بحث في تطوير المباني مسبقة الصنع في ظل أهداف «الكربون المزدوج»

المقال التالي مأخوذ من: تحالف الكربون المزدوج في خبي

ملخ ص:تمتاز المباني مسبقة الصنع مقارنة بالنمط التقليدي بزيادة كفاءة تنفيذ البناء وتعزيز توفير الطاقة وخفض الانبعاثات وتخفيف نقص العمالة. وفي سبتمبر 2020 طرحت بلادناهدف خفض الانبعاثات «الكربون المزدوج»، وبما أن قطاع البناء من أكبر مصادر الانبعاثات الكربونية في بلادنا فهو يتحمّل بطبيعة الحال مسؤولية جوهرية في توفير الطاقة وخفض الانبعاثات، والمباني مسبقة الصنع هي الوسيلة الرئيسية لتحقيق ذلك في القطاع. ولا يزال التطوّر المحلي في هذا الجانب متأخرًا نسبيًا، لذا سأستعرض أوضاع تطوير البناء مسبّق الصنع في الصين والخارج، وألخّص مزاياه والمآزق الفعلية التي تواجهه، وأناقش سبل تطويره في الصين، بما يدفع تطوّره المتعمق على نحو أفضل.    

1 المقدمة

تحظى المباني مسبقة الصنع في بلادنا بدعم السياسات الوطنية وتشهد تطوّرًاسريع. وبالمقارنة مع النمط التقليدي تتمتع المباني مسبقة الصنع بميزة فريدة في المنافع الشاملة، إذ ترفع جودة البناء وتحقق حماية البيئة منخفضة الكربون وتخفف نقص العمالة وتسرّع التحوّل الصناعي. وتطوير الإسكان المسبّق الصنع الحديث يُعدّ تجلّيًا مهمًا لالتزام بلادنا بفكرتي الابتكار والتنمية عالية الجودة والمباني الخضراء، كما أنه مسار أساسي لتحقيق الرقمنة في مجال البناء الحضري. وقد طرحت الصين في سبتمبر 2020 هدف «الكربون المزدوج» لخفض الانبعاثات. وباعتبار البناء من الصناعات الداعمة للاقتصاد الوطني الصيني فإن توفير الطاقة وخفض الانبعاثات في ظل الكربون المزدوج أمرٌ بالغ الأهمية. وإضافةً إلى النقص الحاد في العمالة الذي يواجهه القطاع حاليًا، فإن تطوير المباني مسبقة الصنع بقوة يُعدّ حتمية لتطوّر صناعة البناء في الصين.

