البناء المسبق الصنع

التصنيع المسبق هو عملية تجميع مكونات هيكل ما في مصنع أو موقع تصنيع آخر ، ونقل التجميعات الكاملة أو التجميعات الفرعية إلى موقع البناء حيث سيتم وضع الهيكل. ويشير بعض الباحثين إليه بأنه "مواد مختلفة يتم ربطها معًا لتشكيل مكون من مكونات عملية التركيب النهائية".

التعريف الأكثر شيوعاً هو تعريف جوديير وجيب في عام 2007، والذي وصف عملية تصنيع وتجميع عدد معين من مكونات البناء والوحدات والعناصر قبل شحنها وتركيبها في مواقع البناء. ^{[ 1 ]}

يشمل مصطلح "التصنيع المسبق" أيضًا تصنيع أشياء أخرى غير الهياكل في موقع ثابت. ويُستخدم بكثرة عند نقل تصنيع جزء من آلة أو أي هيكل متحرك من موقع التصنيع الرئيسي إلى موقع آخر، حيث يُورَّد هذا الجزء مُجمَّعًا وجاهزًا للتركيب. ولا يُستخدم عادةً للإشارة إلى المكونات الكهربائية أو الإلكترونية للآلة، أو الأجزاء الميكانيكية كالمضخات وعلب التروس والضواغط التي تُورَّد عادةً كقطع منفصلة، ​​بل إلى أجزاء من هيكل الآلة التي كانت تُصنَّع سابقًا مع الآلة ككل. وقد تُسمى الأجزاء المُصنَّعة مسبقًا من هيكل الآلة "مجموعات فرعية" لتمييزها عن المكونات الأخرى.

يُوضح مثال من قطاع بناء المنازل عملية البناء الجاهز. الطريقة التقليدية لبناء منزل هي نقل الطوب والخشب والأسمنت والرمل والصلب ومواد البناء ، وغيرها ، إلى الموقع، ثم بناء المنزل في الموقع باستخدام هذه المواد. أما في البناء الجاهز ، فتُبنى الأساسات فقط بهذه الطريقة، بينما تُصنع أجزاء الجدران والأرضيات والسقف مسبقًا (تُجمّع) في المصنع (ربما مع إطارات النوافذ والأبواب)، ثم تُنقل إلى الموقع، وتُرفع إلى مكانها بواسطة رافعة ، وتُثبّت معًا بالمسامير.

تُستخدم تقنية التصنيع المسبق في صناعة السفن والطائرات وجميع أنواع المركبات والآلات حيث يتم تجميع الأجزاء التي تم تجميعها مسبقًا في نقطة التصنيع النهائية في مكان آخر بدلاً من ذلك، قبل تسليمها للتجميع النهائي.

تقوم فكرة هذه الطريقة على توفير الوقت والتكلفة من خلال تجميع مهام البناء المتشابهة، واستخدام تقنيات خطوط التجميع في البناء المسبق في المواقع التي تتوفر فيها العمالة الماهرة، مما يقلل من الازدحام في موقع التجميع الذي يهدر الوقت. وتُطبّق هذه الطريقة بشكل خاص عندما يتكون الهيكل من وحدات أو أشكال متكررة، أو عند بناء نسخ متعددة من نفس الهيكل الأساسي. يُغني البناء المسبق عن الحاجة إلى نقل عدد كبير من العمال المهرة إلى موقع البناء، كما يُجنّب ظروفًا أخرى مُقيّدة مثل انقطاع الكهرباء أو المياه، أو التعرض لظروف جوية قاسية أو بيئة خطرة. في المقابل، يجب مراعاة تكلفة نقل الأجزاء الجاهزة ورفعها إلى مكانها، حيث إنها عادةً ما تكون أكبر حجمًا وأكثر هشاشة وأصعب في التعامل من المواد والمكونات التي صُنعت منها.

استُخدمت تقنية البناء المسبق منذ العصور القديمة. على سبيل المثال، يُزعم أن أقدم طريق هندسي معروف في العالم ، وهو طريق سويت تراك الذي شُيّد في إنجلترا حوالي عام 3800 قبل الميلاد ، استخدم أقسامًا خشبية مسبقة الصنع جُلبت إلى الموقع بدلاً من تجميعها في الموقع.

استخدم ملوك السنهاليين في سريلانكا القديمة تقنية المباني الجاهزة لتشييد هياكل عملاقة، ويعود تاريخها إلى 2000 عام، حيث تم إعداد بعض الأجزاء بشكل منفصل ثم تركيبها معًا، وخاصة في مملكة أنورادابورا وبولوناروا .

