理论教育 结构工程施工与安全管理:复杂工法快速开发的系统创新过程

结构工程施工与安全管理:复杂工法快速开发的系统创新过程

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:本文基于移植综合型、采用开发型、发掘整理型、局部改进型和反求开发型的共同特征,提炼出复杂工法快速开发的系统创新过程模型简称5PIP 模型),SPIP 模式包括四大环节、九项步骤,其中四大环节是选题评估、工法设计、工法检验和工法扩散;九项步骤包括工法设计问题定义、根原因分析、目标技术选定、功能模型分析和修正、方案评估、实验测试、效果评估、工法总结和推广应用。

结构工程施工与安全管理:复杂工法快速开发的系统创新过程

(一)开发速度和工法质量的关系

新工法开发对所有施工企业来说都是非常重要的。伴随着业主对安全、质量、工期的要求越来越高,快速优质施工,给施工工法提出了更新更高的要求。随着市场日益表现出超竞争的特点,工法创新速度已成为与成本、质量具有同等重要性的业务层战略维度之一。尤其是我国施工企业推行工法的时间比较短,从而工法开发过程涉及创新性与快速性统一的问题。

当今复杂的工程环境迫使建筑施工企业为求得生存和发展必须对复杂的施工问题作出敏捷响应,不断地调整施工工法的设计和研发模式,并能快速地开发出新工法,快速的工法开发能够为施工企业带来显著的经济效益。

工程种类繁多,不同的施工工法适用于不同的工程类型和地质条件,即使对同一项工程,也存多种施工工法。越来越多的施工企业,把加快新工法开发和推广应用的速度作为创新成败的关键,然而创新速度并不是决定成功的唯一要因素。开发速度与工法质量之间存在负相关关系,随着开发速率提高,施工企业不得不在工法质量和综合性妥协。因此,当同时追求快速创新和质量战略时,快速创新才是更有效的方法。速度竞争企业常常在加快工法开发速度的同时采用全面质量管理、持续改进、防御性维修等措施,以避免因开发速度过快可能导致的工法质量下降等速度负效应。

(二)工法快速开发的系统创新流程

工法开发是施工企业科技成果和成熟经验的物化过程,是有计划、有组织的工法研究、工法改进和工法推广活动。施工企业工法开发过程包括:重新认识创新的动力和机会,产生创新氛围,开发必要的技能,提供新的施工技术,试验、提炼和实施。传统施工工法开发模式已不适应新的市场环境和施工环境。决定施工企业竞争力的关键是新工法的快速开发能力,而提高工法创新能力离不开先进施工技术和管理模式。

复杂工法快速开发途径包括移植综合型、采用开发型、发掘整理型、局部改进型和反求开发型。其中,移植综合型是指移植综合已有的软、硬技术,产生新技术,或者使现有技术功能显著增加;采用开发型是指采用新技术、新材料、新工艺、新设备的过程伴随而产生的工法;发掘整理型是指研究、提炼、论证过去积累的经验,或现场遇到新情况的处理办法,再创造形成的工法;局部改进型是指局部改进现有工法在推广应用中的缺点;反求开发型是指剖析破译引进的工法,并结合企业情况和项目情况进行吸收和改造。本文基于移植综合型、采用开发型、发掘整理型、局部改进型和反求开发型的共同特征,提炼出复杂工法快速开发的系统创新过程模型简称5PIP 模型),

SPIP 模式包括四大环节、九项步骤,其中四大环节是选题评估、工法设计、工法检验和工法扩散;九项步骤包括工法设计问题定义、根原因分析、目标技术选定、功能模型分析和修正、方案评估、实验测试、效果评估、工法总结和推广应用。SPIP 程序首先确定需要解决的问题,利用价值工程加以分析;然后通过建立原因分析(RCA)模型,找到导致问题的关键因素。第三步,通过专利分析和工法分析,寻求解决问题的办法。第四步,依据TRIZ 理论和发明原则生成创新方案。第五步,根据问题定义中订立的标准评估解决方案。通过评估的候选方案可以成为创新技术,为进一步工法开发实施铺垫,未通过的方案再循环回到问题定义和创新过程的初始阶段。最后,工程建设工法文本编写和推广应用。

