建设工程施工进度BIM 预测方法
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2.2 精益建造(LC)

2.2.1 LC理论体系与系统结构

(1)LC概念

精益建造(lean construction,LC)是制造业精益制造(lean manufacturing)零等待、零浪费、零库存等原理在建设工程领域的一种应用。CII(Construction Industry Institute)的一份研究报告中指出,LC是一个在项目执行过程中满足或超过顾客需求,消除浪费,以价值流为中心,追求完善的连续过程。LC基于精益思想理念,重新设计工程项目过程管理程序,最大化实现项目目标协同优化,是一种新的项目管理形式[101]

(2)LC理论体系

LC构建工程项目管理的生产理论、精益建造、项目管理和建筑管理TFV生产理论[102],也即互相影响的转换模型T(transfer)、流动模型F(flow)和价值生产V(value)三大理论。在此基础上的主要应用有顾客满意度、设计方式、增加可靠度提升效益、标准化管理、项目实施监控等。实施中使用LPS、VE、JIT等技术支撑,形成LC理论体系,如图2-45所示。

图2-45 精益建造理论体系

(图片来源:中国精益建造白皮书,2010)

精细化管理与精益思想认为,通过减少工作流程的不确定性能够提高工作效率,新的设计计划体系是保证工作流程可靠性的核心。建立基于精细化管理与精益思想的建设项目计划与控制体系可以实现施工过程的稳定性。

(3)LC系统结构

在LC实施过程中,基于施工现场和企业的环境条件,建立拉动式计划控制系统等7个系统,通过持续改进和过程控制,力求实现零浪费等7个极限目标。以顾客满意为宗旨,最大化地满足市场需要,最优地实现项目目标,如图2-46所示。

图2-46 精益建造系统结构

(图片来源:中国精益建造白皮书2010)

LC的关键第一是消除浪费,优化组织结构;第二是持续改进,提高工程项目目标。工程实践调查分析,施工现场有大量施工过程是非增值的活动,造成很大浪费,包括有材料加工损耗、材料运输损耗浪费、质量不合格返工、施工工艺不正确浪费、流水作业搭接不及时,材料供应库存量过多,各有关建设单位之间责任推卸,工作不积极主动,沟通协调不力,协同能力差等。

(4)LC辅助技术

①末位计划员系统(last planner system,LPS) 每个工程项目由众多的施工过程任务组成,项目按时、按价、按质和安全地完成,取决于每个细部施工过程任务的按时、按价、按质、安全地完成,和任务之间等待时差的最小化。

末位计划员(last planner)是相对于传统施工管理方法的“首位计划员(first planner)”来说的,末位计划员是指施工现场的各种专业班组长,是最基层团队负责人、最下一层生产计划人员。首位计划员是指最上层的项目经理和专门的项目计划人员。

传统的项目管理方法由首位计划员来制定工程施工组织设计,在制定计划的过程中,首位计划员需要使用很多假设和设置很多条件来解决施工的不确定因素,考虑的是施工中的一般情况,计划制定时与具体实施各级专业团队班组进行沟通协调,但专业团队班组一般留有足够的实施余地,以保证自己的切身利益。实施中常有发生上一步计划任务不能及时完成,下一步任务无法按时启动的情况。

LPS的核心是让施工一线的基层团队负责人充分参与到项目计划的制定,通过保障LP负责的每个任务的可靠性来保障整个项目计划按照目标完成。

LC系统,在建筑生产复杂动态的过程中,强调权力下放,基于现场条件制定计划且计划不断细化,以短周期为宜的LPS进行实施。运用拉动式的生产方式,施工过程相当于从后面工序向前面工序拉动,计划自下而上汇合,物流和信息流结合,保证较少的缓冲库存。运用完成计划比指标(per plan completed,PPC)对每个LPS的计划完成情况进行考评。如此使得各个工作流更可靠,带动其他流的有序流动,保证了施工流程的连续性,消除了等待的浪费。

LPS已在实际项目应用中取得成效,其基本流程如图2-47所示。

图2-47 LPS系统基本流程

(图片来源:中国精益建造白皮书,2010)

②价值工程 价值工程在工程项目管理领域有着广阔的应用空间,使用于项目决策、设计、施工、运营等全生命周期。价值工程技术运用程序如图2-48所示。在工程实际应用中,需要在不同建设阶段、不同参与主体的组织者、执行者、监管者等全员全方位地协调配合。

