CN101142578A - 用于制造顾客定制的预制建筑物的系统和方法 - Google Patents

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CN101142578A CNA2005800349740A CN200580034974A CN101142578A CN 101142578 A CN101142578 A CN 101142578A CN A2005800349740 A CNA2005800349740 A CN A2005800349740A CN 200580034974 A CN200580034974 A CN 200580034974A CN 101142578 A CN101142578 A CN 101142578A
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Abstract

一种用于以优化的模块设计和制造顾客定制的预制建筑物的系统和方法。在一个实施方式中，用于制造顾客定制的预制建筑物的系统包括具有指令序列的计算机可用介质，该指令序列使得处理器执行包括如下处理的过程：接收顾客定制的预制建筑物的说明，该说明标识出用于预制建筑物的组件以及组件的尺寸，将该说明模块化为满足整体长度、宽度和高度限制的模块，以及对该模块化进行优化；可编程制造系统控制器，与计算机可用介质相连接并被配置为生成用于制造所述优化的模块的指令，所述优化的模块具有在由计算机可用介质接收的说明中进行了标识的多个组件；以及连接到可编程制造控制器的制造系统，该制造系统被配置为执行由可编程制造控制器生成的指令，用于构建具有所指定的多个组件的所述优化的模块。

Description

用于制造顾客定制的预制建筑物的系统和方法
技术领域
本发明的领域主要涉及建筑物的设计、制造和建造，更具体地，涉及用于制造顾客定制的预制建筑物的系统和方法。
背景技术
预制建筑物——如商用建筑物和住宅房屋——已经成为“现场构建的(built-on-site)”建筑物的一种广受欢迎的替代方式。预制建筑物包括制造的建筑物，其中该建筑物是在工厂环境下构建的，并且在预制建筑物中建筑物的组件是在工厂环境下预制和预裁切的。有很多公司(如Fleetwood企业公司)拥有以装配线的形式组织而成的工厂，以便构建预制房屋的独立组件，如面板和框架。这些组件在工厂中进行预裁切并通过卡车装运至房屋的地点用于进行装配。
现有的预制建筑物系统的一个明显缺陷是，现有的系统只能提供单个设计或单个模型，而无法对装配线进行重大的改动，这可能非常昂贵。因此，希望在预制房屋上投资的消费者只能由制造商提供有限数量的设计选项集合，而没有能力选择他们自己的风格或者混合的模型、设计。
现有的预制建筑物系统的另一个明显缺陷是，在预制过程中，现有的预制建筑物系统需要大量的人力劳动，这就使得每平方英尺的预制成本很高。
还有另一个明显缺陷，即，为了装运这些建筑物，建筑物必须被分切为适当大小的“模块”以便适应卡车后部以及适应于高速公路车道通常的尺寸之内。为了创建用于装运的适当大小的模块，通常将建筑物“前瞻性地设计为”多个部分，其中每个部分被设计为适应于最大可允许装运限制或封装之内。换句话说，对装运模块大小和尺寸的考虑可能会优先于消费者在建筑物设计需求方面的考虑。这可能会对建筑物的设计加以不希望有的限制。
有很多公司提供“系统构建”房屋，如全美房屋(All American Homes)所提供的“系统构建”房屋，这种“系统构建”房屋允许用户利用模型呈现软件(如Chief Architect或3D Studio Viz的模型呈现软件)创建房屋的顾客设计，之后利用制造设备构建房屋。然而，这些公司使用的制造设备都需要非常大量的人力劳动，从而也会使得每平方英尺具有很高的制造成本。
因此，需要一种改进的用于制造预制建筑物的系统和方法。
发明内容