(三)工法开发选题的确定模型

工法的选题范围、题目的不同直接影响工法的开发和推广。工法选题既是开发人员思考和准备工法的前提性步骤和环节,也是影响工法质量的一个重要因素。选题是施工工法开发的基础环节,其得当与否在一定程度上决定着工法开发的成败。工法管理办法中明确工法选题要与技术攻关、科技成果相结合,促进科技成果的转化。

1.具体包括

①应用新技术、新工艺、新材料、新设备形成的先进施工方法;②重点攻关取得了技术突破,工程实践取得了成功经验,有实用价值的先进施工工艺流程和管理经验;③研发项目取得的科研成果能够形成工法并应用于类似工程。但在实际开发过程中,工法选题既强调先进性又强调实用性。因此工法选题是非常重要也是难以做出决策的环节。

施工企业经过工程实践形成的工法,其相应的关键技术必须符合:①达到国际先进或国内领先水平的技术(国家级工法要求);②达到省(部)先进水平的技术(省(部)级工法要求);③企业内首次应用或处于领先水平的技术(企业级工法要求)。因此,只有了解同类工程的技术水平,才能充分借鉴已有的技术和经验,找出技术难点和工法开发的价值和内容。对于技术尚未成熟、企业范围又是第一次面临的工程项目,应该是工法开发的重点领域;对于技术成熟工程,已经有多个部级工法,应注重已有工法的推广应用。

工法开发的出发点和立足点,是加速科学技术成果和先进施工经验转化为现实生产力,用先进技术改造常规技术,用先进经验取代落后的方法,用科学工艺替代经验工艺。因此,不能为工法而工法,应通过总结、提炼,提高施工技术和管理水平。工法主题的筛选原则包括机会性评价、重要性评价和可控性评价。机会性评价是指公司业务活动层次和公司人员确定企业可以探索的工法。重要性包括创新性和实用性,

创新性评价包括:①筛选引进、推广新技术、新工艺、新材料、新设备的工程项目或工程部位按照技术新颖程度和企业推广配套程度由高向低排序;②筛选企业独特的工艺按重要性和复杂性排序;③筛选企业遇到的特殊自然环境条件按特殊性排序;④筛选企业需普及的工艺按需要性排序。

实用性的评价包括:①保证工程安全和质量;②提高施工效率;③降低工程成本;④节约资源;⑤保护环境。按照工法必须是经过实践验证的成熟技术,可控性评价包括研发力量和施工业绩两方面。(www.daowen.com)

2.工法选题确定的过程

一般的工法开发过程通常分为技术资料搜集、确定开发主题、工法主题查新、编写施工工法资料、工法申报、工法审定、工法应用、总结提高等主要阶段。随着阶段的推进存在工法主题优化的可能,因此就形成了工法筛选漏斗。漏斗模型是指开发过程中,将施工技术(也叫潜在工法)逐步变为实际工法的转化量化模型,形象地描述了一种流程的选择机制。工法漏斗模型是上宽下窄、底部有孔的模型,可形象地说明潜在工法的筛选。

漏斗的关键要素包括工法优选环节和相邻环节转化的影响因素。斗的顶部是可能开发的潜在工法,漏斗的上部是列入候选清单的潜在工法,其影响因素包括公司业务活动层次和开发人员视野;漏斗的中部是列入优选清单的潜在工法,其影响因素包括技术创新成果和技术实用价值;漏斗的下部是基本已确定准备开发的工法,就是期望开发的工法,其影响因素包括研发力量和施工项目业绩。为了有效地管理工法开发需对所有潜在工法按照上述定义进行分类。根据与施工项目经理的访谈结果,一般来说,处在漏斗上部的潜在工法成功率约为25,处在漏斗中部的潜在工法成功率约为50,处在漏斗下部的潜在工法成功率

