التصنيع المسبق

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة بإضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "Prefabrication" – news  · journalist  · books  · scholar  · JSTOR ( September 2014 ) ( Learn how and when to remove this message )

التصنيع المسبق هو ممارسة تجميع مكونات هيكل ما في مصنع أو موقع تصنيع آخر ، ونقل التجميعات الكاملة أو التجميعات الفرعية إلى موقع البناء حيث سيتم وضع الهيكل. يشير بعض الباحثين إلى ذلك على أنه "مواد مختلفة يتم ربطها معًا لتشكيل أحد مكونات عملية التثبيت النهائية".

التعريف الأكثر شيوعًا هو الذي قدمه Goodier و Gibb في عام 2007، والذي وصف عملية تصنيع وتجميع مسبق لعدد معين من مكونات البناء والوحدات والعناصر قبل شحنها وتثبيتها في مواقع البناء. ^[1]

ينطبق مصطلح التصنيع المسبق أيضًا على تصنيع أشياء أخرى غير الهياكل في موقع ثابت. وغالبًا ما يُستخدم هذا المصطلح عند نقل تصنيع جزء من آلة أو أي هيكل متحرك من موقع التصنيع الرئيسي إلى موقع آخر، ويتم توريد الجزء مجمعًا وجاهزًا للتركيب. ولا يُستخدم هذا المصطلح بشكل عام للإشارة إلى المكونات الكهربائية أو الإلكترونية لآلة، أو الأجزاء الميكانيكية مثل المضخات وعلب التروس والضواغط التي يتم توريدها عادةً كعناصر منفصلة، ​​بل يشير إلى أقسام جسم الآلة التي كانت تُصنع في الماضي مع الآلة بأكملها. ويمكن تسمية الأجزاء المصنعة مسبقًا لجسم الآلة بـ "التجمعات الفرعية" لتمييزها عن المكونات الأخرى.

يوضح مثال من بناء المنازل عملية التصنيع المسبق. الطريقة التقليدية لبناء منزل هي نقل الطوب والأخشاب والأسمنت والرمل والصلب والركام المستخدم في البناء وما إلى ذلك إلى الموقع، وبناء المنزل في الموقع من هذه المواد. في البناء المسبق الصنع ، يتم بناء الأساسات فقط بهذه الطريقة، بينما يتم تصنيع أقسام الجدران والأرضيات والسقف مسبقًا (تجميعها) في مصنع (ربما مع إطارات النوافذ والأبواب المضمنة)، ونقلها إلى الموقع، ورفعها في مكانها بواسطة رافعة وربطها معًا بالمسامير .

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

إن النظرية وراء هذه الطريقة هي أنه يمكن توفير الوقت والتكلفة إذا أمكن تجميع مهام البناء المتشابهة، ويمكن استخدام تقنيات خطوط التجميع في التصنيع المسبق في موقع تتوفر فيه العمالة الماهرة، في حين يمكن تقليل الازدحام في موقع التجميع، والذي يهدر الوقت. وتجد الطريقة تطبيقها بشكل خاص حيث يتكون الهيكل من وحدات أو أشكال متكررة، أو حيث يتم إنشاء نسخ متعددة من نفس الهيكل الأساسي. يتجنب التصنيع المسبق الحاجة إلى نقل العديد من العمال المهرة إلى موقع البناء، ويتم تجنب الظروف المقيدة الأخرى مثل نقص الطاقة، ونقص المياه، والتعرض للطقس القاسي أو البيئة الخطرة. في مقابل هذه المزايا يجب أن نزن تكلفة نقل الأقسام الجاهزة ورفعها إلى مكانها لأنها عادة ما تكون أكبر وأكثر هشاشة وأكثر صعوبة في التعامل معها من المواد والمكونات التي صنعت منها.

لقد تم استخدام التصنيع المسبق منذ العصور القديمة. على سبيل المثال، يُزعم أن أقدم طريق هندسي معروف في العالم ، وهو طريق سويت تراك الذي تم بناؤه في إنجلترا حوالي عام 3800 قبل الميلاد ، استخدم أقسامًا خشبية مسبقة الصنع تم جلبها إلى الموقع بدلاً من تجميعها في الموقع. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

لقد استخدم ملوك السنهاليين في سريلانكا القديمة تقنية المباني الجاهزة لبناء هياكل عملاقة يعود تاريخها إلى 2000 عام، حيث تم إعداد بعض الأقسام بشكل منفصل ثم تركيبها معًا، وخاصة في مملكة أنورادهابورا وبولوناروا .