2 أوضاع تطوير المباني مسبقة الصنع في الخارج

منذ الثورة الصناعية بدأت الدول الغربية المتقدّمة في استكشاف وتطويرالمباني مسبقة الصنع، وقد بلغت حتى الآن مرحلة ناضجة ومتكاملة نسبيًا. وتعزّز الولايات المتحدة انتشار الإسكان المسبّق الصنع بطريقتين: تسويقية واجتماعية. ففي ستينيات القرن العشرين أدّى النقص الحاد في العمال المهرة إلى دفع تقدّم البناء المدمج الوطني، وتحول التصنيع الآلي للهياكل إلى التيار الرئيسي للتنفيذ، فدخلت الأنظمة مسبقة الصنع فترة نموّ مرتفع. وحاليًا يبلغ مدى التقييس والتسليع في أنظمة البناء المسبّق الصنع الأمريكية مستوىً مرتفعًا، مع مزايا ثبات هيكلي قوي وعمومية جيدة وتكلفة منخفضة. كما يشهد البناء المسبّق الصنع الأمريكي تحوّلًا من الحجم إلى الكفاءة، وتتطوّر بسرعة منتجات تتضمّن مفاهيم بيئية جديدة توفّر الطاقة والأرض وتخفض الكربون والمواد وتحمي البيئة وتقلّل التلوّث. وفي عام 2016 بلغ رضا المستهلكين عن المنازل مسبقة الصنع في أمريكا 80%، وحظيت بتأييد واسع.وقد بدأ الفرنسيون منذ أكثر من 130 عامًا، في عام 1891،في تطبيق المباني ذات الهياكل الفولاذية المسلحة مسبقة الصنع. ويتمحور التصنيع في فرنسا حول المباني ذات الهياكل الفولاذية المسلحة، مستخدمًا في الغالب أنظمة الإطارات أو البلاطة والعارضة ومتّجهًا تدريجيًا نحو المباني العامة الكبيرة. وفي السنوات الأخيرة باتت أتمتة البناء في فرنسا تتّسم بثلاثة جوانب: أولها انتشار الأساليب الجديدة كالهياكل الملحومة؛ وثانيها فصل الهيكل المعماري عن الآلات والتنفيذ والتركيب لتفادي الدفن المسبق بما يرفع الجودة والكفاءة؛ وثالثها استخدام أنظمة الإطارات مسبقة الصنع بالحديد مسبق الإجهاد بشكل رئيس، حيث تتجاوز كفاءة التركيب 80% ويبلغ التوفير في الطاقة 70%. وقد أسّست الحكومة اليابانية جمعية تصميم البناء عام 1963، وطرحت بوضوح عام 1968 مفهوم تصميم الأحياء السكنية مسبقة الصنع، وصاغت عام 1969 «خطة العمل الخمسية لتعزيز تقييس صناعة الإسكان». والمساكن اليابانية مسبقة الصنع هي هياكل تجميعية لمناطق سكنية متوسطة ورفيعة تلبّي سوق الإسكان كثيف السكان نسبيًا في اليابان، وتعتمد التشريع لرفع كفاءة الهياكل سابقة الصنع، فوضعت سياسات وأنظمة كثيرة في مجال الإسكان التجميعي وأقامت نظامًا من معايير الإشارات الرقمية.3 التعريف بخلفية نشر المباني مسبقة الصنع في بلادناحاليًا تدفع بلادنا بقوة نحو الوقاية من التلوّث البيئي والسيطرة عليه وخفضالملوّثات والكربون بشكل متكامل، وتشجّع المناطق المستوفية للشروط على السبق في تحقيق هدف «ذروة الكربون». إضافةً إلى ذلك ندفع ونطوّر محرّكات جديدة للنمو الاقتصادي، ونسرّع تعديل الهيكل الطاقي الحالي وتحسين الهيكل الصناعي، ونكمّل آلية الإدارة المزدوجة لاستهلاك الموارد، ونسرع في بناء أسواق وطنية لحقوق استخدام الطاقة وحقوق انبعاث الكربون، ونطوّر بقوة المباني منخفضة استهلاك الطاقة للحدّ من التبعية للطاقة وتحقيق أهداف توفير الطاقة وخفض الانبعاثات.انخفض العدد الإجمالي للعاملين في صناعة البناء في الصين باستمرار منذ عام 2014،من 61.1 مليون إلى 54.2 مليون نسمة. كما تنخفض نسبة العمّال المهاجرين بين العاملين في البناء منذ عام 2014، ويتراجع معدل نموّ العرض والطلب على العمل في القطاع. وفي الوقت نفسه تُظهر الدراسات أن جيل العمال الجديد يميل إلى الصناعة أكثر من البناء، وسيظل القطاع في المستقبل تحت ضغط كبير في العرض والطلب على العمالة.في السنوات الأخيرة أصدرت الدولة عددًا كبيرًا من الوثائقلتعزيز تطوير المباني مسبقة الصنع. ويُعدّ «الرأي التوجيهي لتعزيز التطوّر المتكامل بين البناء الذكي وتصنيع البناء» الصادر في 28 يوليو 2020 من أبرز وثائق السياسات الأخيرة. ويرى التوجيه الحكومي أنه علينا تطوير المباني مسبقة الصنع بقوة وتعزيز التنفيذ الراقي للتصميم المعماري، واستكشاف سبل فعّالة تناسب التطوّر المنسّق والسريع للتنفيذ الذكي وتصنيع البناء.    