بعد زلزال لشبونة الكبير عام 1755 ، أُعيد بناء العاصمة البرتغالية، وخاصة حي بايشا ، باستخدام تقنية البناء الجاهز على نطاق غير مسبوق. تحت إشراف سيباستياو خوسيه دي كارفاليو إي ميلو، المعروف باسم ماركيز دي بومبال ، الوزير الملكي الأقوى في عهد الملك خوسيه الأول ، ظهر أسلوب بومبالي جديد في العمارة والتخطيط العمراني، والذي أدخل ميزات تصميم مقاومة للزلازل وأساليب بناء جاهزة مبتكرة، حيث كانت تُصنع المباني الضخمة متعددة الطوابق بالكامل خارج المدينة، ثم تُنقل مُفككة وتُجمع في الموقع. هذه العملية، التي استمرت حتى القرن التاسع عشر، وفرت لسكان المدينة مبانٍ جديدة آمنة لم تكن معروفة قبل الزلزال.

وفي البرتغال أيضاً، شُيّدت مدينة فيلا ريال دي سانتو أنطونيو في منطقة الغارف ، التي تأسست في 30 ديسمبر 1773، بسرعة باستخدام مواد جاهزة بكميات كبيرة. وُضعت أولى الأحجار الجاهزة في مارس 1774. وبحلول 13 مايو 1776، اكتمل بناء مركز المدينة وافتُتح رسمياً.

في القرن التاسع عشر، تم استيراد عدد كبير من المنازل الجاهزة من المملكة المتحدة إلى أستراليا.

استُخدمت هذه الطريقة على نطاق واسع في بناء المساكن الجاهزة في القرن العشرين، كما هو الحال في المملكة المتحدة كمساكن مؤقتة لآلاف العائلات الحضرية التي دُمّرت منازلها جراء القصف خلال الحرب العالمية الثانية . ساهم تجميع الأجزاء في المصانع في توفير الوقت في الموقع، كما أن خفة وزن الألواح قلّلت من تكلفة الأساسات والتجميع في الموقع. كانت المنازل الجاهزة، ذات اللون الرمادي الخرساني والأسقف المسطحة، غير معزولة وباردة، واكتسبت الحياة فيها وصمة اجتماعية معينة، إلا أن بعض المنازل الجاهزة في لندن شُغلت لفترة أطول بكثير من السنوات العشر المتوقعة. ^{[ 2 ]}

كان قصر الكريستال ، الذي شُيّد في لندن عام 1851، مثالاً بارزاً على البناء الجاهز المصنوع من الحديد والزجاج؛ وقد تبعه على نطاق أصغر محطة سكة حديد أوكسفورد رولي رود .

خلال الحرب العالمية الثانية ، شاع استخدام سفن الشحن الجاهزة ، المصممة لاستبدال السفن التي أغرقتها غواصات يو النازية بسرعة. وكانت سفينة ليبرتي الأمريكية الأكثر انتشاراً من بين هذه السفن ، حيث بلغ إنتاجها أكثر من 2000 وحدة، بمعدل 3 وحدات يومياً.

يُعدّ استخدام الخرسانة الجاهزة والقطاعات الفولاذية الجاهزة الشكل الأكثر شيوعًا للبناء المسبق في الهندسة المدنية والبناء ، لا سيما في المنشآت التي تتكرر فيها أجزاء أو أشكال معينة. قد يكون من الصعب إنشاء القوالب اللازمة لصبّ مكونات الخرسانة في الموقع، كما أن نقل الخرسانة الرطبة إلى الموقع قبل بدء تصلّبها يتطلب إدارة دقيقة للوقت. يوفر صبّ قطاعات الخرسانة في المصنع ميزة إعادة استخدام القوالب، وإمكانية خلط الخرسانة في الموقع دون الحاجة إلى نقلها وضخّها وهي رطبة في موقع البناء المزدحم. يُقلّل استخدام القطاعات الفولاذية الجاهزة من تكاليف القطع واللحام في الموقع، فضلًا عن المخاطر المصاحبة لها.

تُستخدم تقنيات البناء الجاهز في تشييد المباني السكنية والمجمعات السكنية ذات الوحدات المتكررة. ويُعدّ البناء الجاهز جزءًا أساسيًا من تصنيع قطاع البناء. ^{[ 3 ]} وقد تحسّنت جودة الوحدات السكنية الجاهزة لدرجة يصعب معها تمييزها عن الوحدات المبنية بالطرق التقليدية بالنسبة لسكانها. كما تُستخدم هذه التقنية في مباني المكاتب والمستودعات والمصانع. وتُستخدم قطاعات الصلب والزجاج الجاهزة على نطاق واسع في واجهات المباني الكبيرة.