图2-48 价值工程工作流程

(图片来源:中国精益建造白皮书,2010)

LC在专业分工时强调相互协作和工作流程的精简,消除不在价值流上的浪费,减少工程成本。价值流通过消除浪费得到充分发挥,成功增加价值。

③准时生产制度 准时生产制度(just in time,JIT)通常认为是精益生产的主要特征。JIT是指在生产过程的流程中,首先进行生产活动、人、材、机等资源供应详细计划,然后在生产作业的每一过程中,后续生产所需物资都恰恰在本生产作业供应结束时到货,即准时供货,整个生产流程系统实现均衡生产,精细管理的人工、材料、机械安排供应,不会出现松弛、间歇时间[103]

工程项目管理中可以采取的措施有及时中断停止、柔性生产系统、供应均衡最大化、减少库存、消除或减少各种浪费等。全员、全方位组织之间应紧密联结,沟通协作,提高效率。Koskela指出加强七种流有:前期工作、人、材、机、环境、信息、现场条件等。

LC组织密切相关的集成供应链,以整个建造系统优化为目标来降低实施协作中的交易成本,并且保证稳定的需求与及时的供应。

④全面质量管理 LC基于组织分权和人人协作的理念,认为施工人员负责保证产品质量是可靠可行的,实行全面质量管理(total quality management,TQM),强调发挥人的主观能动性和协调性。在此体系中决策权力下移,采取以团队工作为单元基础的动态面向过程的组织结构,调动了人员工作积极性,及时解决施工过程问题,提高了工作效率。

⑤作业成本法(activity based costing,ABC) ABC以工作过程为核心,以资源流动为路线,以成本为依据,按照不同成本动因设计成本归集对象,以施工过程消耗量计入施工费用中,汇总计算施工过程的总成本和单位成本。

⑥供应商管理(Partnering模式) Partnering模式是通过与供应商合作,充分考虑供应链上各方的利益,进行工程项目成本控制及技术性能改进,可以进一步发展形成供应链联盟管理,深化团队成员的共同利益。

2.2.2 LC特点分析

Mack和Jones在《精益思考》Lean Thinking中总结出LC的五个基本原则:价值、价值流、流动、拉动式生产和完善[104]。国内外相关研究中,描述了很多精益原则,以深入分析LC和BIM间的相互关系,以下阐述LC的几项主要原则。

(1)减少变化

多变化是工程项目出现的普遍问题。减少工程变化,一方面需要制订计划更细致,甚至达到作业层次,周全考虑可能发生的风险问题,并制订应对措施。另一方面,需要加强工程实施的流程管理。

(2)灵活度

价值流上的项目团队一方面要灵活处理环境内外的变化,另一方面要及时响应业主对建筑要求的改变[105]

(3)拉动式生产

每道施工工序按需向前道工序提出工作指令,前道工序按此指令进行生产,物流和信息流结合,施工过程从后向前拉动,实现按需生产。

(4)标准化管理

工程项目标准化管理指的是工艺流程、工作程序与管理、工作内容等均要实施标准化管理[106]

(5)精简

组织机构精简化,纵横向缩小层次和打破部门跨度,组织管理模式转变为分布式平行式网络组织管理结构。施工过程中,应采用柔性组织,力求每个人员对生产过程实现增值。

(6)并行工程

在建设项目的设计阶段,将设计、施工结合,以最优的途径、最快的速度,按照要求完成工程;各类专业人员相互协作,共同工作,及时掌控工程进展;施工过程中出现问题时及时重新设计变更,防止返工与窝工,减少浪费[107]

(7)可视化管理

凡是与工作相关的信息尽量通过可视化的形式表现出来,工作人员可以在最短的时间内获得最有效的信息,明确各种任务及状况,提高现场管理和劳动效率。

(8)持续改进

持续改进包括对既有状态的考察,找出问题,改进目标与方案的实施,持续评估改进结果,进入下一轮的PDCA循环[108]

(9)合作伙伴关系

LC过程中合作伙伴包括承包商与供应商、业主与承包商、各利益主体与内部人员等合作伙伴关系。项目建设中,各利益主体需要认真思考自身及合作方的全局和局部利益,通过紧密配合,减少矛盾,建立良好的合作伙伴关系[109]

目前,我国的建设管理水平总体较低,绝大多数项目管理人员都是从作业层升级而来,专业文化水平不高,项目管理观念不强,对精益建造的认识和研究还处于初步的探索阶段[110]