本发明主要涉及建筑物的设计、制造和建造，更具体地，涉及用于制造顾客定制的预制建筑物的系统和方法。在一个实施方式中，一种用于制造顾客定制的预制建筑物的系统，包括具有指令序列的计算机可用介质，当处理器执行该指令序列时，使得所述处理器执行包括如下处理的过程：接收顾客定制的预制建筑物的说明，该说明标识出用于所述预制建筑物的组件以及组件的尺寸，将该说明模块化为满足整体长度、宽度和高度限制的模块，以及对该模块化进行优化；可编程制造系统控制器，与计算机可用介质相连接并被配置为生成用于制造所述优化的模块的指令，所述优化的模块具有在由计算机可用介质接收的说明中进行了标识的多个组件；以及连接到可编程制造控制器的制造系统，该制造系统被配置为执行由可编程制造控制器生成的指令，用于构建具有所指定的多个组件的所述优化的模块。
对于本领域的一个技术人员，本发明的其他系统、方法和特征以及优点将在研读了下面的附图和详细描述后变得很清楚。这里旨在将所有这些其他系统、方法、特征以及优点包含在本说明书中及本发明的范围之内，并由所附权利要求保护。
附图说明
为了更好地理解如何得到本发明的上述以及其他优点和目的，将参照附图中示出的本发明的具体实施方式对上面简要描述的实施方式提供更具体的描述。应当注意，图中的组件不一定是按比例的，而是用于强调示出本发明的原理。此外，在图中，相同的标号在全部这些不同的视图中表示对应的部件。然而，相同的部件并不总是具有相同的标号。另外，所有视图均意在表达各个概念，其中的相对大小、形状和其他具体的特性可能是示意性的，而不是真实的或者准确地表示在附图中的。
图1是本发明的优选实施方式的图示；
图2a是本发明的优选实施方式的用户界面的图示；
图2b是本发明的优选实施方式的设计系统的图示；
图3a-3b是本发明的优选实施方式的优化过程的图示；
图4a-4c是本发明的优选实施方式的可替换程序的图示；
图5a-5e是根据本发明的优选实施方式的3D模型的图示；
图6是根据本发明的优选实施方式的建筑物模型管理器的图示；
图7是根据本发明的优选实施方式的制造系统的图示。
具体实施方式
下面描述用于制造预制建筑物的系统和方法。图1中示出一个这样的系统1000。系统1000包括配置客户端1050、设计系统1100、建筑物模型管理器1200以及制造系统1300。将所有这些组件配置为互相进行通信。系统1000和其组件1050/1100/1200/1300可以利用局域网、广域网和/或因特网上的一台或多台联网在一起的计算机实现。通常，配置客户端1050包括用于直接与用户(如顾客或客户)接口的组件，并且可以包括潜在客户开发(lead generation)和销售工具以及基于网站和客户端的设计工具。设计系统1100包括用于生成建筑物设计和生成该设计的细节的软件，并可以包括针对建筑师和设计师的用户界面。建筑物模型管理器1200包括为系统1000的不同组件1050/1200/1300之间的通信以及建筑物设计数据的存储提供基础的软件。制造系统1300包括管理用于制造的详细目录和时间资源的软件组件以及用于控制机器工具的软件，机器工具如计算机处理的数字控制(“CNC”)的加工设备以及多条装配线。CNC通常是指对机器工具的计算机控制以便制造金属的、木制的和其他材料的复杂部件，利用现有技术中已知的符号表示为“G代码”或“CNC代码”。
如上所述，配置客户端1050和设计系统1100包括用户界面。配置客户端的用户界面通常由顾客或客户使用，而设计系统1100的用户界面通常由建筑师、工程师或者设计师使用。转至图2a，示出配置客户端1050和设计系统1100的用户界面的实现。设计系统1100的用户界面可以实现为计算机辅助绘图(“CAD”)程序或设计系统1052，如AutoCAD，其使得建筑师、设计师或工程师能够创建顾客预制房屋的一个或多个设计。该CAD设计系统1052生成CAD文件1053，该文件包含以具有点和边的建筑物块的对象为形式的设计。对于如AutoCAD的程序，这些CAD文件1053已知为DXF文件。
如上所述，配置客户端1050还包括通常针对顾客或客户的用户界面1054。该用户界面1054读取CAD文件1053，然后根据来自CAD文件1053的数据创建可视的模型。该模型可以是2D或3D的。建筑师/工程师/设计师使用用户界面1054创建选项表1057，该选项表是一个文件或数据库记录，包含了用户在决定预制房屋的设计和特征时可以从中进行选择的所有选项，如几何形状、尺寸、特征、固定装置、窗户、材料、地板等。用户界面1054还包括图形用户界面(“GUI”)，用于用户选择其所需的预制建筑物的设计和特征。用户界面1054可以将来自选项表1057的选项在GUI中呈现给用户，用于进行选择。用户界面1054可以将用户的选择与模型相结合，给用户进行检查。用户界面1054还可以允许用户移动窗户和门的开口，从而对内部空间进行顾客定制。在一个优选的实施方式中，用户界面1054可以经由因特网进行访问，并提供GUI作为动态环球网页面。
