Chuyển 95% công tác xây dựng vào nhà máy: Công ty Công nghiệp Nặng Zhongwei ra mắt Hệ thống Nhà khung thép tiền chế mô-đun thế hệ mới

Chuyển 95% công tác xây dựng vào nhà máy: Công ty Công nghiệp Nặng Zhongwei ra mắt Hệ thống Nhà khung thép tiền chế mô-đun thế hệ mới

Với các kết nối tiêu chuẩn hóa, xử lý chống ăn mòn và chống cháy tích hợp, cũng như lắp ráp trước kỹ thuật số dựa trên BIM, hệ thống này chuyển việc giao nhận các nhà máy công nghiệp, kho logistics và tòa nhà văn phòng từ phối hợp tại hiện trường sang năng lực sản xuất tại nhà máy.

và tòa nhà văn phòng từ phối hợp tại hiện trường sang năng lực sản xuất tại nhà máy.

Để đáp ứng nhu cầu giao hàng nhanh các nhà máy công nghiệp, kho logistics và các tòa nhà văn phòng hỗ trợ, Công ty TNHH Kỹ thuật Kết cấu Thép Công nghiệp Nặng Thẩm Dương Trung Uy đã ra mắt hệ thống kết cấu thép tiền chế dạng mô-đun thế hệ mới. Hệ thống này chuyển các công đoạn gia công cấu kiện, khớp nối liên kết, xử lý chống ăn mòn và chống cháy, cũng như lắp ráp tiền kỹ thuật số (pre-assembly) vào nhà máy, từ đó hình thành quy trình giao hàng khép kín từ thiết kế – sản xuất đến lắp đặt tại hiện trường. Theo tài liệu công bố, hệ thống có thể đạt tỷ lệ tiền chế tại nhà máy trên 95%, rút ngắn thời gian lắp đặt tại hiện trường 40% so với các phương pháp kết cấu thép truyền thống, đồng thời kiểm soát sai số lắp đặt dựa trên mô hình thông tin xây dựng (BIM) và lắp ráp tiền kỹ thuật số ở mức dưới 2 mm.

Công ty Công nghiệp Nặng Zhongwei từ lâu đã tập trung vào các công trình kết cấu thép và hệ thống bao che kim loại. Cơ sở sản xuất của công ty tọa lạc tại Thẩm Dương, với diện tích không gian sản xuất khoảng 50.000 mét vuông. Công ty có 24 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực kết cấu thép và đã tích hợp công nghệ BIM cũng như quản lý số hóa vào quá trình nâng cấp mô hình sản xuất. Đối với các dự án kết cấu thép hướng tới thị trường quốc tế, việc phối hợp ổn định giữa thiết kế, sản xuất, vận chuyển và lắp đặt đang trở thành yếu tố then chốt trong quyết định mua sắm.

Hệ thống mô-đun này không đơn thuần chỉ là việc chuyển các bộ phận bằng thép thành các chi tiết tiêu chuẩn. Thay vào đó, nó thiết lập một tập hợp các quy tắc kỹ thuật có thể nhân rộng xung quanh những điểm đau trong quá trình triển khai kỹ thuật: các kết nối tiêu chuẩn giúp giảm tỷ lệ chi tiết phi tiêu chuẩn; gia công tích hợp tại nhà máy giúp giảm khối lượng công việc thứ cấp tại hiện trường; và lắp ráp trước bằng BIM giúp giải quyết trước các vấn đề va chạm, căn chỉnh lỗ, bề mặt đầu mút và trình tự lắp đặt. Đối với các viện thiết kế, nhà thầu và chủ đầu tư dự án, điều này có nghĩa là các dự án giờ đây không còn phụ thuộc hoàn toàn vào việc phối hợp tạm thời tại hiện trường; độ chắc chắn cao hơn được đảm bảo ngay từ khâu sản xuất tại nhà máy và trong mô hình kỹ thuật số.

Hình 1. Phương thức giao hàng mô-đun do nhà máy dẫn dắt: các bộ phận được gia công, đánh số, kiểm tra và bảo vệ tại nhà máy; tại hiện trường, công việc chủ yếu là lắp ráp.

