用DfMA改造房屋建造

40年来,建筑实践几乎没有变化,生产力也没有变化。房屋作为一种产品一直被批评为成本低,无法满足市场需求。创新市场失败的原因是商业周期的不连续性和学科竖井的存在,以及现代建筑方法缺乏循证基准和现有知识碎片化。伯明翰城市大学(BCU)作为学术合作伙伴组成了亚博电竞im娱乐一个财团来解决这些问题。

DFMA大

由跨学科专家组成的联盟正在开发一种基于平台的方法来设计、制造和组装环保和可扩展的经济适用房,以满足高质量社会住房的大量需求。

项目的目标是

  • 开发轻质钢框架的DfMA房屋,使其具有可扩展性、成本效益和环保;
  • 将能源效率作为设计的核心,以确保提供尽可能多的能源“活跃”和高效的住宅;
  • 评估DfMA外壳以优化自动化能力;
  • 对比基于试验台房屋项目的各种装配方案,以开发实际生产率数据作为改进的基准;
  • 从1开始开发一个概念验证型知识工程(KBE)工具。4。评估DfMA房屋的生命周期成本和二氧化碳排放量。

DfMA房屋的好处

DfMA住宅的目标是减少33%的生命周期成本,包括10%的建造成本、50%的设计和建造时间、30%的家庭能源消耗和50%的碳强度,并提高20%的建筑生产力。该项目预期的经济效益包括:

  1. 减少租户的能源账单;
  2. 为供应商创造新的商业机会;
  3. 降低区域建设成本,加快交付速度,达到完工目标;
  4. 允许其他注册供应商通过与集团合作来复制业务模式,这将产生乘数效应;
  5. 减少每个家庭的劳动力需求将提高行业对劳动力短缺的适应能力——劳动力短缺是一个存在的问题,随着时间的推移可能会恶化。

其他社会影响包括:1)通过创造更多可支配收入和更舒适的生活环境来提高生活质量;2)更快地获得社会住房或经济适用房;3)为未来创造新的角色和技能;4)创造比传统现场生产更安全的生产工作环境。

合作者

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亚博电竞im娱乐伯明翰城市大学(BCU)在与EPSRC、IUK、EC委托资金(如ERDF)等组织资助的合作项目中与行业伙伴合作方面有着良好的记录。凭借在计算、工程和建筑环境方面的专业知识的广度和深度,BCU汇集了一支在本体开发、基于知识的工程、场外制造、成本建模、碳测量和建筑信息建模方面的国际专家团队。BCU的研究团队正在寻求应用基于知识的工程方法来改变该地区的住房交付。

该项目的研究人员

该项目需要跨学科的专业知识来开发DfMA房屋所需的专业知识。该联盟由whg(作为测试平台项目提供商、技术集成商和项目经理)、Northmill Associates(作为产品设计师)、QM系统(作为生产设计师和生产工程师)、Hadley集团(作为主要制造商)、Energy Systems Catapults(作为能源建模者)和伯明翰城市大学(作为场外施工顾问和基于知识的工程(KBE)工具程序设计师)组成。亚博电竞im娱乐

华盛房屋集团(whg)

Walsall Housing Group是一家在米德兰兹注册的供应商(RP),拥有21,000套住房,每年的发展计划为5-600套,寻求向异地交付转变。集团拥有监管机构(G1/V1)和穆迪(A3)的高评级,并致力于为所在社区服务。在17-18年间,该公司的营业额为1.05亿英镑,并在研发方面花费了10万英镑的咨询费用。whg希望利用该项目与来自不同行业和学科的合作伙伴合作,进一步发展DfMA的专业知识,建立足够的效益证据,支持集团对进一步研发和生产设施的投资,并开发新产品和服务,以改变社会和经济适用房的交付和维护方式。

哈德利集团

哈德利集团是先进冷轧钢技术的全球领导者,提供创新的解决方案,应用于建筑、汽车、工业和农业等各个领域。哈德利集团团队由70名工程师组成的团队支持,他们致力于研究、开发和应用创新解决方案,在英国、欧洲、中东和远东地区共有700人的生产团队,并欢迎挑战,以我们先进的施工方法,以创新、质量和建筑性能的新水平积极影响我们所服务的社区。该团队获得了2014年皇后区企业创新奖。

Northmill同事

Northmill Associates是一家中型建筑事务所,提供稳健的、以客户为中心的建议和建筑解决方案。Northmill能够在英国各地提供学生公寓,办公室,陈列室,翻新和再生的重要且独特的项目,旨在提高我们工作的各个方面的价值。Northmill由16名在架构、设计和技术交付方面具有丰富经验的工作人员支持。

质量体系

QM Systems是制造设计方面的专家,也是为汽车、铁路、航空航天、制药、食品和饮料、石油和天然气、建筑服务、国防部和零售等广泛行业的自动化装配过程创建创新、领先的装配系统的领导者。其当前和常规客户包括宾利汽车、捷豹路虎、Lear公司、哈德利集团、Kingspan、西门子、JVM Castings、科勒Mira、Knorr-Bremse和Cox Powertrain。QM系统公司随着行业需求不断发展,成为专业从事自动化生产系统、机器人、工业控制系统、自动化测试系统、输送、自动搬运系统和自动化生产管理的创新解决方案提供商。