用户对这些选项的选择可以保存在用户选择表1056中，该表也是一个文件或者一条或多条数据库记录。这些选项可以用于生成存储在建筑物模型管理器1200的建筑物模型数据库1210中的建筑物说明文件1215，这将在下面描述并在图6中示出。如下所述，用户选择表1056可以与建筑物说明文件1215相结合，并由3D建模软件读取以生成设计的完整3D模型，用于建筑上的检查和生成CNC代码。
在一个实施中，称为Systemacasa的基于因特网的销售工具可以用于允许用户对他们的选项作出选择，并可进一步用于提供3D建模。
用户界面1054可以连接到制造资源计划器(“MRP”)1350，该计划器可以位于制造系统1300中，计划器将在下面更详细描述并在图7中示出。MRP 1350管理建筑物组件的详细目录和成本计算，并可作为针对所有制造活动进行清理-建造(clearing-building)及授权的代理者。因此，在用户选择了针对建筑物的选项和设计之后短时间内，用户可以接收到针对该设计和选项的大致成本以及装运日期信息。此外，根据用户的选择，用户界面1054可以根据设计的各个方面(如设计的立方体积、选择的固定设备，例如，太阳能面板屋顶和高效能照明固定设备)以及(地点)位置的各个方面(如平均历史温度)，计算根据设计装配而成的建筑物在供暖/制冷方面估计的能源成本。
转到图2b，示出设计系统1100的实现。除了上述用户界面，设计系统1100还包括数据输入1110，用于接收针对建筑物的用户说明和/或设计，用户说明和/或设计定义了该建筑物的细节，包括建筑物的形状、尺寸和组件，组件包括地板、墙、窗户和开口。用户说明和/或设计可以进一步提供针对管道设备、电力、终结处、材料和固定设备的细节，固定设备如橱柜、洗手间和照明。用户说明应用和/或设计可以是文本和/或图形模型的形式，优选地是利用与AutoCAD和Architectural DeskTop(“ADT”)环境兼容的CAD程序生成的3D模型。在优选的实施方式中，设计系统1100以上述用户选择表1056的形式从图1所示配置客户端1050接收用户说明。设计系统1100优选地包括模型器1120，模型器1120可以根据用户的说明生成设计的模型，优选地是3D模型，该3D模型可以通过配置客户端1050的用户界面1054由用户进行检查。在一种实现方法中，模型器1120将访问和利用来自建筑物模型数据库1210的用户选择表1056和适当的建筑物说明文件1215以便生成3D模型。模型器1120可以在AutoCAD/ADT环境中操作并使用用于构建建筑物组件的3D建模的程序和标准，这些组件例如是窗户、管道设备、材料，如hsbCAD设计工具的模块所提供的组件。为了有标准的测量单位，优选地采用米制。
设计系统1100还包括构架器1130，构架器1130生成该设计的建造细节，如构架形成要求和建筑物的组件。例如，构架器1130可以生成屋顶、管道设备、电力、管道系统的细节，即供暖、通风和空调(“HVAC”)以及固定设备，如橱柜和照明。优选地，构架器1130在如上所述的3D建模环境中操作，该环境例如是AutoCAD/ADT。构架器1130还可以包括和/或利用与AutoCAD/ADT环境兼容的hsbFrame、hsbCAD模块，该模块使得木制及轻钢制构架及细节设计得以自动化。除了木制及轻钢制构架，构架器1130可以生成钢制构架的建造细节。
本领域的一个普通技术人员可以理解，屋顶结构和墙壁的构架形成的细节可以按照政府法规和荷载测试器1135提供的信息、根据大致的永久及可变结构荷载来生成。
本领域的一个普通技术人员可以理解，设计系统1100还包括荷载测试器1135，该测试器模拟构架器1130生成的细节的结构的稳定性。荷载测试器1135可以包括允许用户选择要在其上装配所需建筑物的地点的选项。该地点可以包括地理信息(如该地点所在城市)以及地质信息(如地基的类型，例如地面的类型)。利用地理信息(如本地城市)，系统1100可以检索出具体说明结构要求的适当的市政法规。根据该信息，本领域的一个普通技术人员可以理解，荷载测试器1135可以将计算机模拟的荷载施加到该设计的结构细节上，从而确定设计的结构稳定性。如果模拟的测试失败，则用户可以马上修正设计中存在的任何不足。