1. Những điểm đau của ngành: Các công trình kết cấu thép cần nhiều hơn khả năng thi công – chúng cần khả năng giao hàng ổn định

Trong các dự án kết cấu thép truyền thống, hiệu suất giao hàng thường không bị giới hạn bởi nguồn cung vật liệu chính, mà bởi các chi tiết như các mối nối không tiêu chuẩn, khoan lỗ và hàn sửa chữa tại hiện trường, công tác chống ăn mòn và chống cháy từng đoạn, việc đánh số thành phần chưa rõ ràng cũng như điều chỉnh lại nhiều lần trình tự lắp đặt. Ở các công trình có nhịp lớn như nhà máy và kho bãi, số lượng mối nối, số lô thành phần và các hoạt động thi công chéo tại hiện trường đều rất cao. Khi xảy ra sai lệch giữa mô hình thiết kế và dữ liệu gia công, hậu quả ở khâu sau có thể là chậm tiến độ nâng lắp, phải hiệu chỉnh thứ cấp và làm lại.

Đối với các nhà thầu tổng và các công ty kỹ thuật, mỗi lần giảm thiểu một quy trình tại hiện trường nằm ngoài tầm kiểm soát đều làm tăng tính chắc chắn cho tiến độ dự án. Đối với chủ đầu tư, thời gian thi công ngắn hơn không chỉ giúp giảm chi phí chiếm dụng vốn trong giai đoạn xây dựng mà còn cho phép đưa sớm vào vận hành các dây chuyền sản xuất, chức năng kho bãi hoặc cơ sở văn phòng. Cạnh tranh trong ngành kết cấu thép đang chuyển dịch từ so sánh giá đơn lẻ sang năng lực cung cấp tích hợp: thiết kế có thể sản xuất được, sản xuất có thể truy xuất được và lắp đặt có thể dự báo được.

Hệ thống do Công ty Công nghiệp Nặng Zhongwei ra mắt là giải pháp kỹ thuật được xây dựng nhằm giải quyết những vấn đề nan giải nêu trên. Hệ thống này chuyển nhiều công việc đánh giá, hiệu chỉnh và xử lý trước đây phải thực hiện tại hiện trường sang nhà máy; chuyển thông tin bản vẽ thành các mô hình số hóa, mã linh kiện và tài liệu quy trình; đồng thời biến kinh nghiệm tích lũy từ từng dự án thành thư viện liên kết và lộ trình quy trình có thể tái sử dụng.

Hình 2. Thiết kế kết nối tiêu chuẩn: tái sử dụng nút, sắp xếp lỗ theo mẫu quy chuẩn và theo dõi thành phần giúp cải thiện tính nhất quán giữa sản xuất và lắp đặt.

2. Giải pháp: Chuyển các quy trình then chốt sang nhà máy và đưa yếu tố bất định vào mô hình

Yếu tố cốt lõi đầu tiên của hệ thống là thiết kế kết nối tiêu chuẩn. Trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu về cấu trúc và kết nối, logic kết nối chuyển từ việc lập chi tiết riêng lẻ cho từng dự án sang thiết kế mô-đun có thể tái sử dụng. Bằng cách thống nhất các trục, vị trí lỗ, tấm đầu cuối, thanh gia cường và quy tắc kết nối, hệ thống làm giảm sự phụ thuộc vào kinh nghiệm cá nhân trong quá trình sản xuất và lắp đặt. Việc tiêu chuẩn hóa các kết nối không làm suy yếu khả năng tùy chỉnh; thay vào đó, nó phân tách khả năng tùy chỉnh phức tạp thành một ngôn ngữ kỹ thuật gồm ít thông số kỹ thuật hơn nhưng nhiều tổ hợp hơn, cho phép nhà máy, kho hàng và tòa nhà văn phòng được điều chỉnh nhanh chóng dưới một bộ quy tắc duy nhất.

Yếu tố cốt lõi thứ hai là xử lý tích hợp chống ăn mòn và chống cháy. Trong các phương pháp truyền thống, việc vận chuyển và nâng hạ các bộ phận, sơn hoàn thiện tại hiện trường cũng như xử lý chống cháy thường thuộc về các quy trình khác nhau, do đó chất lượng có thể bị ảnh hưởng bởi thời tiết, điều kiện hiện trường và kinh nghiệm của người vận hành. Hệ thống mới chuyển càng nhiều càng tốt các công đoạn liên quan đến chống ăn mòn và chống cháy vào nhà máy để tổ chức tập trung, từ đó giảm thiểu sự bất định phát sinh từ việc thi công chồng chéo và xử lý thứ cấp tại hiện trường. Vì tài liệu phát hành không nêu rõ các hệ thống sơn cụ thể, giới hạn chịu lửa hoặc độ dày lớp phủ, nên các chỉ tiêu kỹ thuật liên quan cần được xác nhận dựa trên tài liệu kỹ thuật của công ty và báo cáo thử nghiệm gốc trước khi công bố chính thức.