能源系统弹射器

能源系统弹射器(ESC)是由英国政府设立的,作为世界领先的创新中心网络的一部分,其使命是释放创新并打开新市场,抓住工业战略中认识到的清洁增长机会。它从整个能源系统的角度——从电力、供热和运输到工业、基础设施和消费者——弥合企业、学术界和政府之间的差距,以发现创新机会,帮助克服系统性障碍,以最低成本加速能源系统的脱碳。它在地方、区域、国家和国际层面开展工作,同时作为一个“公正的经纪人”,帮助开拓新市场,提升英国的技能和能力。

DfMA房屋之旅

BCU团队于2018年2月开始与whg和其他场外建筑学科专家讨论研究在改造房屋交付过程中的作用。在BCU团队成员之前对非现场制造、建筑信息模型(BIM)和本体开发的研究基础上,为ISCF -转型建设基金竞赛下为期两年的工业研究项目(3月19日至2月21日)准备了一份提案。这个价值97.2万英镑的项目被创新英国成功授予了73万英镑的资助价值。

这是一个正在进行的项目,其产出重点如下:

这个项目要解决的问题是什么?
  • 传统上,建筑设计被认为高度依赖于个别项目的需求。因此,施工非常以工艺为基础,因此在提高生产率和质量控制方面提出了挑战,例如通过流程标准化。
  • 由于学科竖井,在建设中缺乏如何不同的知识生产方法可以在工厂环境中实现。
  • 生命周期的性能对社会有重大的影响。例如,电费是社会租户家庭支出的主要组成部分,与房屋生命周期相关的累积二氧化碳排放量非常重要。在价值链中,能源效率的受益者与房屋设计和生产之间存在断裂的联系。
  • 整合知识建筑设计,制造和建筑性能是创新和持续改进的关键,但不容易实现。
该项目如何解决这些问题?
  • 建筑设计:为了确保房屋设计充分利用场外制造的标准化和自动化的好处,本项目开发了DfMA房屋设计,包括3个设计原则:1)制造设计,2)组装设计和3)生命周期性能设计。
  • 生产方法:根据生产工程师和制造商的经验,绘制DfMA房屋自动化生产所需的流程和活动。
  • 生命周期性能:采用Energy System Catapult开发的最先进的高保真模型对DfMA住宅的能源性能进行了访问,并开发了DfMA住宅的生命周期成本模型。
  • 整合知识:BCU团队开发了一个概念验证的基于知识的工程工具,用于生命周期成本计算和碳排放估算,展示了与DfMA房屋的设计、制造和生命周期性能相关的知识的集成。
BCU的愿景是什么?

本研究项目的目的是创建一个基于知识的工程系统,允许预测和轻松规划DfMA房屋。通过开发一个接口来整理来自多个来源的数据,包括建筑模型、生产数据、装配数据、能源性能和二氧化碳排放,它将使设计师和制造商在生产开始前确定经济实惠和适合用途的DfMA房屋解决方案。在我们的愿景中,能够对可能的设计进行适当性和成本估计,确保房屋在生产开始前是可负担的和适合用途的。数据解决方案运用KBE可以被设计成将能够协助设计师和制造商长期优化DfMA房屋设计,促进产品的持续改进。

来自BCU团队的出版物
  • AYINLA, K.,张,F. 2020场外制造(OSM)通用工作流过程模型的开发(正在准备中)
  • Vakaj, e .,张,f ., tawil, a ., pauwels, p. patlakas第2020页。OHO:非现场住宅本体(正在准备中)
  • AYINLA, K.,张,F. 2020房屋建筑的场外墙板生产方法的工艺废物分析(正在审查中)
  • 卡莱米,e.v.,张f ..塔维尔,帕特拉卡斯,p . &艾利娜·k . 2020。如果cowl - dfma是非现场构建领域的一种新的本体。LDAC2020 -建筑与施工中的关联数据,都柏林三一学院
  • Ayinla, k .,张,f . & tawil, a . 2019。研究了一种基于本体的方法来测量非现场制造方法的生产率。ARCOM 2019生产力、绩效和质量难题,9月2日至4日,利兹贝克特大学,英国利兹
  • Ayinla, k .,张,f . & tawil, a . 2019。揭秘场外制造方法的概念:迈向稳健的定义和分类系统。建筑科技,20 (2),223-246
  • Abanda, f.h., tah, j.h.m., &张,2017年。BIM在建筑非现场制造中的应用。建筑工程学报,14,89-102
  • 帕特拉卡斯p ., a.利文斯通,海尔斯坦r . & neighbour g . 2018。BIM上下文中多维数据拟合的自动代码遵从性。工程信息学报,38 (4):344 - 344
  • Oti, a ., kurul, e .,张,f . & tah, j . 2016。在建筑设计和操作的建筑信息模型中使用建筑管理系统数据的框架。建筑自动化,72 (2),195-210
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