基于精益建造理论的装配式建筑质量控制体系研究

文｜广州大学土木工程学院 姜仁晋 庞永师 刘景矿

1 引言

长期以来，建筑行业都在不断地探索追求低成本、短工期、质量安全有保障的建造方式，而装配式建筑恰恰是符合该系列目标的最佳选择。与现浇而成的钢筋混凝土建筑相比，装配式建筑最主要的区别在于不同的设计、生产和施工方式。这些特点必将引起建造流程的转变和革新，然而在管理模式和理念上却突显出严重的滞后性，产生了诸如深化设计不合理、标准化程度低、构件生产不达标、运输过程中质量受损、构件不能准时供应及浪费严重等突出问题。如果这些问题得不到解决，对装配式建筑的建造过程中质量控制和项目的最终交付等重要环节是非常大的阻碍。

精益建造（Lean Construction）的概念是由芬兰教授Koskela 在1992年提出来的，它最初是源于丰田公司采用的精益生产模式。精益生产之所以精益是因为与大规模的生产方式相比所用的资源要少。1997年，精益建造协会由Ballard 和Howell 创办，他们从建造自身的特殊性出发，提出了最后计划者系统。2002年Koskela 提出了将“流”的观点引入到精益建造的价值模型和流动模型中，从而减少非增值的活动并消除浪费。随着装配式建筑的推广，建筑业的产业化发展趋势实现了从“建造”向“制造”的飞跃，使精益建造理论思想顺利运用到装配式建筑质量控制中，形成一种新体系变成了可能。

2 精益建造与装配式建筑协同管理关系构建

装配式建筑具备了制造业的特点，实施精益建造的条件也因此变得更加成熟。这是因为制造业中应用精益建造理论的时间相对较长，实际应用的范围也较为广泛。精益建造与装配式建筑融合的基础是二者存在某些共性，实施的过程中存在着相互支撑、相互协同管理的关系。精益建造与装配式建筑对质量控制关系概念图如图1所示。

精益建造来自于制造业；装配式建筑构件工厂预制、现场安装的建造方式也具备制造业的特点。在构件工厂化生产过程中，人和设备的移动完美的代替了制造业中产品的相对流动，同时构件是一次性浇筑成型的，也造成了生产组织的临时化和生产系统的离散化。

精益建造和装配式建筑都强调全生命周期管理。精益建造强调从产品自身特点出发，在项目全生命周期集中应用各种资源优势创造最大价值；装配式建筑的构件需要在工厂生产，建立一种综合考虑的全生命周期质量控制体系，由过去的单一维度控制转变成多维度过程控制，通过不断的动态更新，可以对项目进行高效、合理的管理。

图1 精益建造与装配式建筑对质量控制关系概念图

图2 装配式建筑质量控制体系框架

精益建造与装配式建筑实施的目的相同，两者都追求以最小的浪费实现最大的价值。精益建造把不增加价值的活动都称之为浪费，通过对流程的管理去消除或尽可能避免非增值活动，最终追求“零转换浪费、零库存、零浪费、零不良、零故障、零停滞、零伤害”。装配式建筑可以合理利用资源节约了大量的劳动力。

3 基于精益建造理论的装配式建筑质量控制体系设计

满足工程质量要求是工程项目质量控制的总体目标，具体说是为了保证工程高质量的同时，满足建造规范标准与要求以及工程合同所采取的一系列措施、方法和手段。根据精益建造与装配式建筑之间协同管理的关系，本文构建了装配式建筑质量控制体系，如图2所示。整个体系框架是以精益建造为基础，将价值流管理、最后计划者系统和准时生产系统与装配式建筑的生产模式和建造过程相结合，确保了施工建造质量的稳定性和可靠性。

3.1 价值流管理应用于质量控制

精益建造体系下价值流管理就是从建筑企业和建筑产品本身的特点出发。在装配式建筑的整个建造中，各个建造环节之间相互影响并且形成一条价值链，基于整个价值链的角度出发，施工企业要积极应对处理施工过程中的各种变化，保证高质量建造并且满足客户对项目提出的要求。装配式建筑施工企业的资金流、物料流、信息流不断循环与转化，最终促进建筑企业价值的不断增值并对价值流精细化管理，在建设工程层面上实现了成本的优化管理，质量的显著提升和价值的持续增加。如图3所示。