此外,对于复杂施工工法,还需运用价值工程原理确定工法开发的具体对象。针对工法开发方案设计中创新对象难于准确选择的问题,以功能评价系数为基础,以价值为评价尺度选择工法开发对象。通过对系统内各构成元素的定量评价,有层次地选择工法开发对象,为研发人员指明工法改进的方向。

对于工法的开发,首先必须认识和理解施工问题是什么,产生问题的原因是什么。工法强调以应用为导向,以施工过程中出现的问题为出发点。出现问题的原因是多方面的,但根源才是最关键的。根源是破坏状态或问题的最根本理由。只有识别了排除故障的根源,才能从根本上解决问题。

(四)根源性原因分析法

施工中的多数疑难杂症都有不止一种应对方法,对这些各不相同的解决办法,也有不同程度的资源需求。根源性原因分析(简称RCA)是一种结构化的问题处理方法,用以逐步找出问题的根本原因并加以解决,它包括确定和分析原因,找出问题解决办法,制定问题预防措施。

引起问题的原因通常有很多,物理条件、人为因素、系统行为或者流程因素等,但是根源性原因才是问题发生的最基本原因。根源性原因分析法的步骤包括:标识问题(发生了什么)、根本原因分析(为什么发生)、纠正预防措施(什么办法能够阻止问题再次发生)。

根源性原因分析的工具包括:

因果链图:描述一个结果和所有可能对它有影响的原因之间关系,步骤包括:问题定义,画图,描述所有相关的任务,复核图表,确定纠正措施。

鱼刺图:清楚地陈述问题或目标;确认3 ~6 个主要原因类别;运用美国创造学家阿历克斯·奥斯本于1939年首次提出、1953年正式发表的头脑风暴法鼓励工法开发人员无限制的自由联想和讨论,产生新观念或激发创新设想;在每个类别下填写原因,并将每个原因联系到主要类别;针对每个原因思考可能对其起作用的因素,把这些因素放在从原因出发的一条线上;讨论每个因素如何对某个原因起作用,将该信息列在原因旁;对最可能的原因达成一致,将它们圈出,并寻找那些重复出现的原因。

因果树状图:层层分解原因,找出导致问题不断发生的根本原因。主要包括:选择问题,该问题为什么出现,那些原因为什么发生,找出最重要的原由。具体如下:确定问题或目标,写在图的最左边或最上端的方框内;确定原因或任务,写在方框右边或下边的分枝上;继续阐明原因或任务,并在右边或下边增加新的分枝;重复上述步骤直到每个分枝到达逻辑终点;检查树状图,确定是否需要增加其他信息或者在层次上是否存在欠缺之处;制定解决问题的方法。

(五)工法开发的根源原因分析应用

目前我国多高层住宅中钢筋混凝土结构应用最普遍。住宅工程施工质量的好坏,直接关系到居民生命财产的安全和各种使用功能的可靠。给水管道一般均为有压管道,维系口常生产、生活的各个方面,是不可缺少的重要组成部分。室内PvC 给水/排水管道施工通常是在钢筋混凝土结构中预埋PvC 管道。但是预埋管道往往由于种种原因而损坏。漏水作为给水管道运行中出现概率最高的问题,带来的损失和影响也是很大的。管道漏水会对房屋结构和室内装修产生二次破坏。此外,钢筋混凝土和PvC给水/排水管道不同的寿命期也容易引起预埋管道漏水。

产生漏水的原因是多方面的。房屋渗漏的根本原因是“混凝土裂缝”或“管道断裂”。引起这两个根本原因的因素包括地震、腐蚀、温度等。RCA 模型还说明了如果这两个根本原因解决了,房屋的渗漏就能得到修复。因此,根据RCA 模型,候选的修复方案可以是“封堵混凝土缝隙”和“修复破裂的管道”。

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