裝配技術(shù)成本篇（二）：設(shè)計如何降低PC成本？

2018-07-24來源：中民筑友建筑設(shè)計有限公司

前言

上一篇已闡述不同裝配率下的成本增量關(guān)系，其中PC成本過高是造成成本增量大的主要因素，因此如何降低PC成本是發(fā)展裝配式建筑必須考慮的問題。

本文以恒大地產(chǎn)公司的某個項目標(biāo)準(zhǔn)樓型產(chǎn)品為對象，由中民筑友建筑設(shè)計有限公司完成7套深化設(shè)計方案，針對方案6即裝配率為65%的方案，從PC制造工廠成本管理的角度出發(fā)闡述在設(shè)計前端如何降低PC成本。

PC成本構(gòu)成

本文的研究對象1#棟為恒大公司高層住宅標(biāo)準(zhǔn)戶型產(chǎn)品，剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其中預(yù)制樓層29層，運輸距離30km。單個標(biāo)準(zhǔn)層的PC個數(shù)172個：墻板56個，桁架疊合板48個，疊合梁19個，異形構(gòu)件28個，裝飾件21個，共計126m3。

PC部分總計采用ABC成本分析法，綜合考慮PC制造的生產(chǎn)排產(chǎn)方案、配模方案、物流裝車方案后計算出PC成本占比如下圖所示。

▲ 圖1 PC成本占比圖

PC成本優(yōu)化

在圖1的成本構(gòu)成中，直接材料費直接由設(shè)計決定；人工費、物流費和模具費由設(shè)計為PC工廠降成本創(chuàng)造條件；設(shè)備廠房折舊費和其他經(jīng)營管理費與設(shè)計無關(guān)。

物料含量與物料費

由圖1可知，鋼筋和混凝土在物料費中占比較大，其次為預(yù)埋件。降低物料成本首先要考慮的是降低鋼筋含量，鋼筋每降低5kg/m3，單方成本可降低約20元/m3。以墻板的鋼筋為例，平均含鋼量約為74kg/m3，其中由裝配式必須增加的構(gòu)造鋼筋約為6kg/m3。墻板預(yù)埋件中水電預(yù)埋件和結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的的成本占比分別為15%和85%，內(nèi)墻的水電預(yù)埋件比外墻高22元/m3，但采用“單板”（注：“單板”外墻指不含外葉板和保溫板的外墻）外墻時，內(nèi)外墻的結(jié)構(gòu)預(yù)埋基本持平且遠高于水電預(yù)埋件。

▲ 圖2水電預(yù)埋件和結(jié)構(gòu)預(yù)埋件成本（單位：元/m3）

然而并不是物料含量越低PC的直接物料費越低，由于單個項目物料種類無標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)致的小批量采購價上漲，該部分成本完全有可能將節(jié)省的物料含量成本覆蓋掉。因此，在物料類型標(biāo)準(zhǔn)化的前提下降低物料含量才能做到真正的降低PC物料成本。

▲ 圖3結(jié)構(gòu)鋼筋和構(gòu)造鋼筋成本（單位：元/m3）

構(gòu)件外形與模具費

PC構(gòu)件生產(chǎn)用的模具主要采用鋼模，現(xiàn)市場價約11000-13000元/噸，大部分PC工廠會針對單個項目采購定制模具，項目結(jié)束后大量定制模具不能重新利用，造成模具費高達15%，是導(dǎo)致PC成本過高的主要原因之一。如何將定制模具轉(zhuǎn)化為通用模具，一直是困擾PC工廠的難題，除了PC工廠合理配置模具數(shù)量并做好模具保養(yǎng)以外，還需設(shè)計在前端提高標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的比例，為生產(chǎn)提高模具使用次數(shù)創(chuàng)造條件。