تُباع المنازل المنفصلة، ​​والأكواخ، والمنازل الخشبية، والساونا، وغيرها، بعناصر مسبقة الصنع. يتيح تصنيع عناصر الجدران المعيارية مسبقًا بناء عزل حراري معقد ، ومكونات إطارات النوافذ، وغيرها، على خط تجميع ، مما يُحسّن الجودة مقارنةً بالبناء التقليدي لكل جدار أو إطار على حدة في الموقع. ويستفيد البناء الخشبي بشكل خاص من هذه الجودة المحسّنة. مع ذلك، لا تزال التقاليد تُفضّل البناء اليدوي في العديد من البلدان، كما أن الصورة النمطية للبناء المسبق الصنع على أنه "رخيص" تُعيق انتشاره. لكن الممارسات الحالية تسمح بتعديل مخطط الأرضية وفقًا لمتطلبات العميل واختيار مواد التغطية، فعلى سبيل المثال، يمكن بناء واجهة من الطوب حسب الطلب حتى لو كانت العناصر الحاملة للأحمال خشبية.

تُستخدم تقنية البناء الجاهز اليوم في قطاعات صناعية وإنشائية متنوعة، مثل الرعاية الصحية، والتجزئة، والضيافة، والتعليم، والإدارة العامة، لما تتمتع به من مزايا وفوائد عديدة مقارنةً بالبناء التقليدي في الموقع، كتقليل وقت التركيب وتوفير التكاليف. ^{[ 4 ]} وتُستخدم هذه التقنية في المباني ذات الطابق الواحد، وكذلك في المشاريع والإنشاءات متعددة الطوابق، مما يتيح إمكانية تطبيقها على جزء محدد من المشروع أو على المشروع بأكمله.

إن كفاءة وسرعة تنفيذ هذه الأعمال تتيح، على سبيل المثال، في حالة القطاع التعليمي، إمكانية تنفيذ المشاريع دون توقف عمليات المرافق التعليمية أثناء تطويرها.

يُساهم التصنيع المسبق في توفير وقت المهندسين في مواقع البناء ضمن مشاريع الهندسة المدنية. ويُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية لنجاح مشاريع مثل الجسور وممرات الحماية من الانهيارات الثلجية ، حيث قد لا تسمح الظروف الجوية إلا بفترات بناء قصيرة. تُقدّم عناصر وأنظمة الجسور المُصنّعة مسبقًا مزايا كبيرة لمصممي الجسور والمقاولين من حيث وقت البناء، والسلامة، والأثر البيئي، وسهولة التنفيذ، والتكلفة. كما يُساعد التصنيع المسبق على تقليل تأثير بناء الجسور على حركة المرور. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يتم تصنيع الهياكل الصغيرة شائعة الاستخدام، مثل الأبراج الخرسانية، بشكل مسبق.

تتكون أبراج الراديو الخاصة بالهواتف المحمولة وغيرها من الخدمات عادةً من عدة أقسام مسبقة الصنع. كما تُصنع الأبراج الشبكية الحديثة والصواري المدعومة بالكابلات بشكل شائع من عناصر مسبقة الصنع.

أصبح التصنيع المسبق شائع الاستخدام في تجميع الطائرات والمركبات الفضائية ، حيث تُصنّع مكونات مثل الأجنحة وأجزاء الهيكل في بلدان أو ولايات مختلفة عن موقع التجميع النهائي. ومع ذلك، يكون هذا أحيانًا لأسباب سياسية وليست تجارية، كما هو الحال بالنسبة لشركة إيرباص .