Yếu tố cốt lõi thứ ba là việc lắp ráp trước kỹ thuật số dựa trên BIM. Trước khi các thành phần được đưa đến công trường, hệ thống sử dụng mô hình để thực hiện kiểm tra va chạm, khớp lỗ, xác định trình tự kết nối và kiểm chứng gói vận chuyển, từ đó phát hiện sớm các sai lệch tiềm ẩn giữa thiết kế, sản xuất và lắp đặt. Các tài liệu công bố nêu rõ rằng việc lắp ráp trước kỹ thuật số dựa trên BIM có thể kiểm soát sai số lắp đặt trong phạm vi 2 mm. Giá trị của chỉ số này không chỉ nằm ở độ chính xác mà còn nằm ở việc chuyển đổi quy trình từ việc phát hiện vấn đề tại hiện trường sang giải quyết vấn đề ngay trong mô hình và nhà máy ngay từ giai đoạn đầu.

Hình 3. Quy trình lắp ráp trước kỹ thuật số dựa trên BIM: thiết kế, sản xuất, vận chuyển và lắp đặt chia sẻ cùng một logic dữ liệu.

3. Các thông số cốt lõi: Dữ liệu có thể kiểm chứng cho các quyết định mua sắm kỹ thuật

Xung quanh các chỉ số giao hàng mà các đội mua sắm quan tâm nhất, Công ty Công nghiệp Nặng Zhongwei trình bày các thông số then chốt của hệ thống này bằng ngôn ngữ kỹ thuật có thể kiểm chứng được:

4. Lợi ích Thực tế: Tính Minh bạch cho Quyết định Thiết kế, Xây dựng và Đầu tư

Đối với các viện thiết kế, các kết nối tiêu chuẩn và mô hình BIM có thể cải thiện hiệu quả chi tiết hóa, giảm thiểu điều phối lặp lại và sai lệch phiên bản. Ở giai đoạn phương án, các kỹ sư có thể kết hợp lưới cột điển hình, nhịp, hệ thống xà gồ, hệ thống bao che và dự trữ MEP để tạo ra đầu ra thiết kế dễ dàng chuyển đổi thành bản vẽ thi công và dữ liệu sản xuất.

Đối với các công ty kỹ thuật, giá trị tập trung vào hiệu quả tổ chức tại hiện trường. Tỷ lệ tiền chế nhà máy trên 95% nghĩa là nhiều cấu kiện hơn được gia công, đánh số, kiểm tra và bảo vệ trong điều kiện nhà máy được kiểm soát. Công việc tại hiện trường chuyển từ gia công kết hợp lắp đặt sang kiểm tra, cẩu lắp và nối ghép. Khi thời gian lắp đặt được rút ngắn 40% so với phương pháp kết cấu thép truyền thống, chi phí cho thiết bị cẩu, nhân sự quản lý hiện trường, cơ sở tạm thời và chi phí phối hợp giữa các công tác chéo đều có tiềm năng được tối ưu hóa đồng thời.

Đối với chủ đầu tư, giá trị cốt lõi của hệ thống mô-đun là khả năng dự báo chính xác hơn về lợi nhuận đầu tư. Các nhà máy công nghiệp có thể hỗ trợ việc đưa thiết bị vào vận hành sớm hơn và đưa dây chuyền sản xuất vào hoạt động nhanh hơn; kho logistics có thể rút ngắn thời gian đưa vào vận hành; và các tòa nhà văn phòng phục vụ có thể được hoàn thành song song với không gian sản xuất trong các khu công nghiệp. So với việc đơn thuần giảm giá thép hoặc giá thành từng đơn vị gia công, việc rút ngắn thời gian xây dựng, giảm rủi ro phát sinh công việc sửa chữa và nâng cao khả năng thích ứng cho việc mở rộng trong tương lai sẽ có tác động lớn hơn đến chi phí vòng đời.

Hình 4. Khả năng thích ứng đa tình huống: các nhà máy công nghiệp, kho bãi và tòa nhà văn phòng có thể được cấu hình theo một logic mô-đun thống nhất, đồng thời vẫn duy trì các chức năng riêng biệt.