4 مزايا المباني مسبقة الصنع في ظل الكربون المزدوج والتحدّياتوالمآزق الفعلية التي تواجهها

4.1 مزايا المباني مسبقة الصنع

تتمتّع المباني مسبقة الصنع بسعة بيئات الاستخدام وقِصَر المدة وتوفير المواردوغيرها من المزايا. وفي ظل الكربون المزدوج تتجلّى مزاياها بشكل أوضح، إذ تعتمِد أسلوب «التخطيط المعياري والتصنيع في المصانع والبناء التجميعي»، فيتأثّر التنفيذ بالطقس أقلّ، وتنتج نفايات بناء أقل، ويتقدّم الإنجاز أسرع، ما يقلّل كثيرًا من انبعاثات الكربون وهدر المواد ويرفع أثر توفير الطاقة وحماية البيئة.حاليًا، وفي ظل الكربون المزدوج، بدأت كثير من شركات البناء في استكشافتقنيات التنفيذ الصديقة للبيئة لتحسين العملية الإنشائية الشاملة. وقد ساهم استخدام تقنية الخرسانة مسبقة الصنع التجميعية في تحسين المشكلات البيئية. فالاستعانة بالعناصر المُعَدّة مسبقًا ترفع قابلية إعادة التدوير والاستخدام، وتوفّر تكاليف التنفيذ وتقلّل استهلاك مواد البناء، بما يضمن للجهات المنفذة رفع جودة البناء بأقل تكلفة إنتاج. كما أن استخدام تقنيات البناء التجميعية مسبقة الصنع يوفّر موارد أكبر. وفي ظلّ ذلك يقلّ كثيرًا التلوّث البيئي الناتج عن نفايات الإنشاء، مما يضمن تطوّر قطاع البناء في توفير الطاقة وخفض الانبعاثات.ينبغي أن المباني مسبقة الصنع في ظل الكربون المزدوج، في مرحلة تصميمالمهندس، تحدّد أهداف كفاءة الطاقة وتضع المعلمات التقنية بشكل علمي. فالتحديد المعقول لمعلمات الإنشاء يُسهم في تقدير استهلاك الطاقة للمشروع، والتصنيع والإنتاج المسبق يضمنان الاستخدام الفعّال للموارد ويقلّلان الاستهلاك الكلي للطاقة من الجذور. إذ ينتج قطاع البناء الصيني سنويًا نحو 400 مليون طن من نفايات الهدم، مما أصبح من العوامل المقيدة لإدارة النفايات الحضرية في الصين. وفي ظل هدف الكربون المزدوج الوطني تستطيع المباني مسبقة الصنع قطع الغبار الناتج عن المباني من منبعه، كما أن تطويرها وسيلة فعّالة لتخفيف الضغط على البيئة الحضرية. وبالتالي فإن المباني مسبقة الصنع، من منظور التطوّر طويل الأمد، تتمتع بميزة بارزة في توفير الموارد في التصميم والتصنيع والتنفيذ والتشغيل والصيانة.

4.2 المآزق الفعلية التي تواجه المباني مسبقة الصنع والتدابير المضادة

4.2.1 المآزق التي تواجهها

في القرن العشرينفي خمسينيات القرن العشرين بدأت الصين تطوير المباني مسبقة الصنع مستفيدةً من الخبرة الأجنبية، لكنها عانت من مثالب كثيرة بسبب قيود القاعدة الاقتصادية والظروف التقنية. وفي تسعينيات القرن العشرين انتشرت مشاريع الصبّ في الموقع بكثافة فتقهقرت المباني مسبقة الصنع تدريجيًا، ولم تحظَ بالاهتمام المجتمعي إلا بدءًا من عام 2012. وفي مارس 2017 أصدرت وزارة الإسكان والتنمية الحضرية والريفية (MOHURD) «خطة عمل المباني مسبقة الصنع للخطة الخمسية الثالثة عشرة» والتدابير الإدارية ذات الصلة، لترسيخ دفع تطوير هذه المباني على أرض الواقع، محدّدةً أن تبلغ نسبتها من مشاريع البناء الجديدة 15% فأكثر عام 2020 و30% عام 2025. ورغم دفع الحكومة القوي لتطويرها، فإن عدم اكتمال معايير القطاع وغياب سلسلة الإمداد يجعلان فعاليتها الفعلية بحاجة إلى تحسين. ووفقًا لأحدث الأبحاث أصبحت تقنية BIM الأسلوب السائد في تصميم المباني مسبقة الصنع، إذ تساعد المؤسسات على إنجاز التصميم التعاوني بشكل أفضل على منصات البناء الذكي.

