料库库存及时消化使用。我们只需要按照指示，去相应的尾料库拿料，并扫码出库，实现尾料的出库统计，出入库页面如图11所示。不常用的尾料可长期储存，作为尾料库房的存货待用。

图 11 尾料出入库页面

由此不仅实现了尾料的及时利用，还可随时通过平台去查看尾料的规格及数量，实现钢筋短料的充分利用和统一管理。

结 语

通过计算机控制的生产管理系统，使用智能化钢筋加工机器可使工人的生产效率平均提高3～5倍，减少浪费钢筋材料，将错误的几率降低至零，大大保证了生产质量。

作为预制构件厂生产成本最重要的组成部分，钢筋材料费用是企业成本控制的重中之重。如果钢筋材料管理不当，将会造成很大的损失。通过智能化钢筋加工及信息化管理系统，不仅提高了企业的生产效率，降低钢筋的损耗率，还可达到企业降本增效的目的。

原文参见《混凝土世界》2018年11期 P28-P33

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