Сокращение времени и стоимости монтажа с помощью предварительной сборки на производственных площадках

Введение

В последние годы вопросы оптимизации строительных и производственных процессов приобретают все большее значение. Одной из ключевых проблем, с которой сталкиваются предприятия, является высокая стоимость и продолжительность монтажных работ на строительных площадках. Стремительное развитие технологий и рост конкуренции требуют от компаний эффективных решений для снижения временных и финансовых затрат. В связи с этим предварительная сборка, проводимая на производственных площадках, становится важным подходом для ускорения выполнения строительных проектов и повышения их рентабельности.

Предварительная сборка заключается в создании отдельных модулей и конструкций вне строительной площадки с последующей их доставкой и установкой. Этот подход позволяет минимизировать простои, вызванные погодными условиями, задержками поставок и нехваткой ресурсов. Кроме того, предварительная сборка способствует улучшению качества готовой продукции за счет более строгого контроля на каждом этапе производства. Всё это делает данный метод привлекательным для компаний, которые стремятся к снижению издержек и повышению конкурентоспособности на рынке.

Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения эффективности строительных процессов в условиях ужесточающихся экономических условий и растущих требований к качеству возводимых объектов. Предварительная сборка является одним из ключевых элементов модернизации строительной отрасли, предоставляя возможности для внедрения инноваций, сокращения сроков выполнения проектов и улучшения организации производственных процессов.

Целью данной работы является анализ преимуществ предварительной сборки на производственных площадках и оценка её влияния на сокращение времени и стоимости монтажа.

1. Влияние предварительной сборки на снижение стоимости монтажных работ, а также их преимущества

Реализация строительных проектов является сложной задачей, требующей значительных временных и финансовых затрат. Однако существуют методы, позволяющие существенно оптимизировать процессы, сократив сроки выполнения и расходы. Применение современных стратегий и эффективных подходов дает возможность проектным менеджерам достигать целей с минимальными потерями времени и финансов.

Первый важный аспект заключается в грамотной организации закупок. Выбор поставщиков с надежной репутацией и подтвержденной способностью поставлять материалы в срок и в рамках сметных ограничений способствует минимизации задержек, связанных с логистическими проблемами. Кроме того, проектные менеджеры должны заранее продумать логистику доставки материалов, чтобы избежать простоев на строительной площадке, что может привести к увеличению затрат и нарушению графика работ.

Еще одной важной стратегией является применение сборных конструкций. Этот модульный подход позволяет ускорить процесс строительства, поскольку элементы создаются вне строительной площадки и привозятся на место в готовом виде. Помимо этого, контроль качества сборных компонентов осуществляется на каждом этапе их производства, что минимизирует вероятность ошибок и необходимости дорогостоящих доработок на месте.

Наконец, внедрение «бережливых» методов управления, таких как поставка материалов точно в срок и использование картирования потока создания стоимости, позволяет снизить издержки и сократить время, потраченное на выполнение проекта. Эти подходы помогают оптимизировать использование ресурсов, а также обеспечивают слаженную работу всех участников проекта, что минимизирует вероятность возникновения непредвиденных трудностей [1, с. 58-61].

Цифровизация производственных процессов становится насущной необходимостью для успешной адаптации предприятий к современным вызовам. В ответ на это государственные органы видят поддержку передовых технологий как стратегическую задачу развития промышленности. В качестве примеров таких программ можно отметить Национальную технологическую инициативу, Стратегию научно-технологического развития и национальную программу «Цифровая экономика». Процессы цифровой трансформации позволяют предприятиям справляться с современными вызовами, снижать зависимость от внешних факторов и увеличивать свою конкурентоспособность [2].

Процесс укрупнительной сборки конструкций применяется в тех случаях, когда элементы, из-за их больших размеров или массы, не могут быть доставлены на строительный объект в готовом виде. На строительной площадке такие элементы соединяются в целостные блоки перед их монтажом. Это особенно актуально для сборки крупных железобетонных ферм и колонн, а также для металлических подкрановых балок, пролет которых превышает длину стандартной железнодорожной платформы в 13,77 м. Укрупнительной сборке подлежат также металлические фермы, включающие элементы освещения и вентиляции.