5. Các tình huống ứng dụng: Từ không gian sản xuất đến các nút logistics và các tòa nhà văn phòng hỗ trợ trong khu công nghiệp

Về các kịch bản ứng dụng, hệ thống này dành cho nhà máy công nghiệp, kho bãi, tòa nhà văn phòng và các loại công trình khác. Các dự án nhà máy thường tập trung vào nhịp, lưới cột, dầm cầu trục và khả năng thích ứng tải thiết bị; các dự án kho bãi chú trọng vào việc sử dụng không gian, bố trí giá kệ, hiệu quả xếp dỡ và đưa vào vận hành nhanh chóng; trong khi các tòa nhà hỗ trợ văn phòng hoặc khu công nghiệp lại nhấn mạnh hơn vào sự phối hợp tích hợp giữa kết cấu, vỏ bọc, hệ thống MEP và biểu đạt mặt đứng. Ưu điểm của kết cấu thép tiền chế dạng mô-đun là có thể tái sử dụng logic kết nối và sản xuất nền tảng qua các kịch bản khác nhau đồng thời vẫn giữ được không gian tùy chỉnh chức năng và mặt đứng.

Đối với các dự án kỹ thuật liên vùng và xuyên biên giới, hệ thống mô-đun cũng mang lại giá trị trong vận chuyển và quản lý hiện trường. Các thành phần có thể được mã hóa, đóng gói theo từng đợt lắp đặt, kiểm tra sơ bộ và đóng gói trước khi xuất xưởng. Sau khi đến hiện trường, công tác cẩu lắp có thể được tổ chức theo đúng trình tự lắp đặt, từ đó giảm chi phí giao tiếp phát sinh do khác biệt về ngôn ngữ, quy trình thi công và nguồn lực tại hiện trường. Thông tin công khai của Công ty Công nghiệp Nặng Zhongwei cho biết, doanh nghiệp này cung cấp giải pháp kết cấu thép trọn gói, bao gồm nghiên cứu và thiết kế, sản xuất, chế tạo, lắp đặt cũng như vận hành và bảo trì; đồng thời đã xây dựng mạng lưới dịch vụ tại nhiều quốc gia và khu vực. Năng lực này tạo nền tảng để áp dụng hệ thống mô-đun vào các dự án quốc tế.

Kết luận: Chuyển đổi độ chính xác tại nhà máy thành hiệu quả tại hiện trường và chuyển đổi năng lực hệ thống thành sự đảm bảo về tiến độ bàn giao

Trên thị trường công trình kết cấu thép, điều thực sự thuyết phục những người ra quyết định mua sắm không phải là một khẩu hiệu trừu tượng về chất lượng cao, mà là các chỉ số giao hàng có thể giải thích được, kiểm tra được và xem xét lại được. Tỷ lệ gia công sẵn tại nhà máy trên 95%, thời gian lắp dựng tại hiện trường giảm 40% và kiểm soát sai số lắp ghép kỹ thuật số BIM trong phạm vi 2 mm tạo nên biểu đạt giá trị cốt lõi của hệ thống công trình kết cấu thép gia công sẵn theo mô-đun thế hệ mới do Công ty Công nghiệp nặng Zhongwei phát triển.

Khi các nhà máy công nghiệp, cơ sở hậu cần hiện đại, các khu công nghiệp ở nước ngoài và các dự án tích hợp sản xuất-văn phòng tiếp tục mở rộng, cạnh tranh giữa các công ty kết cấu thép ngày càng phụ thuộc vào tiêu chuẩn hóa thiết kế kỹ thuật, sản xuất số hóa và khả năng lắp ráp tại hiện trường. Đối với các viện thiết kế, các công ty kỹ thuật và chủ đầu tư dự án, việc lựa chọn một hệ thống mô-đun trưởng thành về bản chất chính là lựa chọn mức độ đảm bảo cao hơn cho tiến độ bàn giao. Với việc ra mắt hệ thống này làm điểm khởi đầu, Công ty Công nghiệp Nặng Zhongwei đang chuyển đổi độ chính xác của sản xuất tại nhà máy thành hiệu quả tại hiện trường dự án, đồng thời vạch ra một lộ trình rõ ràng hơn để các công trình kết cấu thép hỗ trợ cả mục tiêu phát triển xanh, giảm phát thải carbon và xây dựng nhanh.