3.2 最后计划者系统应用于质量控制

最后计划者系统是针对建造项目计划的精益生产与安全管理 ，提倡应用拉动式流程设计和多级交互式计划，其核心思想是采用事前控制和事中控制去代替传统的事后控制，避免控制的滞后性，它不仅是一个筹划未来工作的计划过程，同时还根据工程项目的实际状况，来控制项目进展的过程，如图4所示。最后计划者系统通过完成相应的准备工作而减少计划的制定，这就内在要求各方了解项目的实时状态，由后道工序质量的需求与标准对前道工序的结果发出要求，并加强对结果的控制，让前道工序结果尽可能满足后道工序的需求。并且最后计划者系统得到了BIM 技术的高效驱动，使得项目进度计划与质量控制任务的制订得到了一体化的实现。

图3 价值流管理

图4 最后计划者系统

3.3 准时生产系统应用于质量控制

装配式建筑建造过程中，现场的构件库存比较多，建造上也存在严重的滞后性，依托精益建造零库存的追求目标，建立准时生产的零库存体系就显得尤为重要。准时生产系统在构件生产过程中去细致缜密的安排好构件运动时间与供应商的交货时间，在建造的过程中下一批次会在前一批刚结束时候到达，通过构件生产加工与即时供应流程的高度衔接来达到减少浪费的目的，如图5所示。生产系统中的上下游、前后工序之间形成供应商与顾客的关系，物流过程精益化，现场需求导向的理念得到充分体现。

4 精益建造下质量控制的相关策略

4.1 BIM 数据库高效集成质量控制相关信息

图5 准时生产流程

以装配式建造的建筑，在信息的互联互通共享方面表现得更加的紧密。BIM 技术信息高度集成化为精益建造体系提供了强有利的信息支撑，为精益建造全过程信息的存储、传递、共享提供统一的数据库，保证了装配式建筑建造过程中各参与方在任何阶段随时查询所需要的信息，最终实现对信息流集中掌控并且有效促进了精益建造对施工项目质量的合理控制。对于装配式建筑而言，构件种类多，将RFID 芯片植入预制构件，可以更好的识别和采集构件的生产信息，并且随着项目的不断进展，仓储、运输、堆放、安装和运维等信息也被依次写入，能够及时监控进度的执行和质量控制的情况，所以它是对全生命周期的信息采集。BIM 技术集成全生命周期各项工程所有的数据信息，实现项目建设过程中不同参与方、不同应用阶段、不同应用软件之间的信息集成与共享。

4.2 加强有效的施工管控

精益建造理论更加强调质量控制内容的标准化和管理程序的标准化。提出标准化目标、执行标准化要求，并对执行情况进行系统监督和检查是工程项目标准化工作的重要任务。建立装配式建筑建设过程中必要的标准化文件体系是实现标准化目标的基础。施工方案的合理性也间接影响了施工安装的质量。在装配式建筑建造的全生命周期，要充分周密考虑各个环节，真正做到不建造不合格品、不接受不合格品、不传递不合格品，把质量问题遏制在最初级阶段，从而达到各环节质量问题的事前和事中控制，减少不必要的浪费和非增值活动。

图6 过程绩效评价流程

4.3 质量控制过程绩效评价

精益建造更加注重过程控制，保证流的稳定性与持续性，必须对较小的单元进行评价。对装配式建筑而言，构件的不同检验批次在同一分项工程的质量要求是一致的，因此以检验批为绩效评价最小单元，这样能够及时发现并解决问题，很好地控制后续检验批的施工质量。用设计好的绩效评价体系，根据科学性、全面性、可操作性、可比性原则，系统指导操作和评价操作，如图6所示。同时充分利用好BIM技术和RFID 的质量实时监测反馈，得到各个过程环节的质量安全绩效，及时激励人们的精益施工行为，对质量安全造成隐患的各个部分进行指导并持续改进。

5 结语

在我国建筑行业产业结构调整和转型升级大的背景下，随着建筑行业生产力的不断发展与对资源环境要求越来越苛刻，传统建筑粗放式的生产方式注定会被逐渐淘汰，装配式建筑是今后建筑行业发展的主旋律，精益建造思想与管理模式也是大势所趋。本文把精益建造理论引入到装配式建筑施工质量控制中，形成了新的建造方式下，装配式建筑质量安全控制与管理的新模式。优化质量控制流程、加强各阶段的信息交流、减少不必要的浪费和最大程度满足客户的需求是精细化质量管理的重点工作。随着精益建造理论和应用的不断发展与成熟和装配式建筑的不断推进，两者的协同应用一定会进一步给建筑行业带来翻天覆地的变化。