بعد زلزال لشبونة العظيم عام 1755 ، أعيد بناء العاصمة البرتغالية، وخاصة منطقة بايكسا ، باستخدام المباني الجاهزة على نطاق غير مسبوق. وتحت إشراف سيباستياو خوسيه دي كارفاليو إي ميلو، المعروف شعبياً باسم ماركيز دي بومبال ، الوزير الملكي الأكثر قوة لدى د. خوسيه الأول ، نشأ أسلوب بومبالي جديد للهندسة المعمارية والتخطيط الحضري، والذي قدم ميزات تصميم مبكرة مضادة للزلازل وطرق بناء مسبقة الصنع مبتكرة، والتي بموجبها تم تصنيع المباني الكبيرة متعددة الطوابق بالكامل خارج المدينة، ونقلها على شكل قطع ثم تجميعها في الموقع. وقد أدت هذه العملية، التي استمرت حتى القرن التاسع عشر، إلى إيواء سكان المدينة في هياكل جديدة آمنة لم يسمع بها أحد قبل الزلزال.

وفي البرتغال أيضًا، تم تشييد مدينة فيلا ريال دي سانتو أنطونيو في الغارف ، والتي تأسست في 30 ديسمبر 1773، بسرعة من خلال استخدام مواد جاهزة بكميات كبيرة. وتم وضع أول الحجارة الجاهزة في مارس 1774. وبحلول 13 مايو 1776، تم الانتهاء من مركز المدينة وافتتاحه رسميًا.

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 الأسر الحضرية التي "دُمرت" خلال الحرب العالمية الثانية . أدى تجميع الأقسام في المصانع إلى توفير الوقت في الموقع، كما أدى خفة وزن الألواح إلى تقليل تكلفة الأساسات والتجميع في الموقع. كانت المنازل الجاهزة، المليئة بالخرسانة الرمادية والأسقف المسطحة، غير معزولة وباردة، واكتسبت الحياة في المباني الجاهزة وصمة عار معينة، ولكن بعض المباني الجاهزة في لندن ظلت مشغولة لفترة أطول بكثير من السنوات العشر المتوقعة. ^[2]

كان قصر الكريستال ، الذي بُني في لندن عام 1851، مثالاً واضحًا للبناء الجاهز من الحديد والزجاج؛ وتبعه على نطاق أصغر محطة سكة حديد أكسفورد ريولي رود .

خلال الحرب العالمية الثانية ، أصبحت سفن الشحن الجاهزة ، والمصممة لتحل محل السفن التي أغرقتها الغواصات النازية بسرعة، شائعة بشكل متزايد. وكانت السفينة الأمريكية ليبرتي هي الأكثر انتشارًا بين هذه السفن ، حيث وصل إنتاجها إلى أكثر من 2000 وحدة، بمعدل 3 وحدات يوميًا.

الشكل الأكثر استخدامًا للتصنيع المسبق في البناء والهندسة المدنية هو استخدام الخرسانة الجاهزة والمقاطع الفولاذية الجاهزة في الهياكل حيث يتم تكرار جزء أو شكل معين عدة مرات. قد يكون من الصعب إنشاء القوالب المطلوبة لصب مكونات الخرسانة في الموقع، كما يتطلب تسليم الخرسانة الرطبة إلى الموقع قبل أن تبدأ في التصلب إدارة دقيقة للوقت. يجلب صب المقاطع الخرسانية في المصنع مزايا القدرة على إعادة استخدام القوالب ويمكن خلط الخرسانة على الفور دون الحاجة إلى نقلها وضخها رطبة في موقع بناء مزدحم. يقلل تصنيع المقاطع الفولاذية المسبق من تكاليف القطع واللحام في الموقع بالإضافة إلى المخاطر المرتبطة بذلك.

تُستخدم تقنيات التصنيع المسبق في بناء كتل الشقق ومشاريع الإسكان التي تحتوي على وحدات سكنية متكررة. يُعد التصنيع المسبق جزءًا أساسيًا من تصنيع البناء. ^[3] لقد زادت جودة وحدات الإسكان الجاهزة إلى الحد الذي قد لا يمكن تمييزها عن الوحدات المبنية تقليديًا لأولئك الذين يعيشون فيها. تُستخدم هذه التقنية أيضًا في كتل المكاتب والمستودعات ومباني المصانع. تُستخدم المقاطع الفولاذية والزجاجية الجاهزة على نطاق واسع للخارجية للمباني الكبيرة.