4.2.2 التدابير المضادة

حاليًا تُقرّر الوثائق الحكومية الصادرة بشأن تطوير الرقمنة في قطاع البناءبوضوح على أن تطبيق تقنيتي BIM وإنترنت الأشياء في إدارة دورة الحياة الكاملة للمباني مسبقة الصنع يرفع بفعالية مستوى إدارة الجودة في المباني، وينسّق بفاعلية بين الأطراف المشاركة في الإنشاء، بما يحقق التنمية المستدامة للمبنى. ومن خلال تطبيق BIM وإنترنت الأشياء نحقق إدارة جودة شاملة وتطويرًا ذكيًا. كما أن توظيف BIM وتقنيات الإنترنت يمكّن من إدارة الجودة طوال دورة العناصر سابقة الصنع في المشاريع، من التصميم والإنتاج والنقل والتنفيذ، لضمان بلوغ جودة العناصر متطلبات الإنشاء. ولتعزيز تطوير مشاريع المباني مسبقة الصنع على نحو أفضل، ينبغي للجهات إنشاء منصات رقمية لإدارة المعلومات مبنية على BIM، وتحديد مسؤوليات المديرين، بما يضمن التحسين المستمر للجودة. ومن خلال تكثيف تدريب الفنيين ومديري الإنشاء، نضمن إلمامهم بتقنيات BIM وتطبيقات الإنترنت وجمع المعلومات ومراقبة البيانات لحظيًا، واكتشاف مشكلات الجودة المحتملة أثناء التنفيذ مبكرًا، ورفع كفاءة وجودة مشاريع المباني مسبقة الصنع.

5 مسار تطوير المباني مسبقة الصنع في ظل الكربون المزدوج

5.1 من حيث التصميم

لتحقيق أهداف المباني الخضراء وكفاءة الطاقة ينبغي أن يدمج التصميم مفاهيمالبناء المسبّق الصنع وتوفير الطاقة وخفض الانبعاثات، وأن يستفيد بالكامل من تقنية BIM لبناء منصة رقمية لإدارة المعلومات تجعل التصميم أكثر تقيسًا وقابليةً للتصوّر والمحاكاة، لتحقيق الإدارة الرقمية لمعلومات العناصر. ومن خلال البحث المعمّق في بدائل التصميم نضمن أن تفاصيل العمليات في كل مرحلة تلبّي متطلبات الإنشاء وكذلك احتياجات المباني الخضراء، مع التوزيع المعقول لأجهزة توفير الطاقة للحدّ الأقصى من استهلاك الطاقة.

5.2 من حيث الإنتاج

عبر تقنيات إنترنت الأشياء المتقدمة المقترنة بنماذج BIM ثلاثية الأبعاد يمكنتنفيذ الإنتاج المسبق في مصانع معيارية، وإدخال معدات إنتاج ذكية في الوقت نفسه بما يجعل التفاعل بين التصميم الرقمي وخطوط الإنتاج الذكية أكثر يسرًا، مما يرفع الدقة الكلية للعناصر ويحسّن جودتها. وهذا الأسلوب يخفض بشكل ملموس تكاليف العمالة وهدر الموارد ويرفع الكفاءة.

5.3 من حيث التطبيق والنشر

لتعزيز نمو مؤسسات البناء المسبّق الصنع ينبغي للحكومة زيادةالدعم، وتشجيع المؤسسات على اعتماد أساليب الإنتاج المسبّق المتقدمة وتخفيف عبء التكلفة، فضلًا عن الإلزام بنمط التعاقد الشامل على الهندسة والمشتريات والإنشاء (EPC) وتكامل المباني مسبقة الصنع لرفع اتساق البناء برمّته. وإلى ذلك، وتحقيقًا للتنمية الخضراء، على الفنيين والمديرين المعنيين إحكام توظيف التقنيات الناشئة كـ BIM وإنترنت الأشياء والبيانات الضخمة لتحقيق أثر إنشاء أكثر كفاءة.