• غالباً ما تكون تكلفة نقل التجميعات الجزئية من المصنع أقل من تكلفة نقل موارد ما قبل الإنتاج إلى كل موقع.
• قد يؤدي نشر الموارد في الموقع إلى زيادة التكاليف؛ بينما يمكن أن يوفر تصنيع التجميعات مسبقًا التكاليف عن طريق تقليل العمل في الموقع.
• يمكن لأدوات المصنع - مثل القوالب والرافعات والناقلات وغيرها - أن تجعل الإنتاج أسرع وأكثر دقة.
• يمكن لأدوات المصنع - مثل طاولات الاهتزاز وأجهزة اختبار الأنظمة الهيدروليكية وغيرها - أن توفر ضمانًا إضافيًا للجودة.
• تساهم البيئات الداخلية المتناسقة في المصانع في الحد من معظم تأثيرات الطقس على الإنتاج.
• تتيح الرافعات ودعامات المصانع القابلة لإعادة الاستخدام إمكانية تنفيذ الأشكال والتسلسلات دون الحاجة إلى أعمال بناء مؤقتة مكلفة في الموقع.
• يمكن لأدوات المصانع عالية الدقة أن تساعد في التحكم بشكل أفضل في حركة الحرارة والهواء داخل المباني، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة وبناء مبانٍ صحية أكثر.
• يمكن أن يساهم الإنتاج في المصانع في تسهيل الاستخدام الأمثل للمواد، وإعادة التدوير، والحد من الضوضاء، والحد من الغبار، وما إلى ذلك.
• يمكن أن يؤدي تحريك الأجزاء بواسطة الآلات، والتحرر من الرياح والأمطار، إلى تحسين سلامة البناء
• تتيح عملية التصنيع المتجانسة مستوى عالٍ من التوحيد القياسي ومراقبة الجودة، مما يضمن متطلبات الجودة الخاضعة لاختبارات الأداء والمقاومة، الأمر الذي يسهل أيضاً قابلية التوسع العالية لمشاريع البناء. ^{[ 5 ]}
• تتيح عمليات الإنتاج المحددة في خطوط التجميع الصناعية استدامة عالية، مما يُمكّن من تحقيق وفورات تصل إلى 20% من إجمالي التكلفة النهائية، فضلاً عن وفورات كبيرة في التكاليف غير المباشرة. ^{[ 6 ]}

• قد تكون تكاليف النقل أعلى بالنسبة للأجزاء الجاهزة الضخمة (خاصة الأجزاء الكبيرة جدًا لدرجة أنها تشكل أحمالًا ضخمة تتطلب لافتات خاصة ومركبات مرافقة وإغلاقات مؤقتة للطرق) مقارنة بموادها المكونة، والتي غالبًا ما يمكن تعبئتها بكثافة أكبر ومن المرجح أن تتناسب مع المركبات ذات الحجم القياسي.
• قد تتطلب الأجزاء الجاهزة الكبيرة رافعات ثقيلة وقياسات ومناولة دقيقة لوضعها في مكانها.

التصنيع خارج الموقع هو عملية تتضمن التجهيز المسبق والتجميع المسبق. تشمل هذه العملية تصميم وتصنيع وحدات أو نماذج، عادةً ما تكون بعيدة عن موقع العمل، ثم تركيبها في الموقع لتشكيل المنشآت الدائمة. يتطلب التصنيع خارج الموقع، بمعناه الكامل، استراتيجية مشروع تُغير مسار عملية المشروع من مرحلة البناء إلى التصنيع ثم إلى التركيب. من أمثلة التصنيع خارج الموقع: ألواح الجدران للمنازل، وجسور الجمالون الخشبية ، ومحطات مراقبة المطارات .

توجد أربع فئات رئيسية للتصنيع خارج الموقع، والذي يُشار إليه غالبًا باسم البناء خارج الموقع. ويمكن وصف هذه الفئات بأنها أنظمة المكونات (أو التجميعات الفرعية)، والأنظمة الجاهزة، والأنظمة الحجمية، والأنظمة المعيارية. وتتطور فروع وتقنيات مختلفة ضمن هذه الفئات. يوجد عدد هائل من الأنظمة المختلفة في السوق التي تندرج ضمن هذه الفئات، ومع التطورات الحديثة في التصميم الرقمي، مثل نمذجة معلومات المباني (BIM)، أصبحت مهمة دمج هذه الأنظمة المختلفة في مشروع البناء عملية إدارة رقمية بشكل متزايد.

يشهد سوق البناء الجاهز ازدهاراً ملحوظاً، إذ ينمو بوتيرة متسارعة في الأسواق الراسخة كأمريكا الشمالية وأوروبا، وفي الاقتصادات الناشئة كمنطقة آسيا والمحيط الهادئ (وخاصة الصين والهند). ومن المتوقع نمو كبير في السنوات القادمة، حيث يُتوقع أن ينمو سوق البناء الجاهز المعياري بمعدل نمو سنوي مركب قدره 8% بين عامي 2022 و2030، ليصل حجمه إلى 271 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030. ^{[ 7 ]}

• منزل جاهز الصنع
• المباني الجاهزة
• الخرسانة العمودية
• بانيلك
• برج سكني
• مدرسة سانت كريسبين - مثال على مبنى مدرسي مسبق الصنع
• منزل نونسوتش ، أول مبنى مسبق الصنع
• البناء المرن
• سلعة متوسطة

• الوسائط المتعلقة بالبناء المسبق الصنع على ويكيميديا ​​كومنز