В последние годы возросла популярность укрупнения конструкций в так называемые монтажные блоки, что позволяет значительно сократить сроки строительства за счет параллельного выполнения работ по монтажу и возведению здания. Такой подход применяется, например, при монтаже металлических ферм в одноэтажных зданиях. Железобетонные конструкции заранее укрупняются на специальных складах и доставляются на место сборки. Если элементы конструкций поступают непосредственно на строительную площадку, их укрупнение происходит в непосредственной близости от зоны монтажа, используя подъемный кран.

Для укрупнительной сборки железобетонных ферм, длина которых составляет 30 м и более, применяются вертикальные специальные стеллажи кассетного типа. Конструкции фиксируются в этих кассетах с использованием регулировочных приспособлений, что позволяет достичь точного совпадения узлов и деталей. Это особенно важно для обеспечения устойчивости конструкции в процессе монтажа.

Металлические конструкции также подвергаются укрупнению, которое, как правило, проводится на площадках, расположенных поблизости от строящегося объекта. Для сборки металлических ферм используются специальные кондукторы, стеллажи или шпальные клетки. Такой подход позволяет снизить трудозатраты на высоте и увеличить устойчивость элементов до их подъема на проектную отметку. Укрупнение металлических подкрановых балок и стропильных ферм осуществляется с помощью специального оборудования, что позволяет добиться высокой точности соединений.

Особое внимание уделяется временным мерам по усилению элементов конструкций в процессе монтажа. Это необходимо для обеспечения их прочности и устойчивости, особенно при подъеме металлических ферм, так как их отдельные части могут терять устойчивость. Для этого фермы укрепляются дополнительными элементами, такими как пластины или швеллеры, которые временно крепятся к основным частям конструкции.

Для обеспечения безопасности рабочих на высоте конструкции оборудуются временными подмостями, люльками, лестницами и другими вспомогательными устройствами. Специальные лестницы, площадки и страховочные системы крепятся к монтируемым элементам, что позволяет безопасно выполнять работы на высоте. Такие средства помогают значительно сократить риск падения рабочих и обеспечить стабильную работу на опасных участках.

В завершение важно отметить, что укрупнительная сборка и временные меры усиления являются важными этапами в строительстве сложных объектов. Эти процессы требуют использования специального оборудования и методов для достижения максимальной точности и безопасности на каждом этапе работы [3, с. 114-117]. Далее в таблице 1 будут описаны преимущества предварительной сборки.

Таблица 1

Преимущества предварительной сборки [3, с. 114-117]

Для снижения затрат на проектирование и строительство новых объектов применяются не только современные технологии и оборудование, но и более эффективные материалы и конструкционные решения, что способствует оптимизации сметной стоимости. В таблице 2 будут описаны подходы, позволяющие снижать затраты на проектирование строительных объектов.

Таблица 2

Подходы, позволяющие снижать затраты на проектирование строительных объектов [4, с. 81-95]

Внедрение современных нормативных баз и технологий, использование новейших материалов оказывает существенное влияние на стоимость строительства. Пересмотр стоимости машино-смен и норм амортизационных отчислений позволит снизить косвенные расходы, оптимизировать расчеты на энергоресурсы и амортизацию зданий, а также учитывать автоматизацию процессов. Эти меры могут существенно сократить затраты на 8–15% и повысить эффективность использования ресурсов.

Одновременно с этим необходимо пересмотреть транспортные схемы, так как транспортные расходы часто оказываются неоптимальными, что завышает общую сметную стоимость. Экономическая оценка транспортных схем с применением математических методов и автоматизации позволит снизить расходы на 10–15%, что создаст дополнительные возможности для уменьшения стоимости будущих проектов.

Использование новых материалов, таких как полимерные бетоны, стекловолокно, арматура из стеклопластика, а также высокомарочные бетоны, внесет значительный вклад в сокращение затрат на строительство и повысит долговечность и качество возводимых объектов [4, с. 81-95].

2. Проблемы и ограничения при внедрении предварительной сборки на производственных площадках

Внедрение предварительной сборки на производственных площадках может значительно повысить эффективность процессов и сократить время на сборку конечных изделий. Однако этот подход сталкивается с рядом проблем и ограничений, которые могут затруднить его успешную реализацию.

Во-первых, одной из главных проблем является необходимость тщательного планирования и организации логистических потоков. Предварительная сборка требует доставки заранее подготовленных узлов и компонентов на производственную площадку в точно определенные сроки. Нарушения в поставках могут привести к задержкам, что сводит на нет все преимущества этого подхода. Логистика становится еще более сложной, если производственная площадка расположена удаленно или зависит от нескольких поставщиков, каждый из которых может работать по своему графику.