تُباع المنازل المنفصلة والبيوت الريفية والبيوت الخشبية والساونا وما إلى ذلك أيضًا بعناصر مسبقة الصنع. يسمح التصنيع المسبق لعناصر الجدران المعيارية ببناء عزل حراري معقد ومكونات إطار النافذة وما إلى ذلك على خط التجميع ، مما يميل إلى تحسين الجودة مقارنة بالبناء في الموقع لكل جدار أو إطار فردي. يستفيد البناء الخشبي بشكل خاص من الجودة المحسنة. ومع ذلك، غالبًا ما يفضل التقليد البناء باليد في العديد من البلدان، وصورة البناء المسبق كطريقة "رخيصة" لا تؤدي إلا إلى إبطاء تبنيها. ومع ذلك، تسمح الممارسة الحالية بالفعل بتعديل مخطط الأرضية وفقًا لمتطلبات العميل واختيار مادة السطح، على سبيل المثال، يمكن بناء واجهة من الطوب الشخصي حتى لو كانت العناصر الداعمة للحمل من الخشب.

اليوم، يتم استخدام التصنيع المسبق في مختلف الصناعات وقطاعات البناء مثل الرعاية الصحية وتجارة التجزئة والضيافة والتعليم والإدارة العامة، وذلك بسبب مزاياه وفوائده العديدة مقارنة بالبناء التقليدي في الموقع، مثل تقليل وقت التركيب وتوفير التكاليف. ^[4] يتم استخدامه في المباني ذات الطابق الواحد وكذلك في المشاريع والإنشاءات متعددة الطوابق. مما يوفر إمكانية تطبيقه على جزء معين من المشروع أو على المشروع بأكمله.

إن الكفاءة والسرعة في أوقات تنفيذ هذه الأعمال تضمن أنه، على سبيل المثال، في حالة القطاع التعليمي، من الممكن تنفيذ المشاريع دون توقف عمليات المرافق التعليمية أثناء تطويرها.

يوفر التصنيع المسبق الوقت الهندسي في موقع البناء في مشاريع الهندسة المدنية. يمكن أن يكون هذا أمرًا حيويًا لنجاح المشاريع مثل الجسور ومعارض الانهيارات الجليدية ، حيث قد تسمح الظروف الجوية بفترات قصيرة فقط من البناء. توفر عناصر وأنظمة الجسور الجاهزة لمصممي الجسور والمقاولين مزايا كبيرة من حيث وقت البناء والسلامة والتأثير البيئي وقابلية البناء والتكلفة. يمكن أن يساعد التصنيع المسبق أيضًا في تقليل التأثير على حركة المرور من بناء الجسور. بالإضافة إلى ذلك، فإن الهياكل الصغيرة المستخدمة بشكل شائع مثل الأبراج الخرسانية تكون في معظم الحالات مسبقة الصنع.

غالبًا ما تتكون أبراج الراديو للهاتف المحمول والخدمات الأخرى من عدة أقسام مسبقة الصنع. كما يتم تجميع الأبراج الشبكية الحديثة والأعمدة المقواة عادةً من عناصر مسبقة الصنع.

أصبح التصنيع المسبق مستخدمًا على نطاق واسع في تجميع الطائرات والمركبات الفضائية ، حيث يتم تصنيع مكونات مثل الأجنحة وأقسام جسم الطائرة غالبًا في بلدان أو ولايات مختلفة من موقع التجميع النهائي. ومع ذلك، يكون هذا أحيانًا لأسباب سياسية وليست تجارية، كما هو الحال بالنسبة لشركة إيرباص .