6 الخاتمة

خلاصة القول، لقد أظهرت المباني مسبقة الصنع تفوّقًا كبيرًا فيتطبيقات توفير مواد البناء وضغط المدة وتقليل استهلاك الموارد وتخفيض تصريف مياه الصرف الحضرية. ومن خلال توظيف تقنية BIM نستطيع تحسين التصميم التفصيلي وتطبيق نماذج معلومات البناء في الإنتاج الفعلي، كما نستطيع تعزيز مشاركة البيانات بين النماذج ثلاثية الأبعاد ومعدات الإنتاج لرفع جودة المباني. فضلًا عن ذلك يمكننا دمج تقنيات البيانات الضخمة وإنترنت الأشياء مع التشغيل والصيانة للحدّ الأقصى من انبعاثات الكربون أثناء الهدم والبناء، وتعزيز التنمية المستدامة للمباني، ومساعدة صناعة البناء في بلادنا على بلوغ هدف «الكربون المزدوج» في أقرب وقت.

          

END

الآراء الواردة في هذا المقال تعبّر عن رأي الكاتب  حقوق النشر © Zhuwei Architectural Technology

يُحظر إعادة النشر دون تصريح

عند إعادة النشر يُرجى ذكر المصدر: Zhuwei Architectural Technology

      شركة Zhuwei للتكنولوجيا المعمارية هي شركة خدمات تقنية من طراز جديد، متخصصة في التحسين المتكامل للتصميم واستشارات BIM واستشارات التصميم المسبق الصنع. يجمع فريقنا مهندسين كبار من كبريات معاهد التصميم، ومديرين تنفيذيين سابقين في شركات عقارية، ومهندسي BIM ومهندسي تصنيع مسبق، ويقدم التحسين المتكامل للتصميم، والمراجعة الدقيقة للمخططات، واستشارات BIM مع تفصيل MEP، وخدمات التصميم المسبق الصنع.

      استشارات تحسين التصميم: نعمل امتداداً ومكملاً لإدارة التصميم لدى المطورين العقاريين، ونركز على الاستشارات والتحسين للمباني المدنية. عبر العملية بأكملها — أو في المراحل الرئيسية التي يحددها العميل — نضبط اقتصادية التصميم وعقلانيته وسلامته، ونزيل التكاليف غير الضرورية مع تحسين جودة المخططات بشكل قابل للقياس، محققين "تكلفة أقل وكفاءة أعلى".

      استشارات BIM: من خلال تقنيات البناء الرقمي، نساعد المصممين على تقليل الأخطاء ورفع الجودة في مرحلة التصميم، ونساعد المقاولين على توفير التكاليف وتخطيط تركيبات MEP عالية الجودة في مرحلة البناء، ونمد نماذج BIM إلى إدارة المرافق في مرحلة التشغيل — بالتعاون مع كبرى شركات البرمجيات.

      استشارات التصميم مسبق الصنع: تصميم كامل العملية على منصات BIM، باستخدام Revit وTekla لتفصيل مكونات PC. ترتبط هندسة المكونات وحديد التسليح بارامترياً — ما تراه هو ما تحصل عليه. نسلم مخططات جاهزة للثورة الصناعية 4.0 مع أطوال القص لكل قضيب حديد، ودعماً بإنترنت الأشياء لإنتاج مكونات PC وتخزينها ونقلها وتركيبها.

      يضم فريق خبرائنا كوادر من كبريات مؤسسات التصميم، بقاعدة تقنية راسخة وخبرة غنية في التصميم والتحسين المزدوج، مع قدرة تقنية ومستوى تحكم في صدارة القطاع.

—— هذا المقال مزامَن تلقائيًا من حساب WeChat الرسمي «Zhuwei Architectural Technology». اقرأ الأصل ——