一、任务来源
近年来，我国宏观层面上经济转型、人口红利消失以及产业政策和技术标准的出台共同推动了装配式建筑的发展。装配式建筑采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工，与传统现浇式相比，在施工周期、资源消耗、节能环保等方面占据先天优势。其中预制混凝土结构（简称PC结构）是目前装配式建筑的主流，即在工厂先生产钢筋混凝一构件，然后在工地拼装，这种建造方法不仅速度快、质量好，极大地改善了施工场地环境，而且能显著节省大量原材料，使用范围日益广泛。国家有关部门多次发文，明确提出大力发展装配式建筑，推动产业结构调整升级，加快提高装配式建筑占新建建筑面积的比例。因此，钢筋混凝土预制构件必将迎来大发展的机遇。
预制构件在生产过程中需要在模台上支模、布筋绑扎、养护，其中，模台送入养护窑养护的工序是构件生产中最耗能、耗时的工序（占全部工艺时间的80%左右）。优化模台上模具排版、提升模台利用率、减少模台使用台班是构件生产中节能、省工省时的一个方法。在提高模台利用率的基础上，还要考虑模具存储位置、构件出厂顺序，提高模具安装过程及构，件出厂堆放的效率，将操作便捷与节能省时完美结合。每个项目的模具作为一次性使用材料，在中小项目中达到成本占比的10%，提高模具的使用效率或者重复利用，能极大的节省能源消耗和生产成本。为此山东惠晟建筑科技有限公司设立研发课题：模具重复利用及排版技术研究与应用，进行科学排产，达到提高产能、降本增效的目的。
二、应用领域和技术原理
1.应用领域
本项目技术成果适于构件工厂管理，其中排版算法适用于需排版或切割工艺。
2.技术原理
在预制构件的生产过程中，为提高产品质量及管理精度，首先，采用标准化、流程化、数字化的手段，对生产进行全业务链管理。包括项目、产品、原材料、设备等基础信息管理，生产过程、出入库、发货等业务流程管理，这些管理数据，也是优化管理方法、降本增效的决策依据。
山东惠晟建筑科技有限公司自主研发的惠晟智造执行系统(HSPC-MES),实现了上述管理需求。该系统以二维码为数据载体，打通项目、生产计划、排产任务、生产全过程、出入库、发货等生产、仓储、交付全流程，辅以标准化、流程管控、统计分析等信息化手段，提升企业管理效率。
科学排产是构件生产企业生产计划的核心，完善的生产数据支撑是科学排产的前提。模台排版是构件工厂排产的关键技术。按照生产需求，找到一种模具排版算法，经计算、测试验证该算法所得模具排版方式可使模台利用率达到最高。根据最优排版算法，结合生产任务需求、模具位置信息等，生成生产排产方案，达到提升模台利用率、节能省时的目的。
建立数据中心，并利用智能化软件管理模具存储、维修和利用；对无用模具进行改制使模具重复利用，尽最大可能利用材料，节省资源，提高模具和模台的利用率及构件生产效率。
从生产过程管理数据中测算生产工时、能源消耗情况，逐次比较、优化排产方案，也为生产管理提供决策依据。
3．技术要点
1）构件生产过程全流程管理
实现构件生产的全流程信息化管理、仓储管理、发货管理，提升产品品质及生产效率；
2）模具信息管理，改制闲置模具
实现构件模具管理，管理模具信息、数量、库存、库位等，优化模具使用效率、便于模具改造使模具重复利用。采用截断、拼接、补强等方式在保证质量的前提下对闲置模具进行改制适用新的生产需求，减少新模具的投入，实现资源重用；
3）最优模具排版算法
实现一种模具排版算法，经计算、测试验证该算法所得模具排版方式可使模台利用率达到最高；
4）排版计划自动生成
将模具信息、生产进度需求与排版最优算法结合起来，实现模板自动排版、自动生成排产计划指导生产，提升模台利用率、节能增效。
三、与国内同类技术比较
山东惠晟建筑科技有限公司自主研发的惠晟智造执行系统(HSPC-MES)，从本企业的实际需求出发，在应用过程中不断修改完善。其中的自动排产部分，具有先进的模台排版算法，结合模具仓库库位及出厂顺序，出具具有弹性的优化任务计划，大大提高了生产任务安排的科学性与效率。
根据存储的模具数据信息，优化模具使用效率，便于对模具进行改制使模具重复利用，提高模具的利用率。在保证质量的前提下对闲置模具进行改制适用新的生产需求，减少新模具的投入，实现资源重用。
构件生产工厂在规模、布局、设备及自动化程度上具有差异性，本项目是在现有的资源条件下，尽量减少投入成本，找到的适合本厂的增效管理方式，切实达到减少投入、降低损耗、提高生产效率的目的。
四、成果创新性、先进性
本项目从构件工厂最耗能耗时的工序出发，摈弃了传统的手工经验排版方案，采用先进的排版算法，由软件系统找出最优排版方案，结合生产的实际情况，对排产计划进行科学指导，具有创新性和先进性。
1.结合生产任务分配模具，按所需模具采用智能算法计算出最优排版。
2.考虑到工艺流程、模具位置、构件出厂顺序及人员的操作安全对排版方案进行调整，形成一个更加便捷和高效的排产方案。
3.加强模具管理，优化模具使用效率，如有新的模具需求，优先采用“改制”闲置模具的方式，实现资源重用。
五、作用意义
构件工厂模台排版对于生产效率和产品质量有着至关重要的作用。
1.本项目对构件生产的节能降耗起到关键的作用。现代工业制造向着节能减排、绿色环保的方向发展，构件工厂也需要跟随这个趋势，通过优化模台排版、减少模台使用班次减少工时降低耗能，降低支模和绑扎钢筋的浪费，对模具进行改制再利用，降低一次性使用材料的使用量，以实现对能源和环境的节约目标。
2.本项目使构件工厂生产过程的操作更加便捷和高效。在本项目中，充分考虑模具的存储位置以及构件出厂顺序等因素，以最大化的提高操作便捷性和生产效率，从而提高工人操作的效率和生产效率。
3.本项目改进构件工厂的生产质量和生产效率具有重要意义。排布合理的模具能够充分发挥模具的生产能力，提高生产效率，同时减少改制成本和能源消耗，从而降低生产成本，提高产品的质量，进一步提升企业核心竞争力。

一、推广应用的范围、条件和前提
1.本节能方案适于构件工厂管理，其中排版算法适用于需排版或切割工艺。
2.科学排产是构件生产企业生产计划的核心，本项目提出了弹性任务自动规划模型自动规划匹配模台的生产任务，并给出具有弹性的优化任务计划，大大提高了生产任务安排的科学性与效率。同时，优化排版方案对工厂管理提出了更高的要求，对模具、仓储、运输相关工作需要更紧密的配合，提升了工厂的管理精度，达到在管理上创造利润的目的。
3.在实际应用中，排产设计方案在执行中会遇到来自操作人员、场地、设备方面的障碍和困难，根据实际情况调整方案、培训工作人员、优化场地布置加强设备管理，全方面多角度保证设计方案能真正应用于生产过程，才能实现缩短工期、提高质量、降低成本的目的。
二、存在的问题和改进意见
构件生产工厂在规模、布局、设备及自动化程度上具有差异性，本项目是针对山东惠晟建筑科技有限公司的生产设备、人力资源环境，建立的排产优化模型，如需推广，需更多的工厂模型。
在本项目中，加入机器人技术和传感器技术，实现对模台的智能感知和运作，可制定更加准确的生产计划，以提高生产效率和降低人为误差。