• غالبًا ما تكون تكلفة نقل التجميعات الجزئية من المصنع أقل من تكلفة نقل موارد ما قبل الإنتاج إلى كل موقع
• إن نشر الموارد في الموقع قد يؤدي إلى زيادة التكاليف؛ في حين أن تجميعات التصنيع المسبق قد توفر التكاليف من خلال تقليل العمل في الموقع
• يمكن لأدوات المصنع - الأدوات، والرافعات، والناقلات، وما إلى ذلك - أن تجعل الإنتاج أسرع وأكثر دقة
• يمكن لأدوات المصنع - طاولات الهز، وأجهزة الاختبار الهيدروليكية، وما إلى ذلك - أن تقدم ضمانًا إضافيًا للجودة
• إن البيئات الداخلية المتناسقة للمصانع تقضي على معظم تأثيرات الطقس على الإنتاج
• يمكن أن تسمح الرافعات ودعامات المصنع القابلة لإعادة الاستخدام بإنشاء أشكال وتسلسلات دون الحاجة إلى أعمال تركيب باهظة الثمن في الموقع
• يمكن أن تساعد أدوات المصنع ذات الدقة العالية في التحكم بشكل أكبر في حركة حرارة وهواء المبنى، مما يقلل من استهلاك الطاقة ويجعل المباني أكثر صحة
• يمكن أن يسهل الإنتاج المصنعي الاستخدام الأمثل للمواد، وإعادة التدوير، والتقاط الضوضاء، والتقاط الغبار، وما إلى ذلك.
• يمكن أن يؤدي تحريك الأجزاء بواسطة الآلات، والتحرر من الرياح والأمطار إلى تحسين سلامة البناء
• يسمح التصنيع المتجانس بتوحيد المعايير ومراقبة الجودة بشكل كبير، مما يضمن متطلبات الجودة الخاضعة لاختبارات الأداء والمقاومة، مما يسهل أيضًا قابلية التوسع العالية لمشاريع البناء. ^[5]
• تسمح عمليات الإنتاج المحددة في خطوط التجميع الصناعية بالاستدامة العالية، مما يتيح توفير ما يصل إلى 20٪ من التكلفة النهائية الإجمالية، فضلاً عن توفير كبير في التكاليف غير المباشرة. ^[6]

• قد تكون تكاليف النقل أعلى بالنسبة للأقسام الجاهزة الضخمة (وخاصة الأقسام الكبيرة جدًا بحيث تشكل أحمالًا كبيرة الحجم تتطلب لافتات خاصة ومركبات مرافقة وإغلاقًا مؤقتًا للطرق) مقارنة بالمواد المكونة لها، والتي غالبًا ما يمكن تعبئتها بكثافة أكبر ومن المرجح أن تتناسب مع المركبات ذات الحجم القياسي.
• قد تتطلب الأقسام الجاهزة الكبيرة رافعات ثقيلة وقياسات ومناولة دقيقة لوضعها في مكانها.

التصنيع خارج الموقع هو عملية تتضمن التصنيع المسبق والتجميع المسبق. تتضمن العملية تصميم وتصنيع الوحدات أو الوحدات النمطية، عادةً بعيدًا عن موقع العمل، والتركيب في الموقع لتشكيل الأعمال الدائمة في الموقع. بالمعنى الكامل للكلمة، يتطلب التصنيع خارج الموقع استراتيجية مشروع من شأنها تغيير اتجاه عملية المشروع من البناء إلى التصنيع إلى التركيب. ومن أمثلة التصنيع خارج الموقع ألواح الجدران للمنازل، وأطوال الجسور الخشبية ، ومحطات التحكم في المطارات .

هناك أربع فئات رئيسية للتصنيع خارج الموقع، والتي يشار إليها غالبًا أيضًا باسم البناء خارج الموقع. يمكن وصف هذه الفئات بأنها أنظمة مكونات (أو تجميعات فرعية)، وأنظمة مقسمة إلى ألواح، وأنظمة حجمية، وأنظمة معيارية. تحت هذه الفئات، يتم تطوير فروع أو تقنيات مختلفة. هناك عدد كبير من الأنظمة المختلفة في السوق والتي تندرج ضمن هذه الفئات ومع التطورات الأخيرة في التصميم الرقمي مثل نمذجة معلومات البناء (BIM)، أصبحت مهمة دمج هذه الأنظمة المختلفة في مشروع بناء بشكل متزايد اقتراحًا إداريًا "رقميًا".

تشهد سوق البناء الجاهز ازدهارًا كبيرًا. فهي تنمو بوتيرة متسارعة في الأسواق الأكثر رسوخًا مثل أمريكا الشمالية وأوروبا وفي الاقتصادات الناشئة مثل منطقة آسيا والمحيط الهادئ (الصين والهند بشكل أساسي). ومن المتوقع أن تشهد نموًا كبيرًا في السنوات القادمة، حيث من المتوقع أن ينمو سوق البناء الجاهز بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 8% بين عامي 2022 و2030. ومن المتوقع أن يصل إلى 271 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030. ^[7]

• منزل جاهز
• المباني الجاهزة
• الخرسانة المائلة
• بانيلك
• برج سكني
• مدرسة سانت كريسبين - مثال على مبنى مدرسي مُجهَّز مسبقًا
• منزل نونستش ، أول مبنى مسبق الصنع
• البناء الرشيق
• جيد متوسط

"أنظمة البناء الجاهزة المعتمدة في هونج كونج" (PDF) . تم استرجاعه في 20 أغسطس 2013 .