Во-вторых, возникают сложности с контролем качества. Предварительная сборка может подразумевать работу нескольких подрядчиков, которые отвечают за сборку различных частей. Это создает дополнительные риски, связанные с несоответствиями стандартам качества, особенно если у разных подрядчиков есть свои методы и стандарты. Чтобы минимизировать эти риски, требуется внедрение единых стандартов контроля качества и регулярные проверки [5].

Кроме того, одной из значительных ограничений является необходимость наличия соответствующей квалификации у рабочих. Предварительная сборка требует от персонала владения различными навыками, которые могут отличаться от тех, что требуются при стандартных производственных процессах. Это может потребовать дополнительного обучения сотрудников и увеличения расходов на их профессиональное развитие.

Еще одним важным аспектом является высокая начальная стоимость внедрения предварительной сборки. Создание инфраструктуры, закупка оборудования и обучение персонала требуют значительных вложений. Для некоторых компаний такие капитальные затраты могут оказаться чрезмерными, что ограничивает их возможность перехода к этой технологии.

Наконец, гибкость производственного процесса может снижаться при внедрении предварительной сборки. Этот метод часто требует жесткой последовательности действий, что затрудняет внесение изменений в процессе производства. Если возникают непредвиденные изменения в заказах или дизайне продукции, корректировки могут потребовать значительных усилий и затрат.

Анализ факторов, связанных с внедрением предварительной сборки на производственных площадках, требует особого внимания к ряду ключевых аспектов. Одним из наиболее значимых является потребность в высококвалифицированных специалистах. Для успешного применения предварительной сборки важно, чтобы сотрудники имели глубокие знания и навыки в сборочных процессах, а также понимали тонкости работы с современным оборудованием. Технические ошибки, допущенные на этапе предварительной сборки, могут привести к серьёзным проблемам на финальных стадиях производства. Это означает, что необходимы дополнительные инвестиции в обучение и повышение квалификации персонала, что увеличивает затраты компании на внедрение этого метода.

Необходимость модернизации производственных процессов также играет ключевую роль. Предварительная сборка требует создания новых рабочих мест и оптимизации существующих производственных цепочек. Это включает в себя внедрение более совершенных технологий, автоматизацию отдельных этапов и адаптацию инфраструктуры под новые требования. В некоторых случаях компании могут столкнуться с тем, что их текущие мощности и оборудование не приспособлены для поддержки данного подхода, что потребует значительных вложений в модернизацию.

Кроме того, существуют ограниченные возможности для применения предварительной сборки в некоторых отраслях или проектах. Например, в отраслях, где продукция создается по индивидуальным заказам с уникальными техническими требованиями, применение предварительной сборки может быть затруднено или вовсе невозможно. В таких проектах каждое изделие может требовать уникального подхода, что делает массовое производство отдельных узлов нецелесообразным. Также подобные ограничения могут возникнуть в условиях высокой вариативности продуктов, где каждая единица имеет индивидуальные спецификации и параметры.

Планирование и логистическая координация между этапами производства и монтажа являются ещё одним важным фактором успешного внедрения предварительной сборки. Важно обеспечить, чтобы все компоненты и узлы были готовы к установке в нужное время и в нужном месте. Ошибки на этапе планирования или задержки в логистике могут привести к сбоям в процессе производства, что не только снижает эффективность, но и увеличивает затраты. Кроме того, необходимо учитывать координацию между разными командами и подрядчиками, что требует налаженной системы управления проектами и тщательного мониторинга выполнения задач [6, с. 35-42]. В рамках таблицы 3 будут описаны существующие проблемы и ограничения, возникающие при внедрении предварительной сборки на производственных площадках.

Таблица 3

Проблемы и ограничения при внедрении предварительной сборки на производственных площадках [6, с. 35-42]

Таким образом, внедрение предварительной сборки требует комплексного подхода, включающего повышение квалификации сотрудников, модернизацию производственных процессов, а также адаптацию к специфическим требованиям отраслей. Успешное применение этого метода возможно только при чётком планировании и координации всех этапов, что особенно важно для крупных и сложных проектов.