對于平面構(gòu)件如墻板，外形凹凸較少，可大面積利用臺模面生產(chǎn)，僅需采購墻板邊模，如圖4所示。若采用“單板”外墻，內(nèi)外墻厚度均為200mm，只要墻板的長寬尺寸、門窗尺寸和出筋邊相同或近似則可共用模具，設(shè)計師在做工藝拆分時可提高相同尺寸墻板構(gòu)件的比例，為PC工廠做模具方案提供更多共模的可能性。在恒大項目中，通過對56個墻板構(gòu)件的尺寸進行優(yōu)化，綜合考慮排摸方案后可共模構(gòu)件高達28個，模具套數(shù)從56套降低至42套，墻板模具費控制在5%以內(nèi)，若考慮臺模之間的模具周轉(zhuǎn)，模具套數(shù)可減少更多。

▲ 圖4墻板模具示意圖

對于立體構(gòu)件如沉箱，外形凹凸程度大，利用臺模面較小，大面積的立面需定制模具，如圖5所示。一般來說只有兩個構(gòu)件的外形完全一致才能共用模具，增加異形件的臺模接觸面積和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件比例是設(shè)計師應(yīng)重點考慮的問題。在恒大項目中，沉箱的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件占比達到60%以上，模具費可控制在8%以內(nèi)。

▲ 圖5沉箱模具示意圖

構(gòu)件復(fù)雜度與人工費

由圖1可知，人工費占比為20%，僅次于物料費為影響PC成本的第二大因素。PC人工費在350-650元/m3范圍內(nèi)不等，高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)中的人工費388元/m3（注：引用自胡衛(wèi)波《裝配式結(jié)構(gòu)的增量成本分析—3人工費是增還是減？》），是裝配式建筑成本增量的主要因素。降低人工費的關(guān)鍵在于確定并降低PC構(gòu)件的制作復(fù)雜度，提高工人的作業(yè)效率，即減少單位體積工人的作業(yè)數(shù)量或提高單位時間內(nèi)工人產(chǎn)出體積。

根據(jù)恒大56塊墻板的特征并結(jié)合該特征在流水生產(chǎn)線的實現(xiàn)方式，可將其線上動作劃分為預(yù)埋、鋼筋綁扎、澆搗和模具四大類，具體數(shù)據(jù)見圖6所示。鋼筋綁扎和模具是各類墻板動作數(shù)最多的工序，不同類型墻板同類動作數(shù)也不盡相同。

▲ 圖6墻板構(gòu)件線上動作數(shù)

已知動作數(shù)后，根據(jù)工廠流水生產(chǎn)線的工位布局、配置人數(shù)并結(jié)合各類動作的工時定額，設(shè)計應(yīng)盡可能保障各工序的平衡生產(chǎn)。同時PC工廠的工藝人員也可根據(jù)構(gòu)件特征相應(yīng)調(diào)整工序劃分和人員配置以平衡各工序的工時，從而減少人工浪費，如圖7所示。然而由于建筑行業(yè)的特殊性，PC構(gòu)件做到完全標(biāo)準(zhǔn)化無法滿足現(xiàn)市場需求，因此只能依靠設(shè)計、PC工廠和生產(chǎn)線布局設(shè)計的不斷協(xié)同和調(diào)整，從而提高構(gòu)件特征和生產(chǎn)工藝的適配度才能真正做到精益生產(chǎn)，不斷減少浪費工時，從根本上降低PC人工費。

▲ 圖7工序平衡圖（單位：min）

構(gòu)件尺寸與物流費

物流成本在PC總成本中占比約7%，其費用高低由很多方面因素決定，如物流外包方式、運輸單價、PC吊裝順序等。在物流外包單價等因素確定的前提下，裝載率（注：裝載率=實際裝載體積/理論最大可載重體積*100%）是決定PC構(gòu)件物流成本的關(guān)鍵指標(biāo)，在恒大項目中，考慮裝車方案后各類型PC構(gòu)件的物流裝載率如圖8。由圖可知，裝載率變化為：墻板>樓梯>樓板>異形件，該變化趨勢與PC構(gòu)件選擇的運輸工裝裝載效率和構(gòu)件尺寸有關(guān)。