3. Практические примеры использования предварительной сборки на производственных площадках

«Северсталь» является одной из ведущих металлургических компаний в России, и она активно использует методы предварительной сборки для повышения эффективности строительства своих объектов. В рамках модернизации металлургических производств компания стала использовать метод предварительной сборки стальных конструкций на заводе перед их транспортировкой на строительные площадки. В 2022 году компания «Северсталь» реализовала проект по строительству нового прокатного цеха. В рамках этого проекта крупные стальные конструкции, такие как балки и колонны, были собраны на заводе, а затем доставлены на место для окончательного монтажа. Этот подход позволил сократить сроки монтажа на строительной площадке на 30%, так как большая часть сложных сборочных операций была выполнена в контролируемых условиях завода, где снижены риски ошибок и упрощена логистика.

Преимущества данного подхода включают не только сокращение времени строительства, но и снижение затрат на рабочую силу на месте. Ошибки в процессе сборки на объекте были сведены к минимуму, что позволило компании избежать дополнительных затрат на исправление ошибок и упростить процесс контроля качества [7].

«Транснефть», крупнейшая компания по транспортировке нефти в России, использует предварительную сборку трубных секций и других конструктивных элементов для строительства магистральных трубопроводов. Этот подход позволил значительно сократить сроки выполнения масштабных инфраструктурных проектов. Так при строительстве трубопровода «Восточная Сибирь – Тихий океан» компания применила модульный подход, где секции трубопроводов, а также компоненты насосных станций и других объектов, собирались на заводах «Транснефть». Эти секции и модули доставлялись на место строительства уже в готовом к монтажу состоянии, что позволило сократить время работы на строительной площадке на несколько месяцев.

За счет этого подхода удалось не только сократить время строительства, но и уменьшить затраты на логистику. Ранее транспортировка всех компонентов на стройплощадку происходила по отдельности, что требовало значительных ресурсов, но теперь благодаря модульной сборке расходы на доставку уменьшились, так как грузопоток был оптимизирован [8].

ГК ПИК – крупнейший застройщик жилой недвижимости в России, который активно использует технологии модульного строительства и предварительной сборки жилых блоков на своих производственных мощностях. Для строительства типовых многоквартирных домов ПИК использует предварительную сборку отдельных модулей на заводах компании. Эти модули включают в себя готовые блоки комнат с установленными окнами, дверями и коммуникациями. После сборки модулей они доставляются на строительные площадки, где их монтаж занимает значительно меньше времени по сравнению с традиционными методами строительства. Например, сроки возведения 17-этажного дома сократились до 6 месяцев, что на 40% быстрее по сравнению с традиционными технологиями.

Кроме того, использование готовых модулей позволило снизить затраты на рабочую силу, так как большинство работ было выполнено на заводе, где условия более контролируемы и обеспечивается более высокая производительность. Также сократилось количество отходов на строительных площадках, что положительно сказалось на общей экологии строительства [9].

Заключение

Предварительная сборка на производственных площадках позволяет значительно сократить время и затраты на монтаж, предоставляя возможности для повышения эффективности проектов. Однако успешная реализация этого метода требует тщательного планирования, организации логистических процессов и подготовки квалифицированного персонала. Преимущества предварительной сборки, такие как ускорение работ, контроль качества и снижение ошибок, делают её незаменимой в ряде отраслей. Тем не менее необходимо учитывать ограничения, включая необходимость крупных первоначальных инвестиций и адаптацию под специфику конкретного проекта. При правильном подходе предварительная сборка может стать мощным инструментом для повышения производительности и конкурентоспособности компаний.

Практические примеры демонстрируют успешное применение данного метода в ведущих отраслях. Например, «Северсталь», одна из крупнейших металлургических компаний в России, активно использует предварительную сборку для повышения эффективности строительства. В ходе модернизации металлургических мощностей компания применяет метод предварительной сборки стальных конструкций, что позволило сократить сроки монтажа на 30%, минимизировать ошибки и упростить логистику. Аналогичный подход использует и компания «Транснефть» при строительстве трубопроводов. Модульная сборка трубных секций на заводах компании позволила сократить время работы на строительных площадках и оптимизировать затраты на логистику, как это было на проекте «Восточная Сибирь – Тихий океан».

Еще одним ярким примером применения предварительной сборки является деятельность группы компаний ПИК, крупнейшего застройщика жилой недвижимости в России. ПИК применяет модульные технологии для строительства многоквартирных домов, что позволяет сократить сроки строительства на 40% по сравнению с традиционными методами, а также снизить затраты на рабочую силу и уменьшить количество строительных отходов.

Таким образом, предварительная сборка является перспективным подходом для повышения эффективности строительства, однако требует учета специфики проекта и тщательного планирования для достижения максимальных результатов.