在一种实现方法中，需要从第三方监理机构(如TR Arnold)获得政府建筑法规要求的数据库。该数据存储在数据库应用软件中，如微软的Access中。可以利用Visual Basic开发用于显示和访问来自AutoCAD中的本地信息的界面。可以将本领域中已知的有限元素分析(FEA)软件用于计算机模型的结构测试。许多FEA程序能够导入AutoCAD生成的“DXF”文件。本领域的一个普通技术人员能够理解，可以开发VBA脚本和宏指令来管理DXF文件和FEA程序。
设计系统1100还包括模块化器1140，该模块化器将建筑物的设计细分为多个模块和单元，使得这些模块和单元的大小适于制造和装运。例如，根据交通部的规定，公共道路上卡车承载的最大尺寸是大约六十英尺长、十五英尺宽以及十六英尺高，其中高度的测量是在将荷载放置到卡车上时从地面到荷载的顶部进行测量。模块化器1140逆向地将设计改造为适当大小的模块。由此，模块化器1140使得能够创建设计而无需考虑装运的问题，从而能够创建更多的房屋设计。
当前，逆向工程房屋设计通常由建筑师手工来完成，这可能是一个反复试验的冗长乏味的过程，其中建筑师会将设计通过手工制图或CAD程序分离成模块。为了解决这一问题，本发明实施方式的模块化器1140优选地包括优化器1142，该优化器对细分的过程进行优化。优化器1142将递归地对设计进行细分，通过改变所细分的模块和单元的方向和大小，提供在制造时具有最少数目的模块和单元的解决方案。这是由于利用具有最少数目的模块和单元进行制造、从而最小化制造成本的最优化解决方案的例子。此外，可以最小化装运所需卡车数量，从而降低装运成本。优选地可以以迭代方式执行细分，通过利用遗传算法来智能地改变每次迭代过程中的细分方法，从而允许优化器1142寻找最优解决方案。遗传算法在本领域中已知为一种从遗传学的生物学各方面所获得的基于规则的算法，其以试探性方式减少了“强力”或穷举方法的迭代。
实现该优化器的一种方法在图3a-3b中示出。转到图3a，优选地通过模型器1120生成设计的3D模型(执行块2000)(图5a和5b示出了例子3D模型10)。模型10可以被描述为3D CAD应用软件中已知的点和边的有序集合。首先确定该设计是否包含多块地板(判决2010)。如果是，则模块化器1140通过每块地板12将该设计进行细分(执行块2015)，从而将生成每块地板12的3D模型(执行块2017)(图5c中示出一个例子)。之后，优化器1142将针对每个生成的模型10执行其算法。对于每个3D模型10，优化器1142确定模型10的整体封装14(执行块2020)。封装14是模块10在整个三维上的最大范围，由此生成矩形形状，如图5d所示。可以通过检查3D模型10中的每个点并记录每个方向上的最大和最小点来确定该封装14。封装14用作将模型10细分为模块16和单元的边界，如图5e所示。
如果封装14的大小合适，即如果封装14的尺寸小于用于装运模块16的最大尺寸(判断块2030)，则优化过程结束(结束块2500)。如果不是如此，则转向图3b，模块10必须要被细分。选择产品封装的边E，确定细分过程的方向D(执行块2040)。当从边E向模型10的主体进行细分时，通过边E确定方向D。可以利用可替代的多种方法完成对边E的选择，包括：
(1)在执行块2040之前由用户选择边E。当边由用户选择时，则细分过程根据该边导出初始方向，并根据该方向将整个模型10模块化；
(2)随机选择边E。当随机选择该边时，随着每次细分都可能改变方向，以使得模块10在多个方向上被模块化。当随机选择该边时，优化器1142可以产生多种结果，可以从这些结果中选择优化方案；以及
(3)本领域的一个普通技术人员可以理解，可以通过遗传算法选择边E。优化器1142可以产生一系列结果，可以从这些结果中选择优化方案。根据该优化方案的方向和边信息以及用于选择断点的方法(执行块2060)可以稍作改变以产生其他结果，根据这些结果，用户可以选择模块化方案。
一旦选择了边E和方向D，就可以将来自3D模型10中的所有点加载到优化器1142中(执行块2050)。优化器1142之后从模型10中的所有点中选择断点以便限定模块封装18(执行块2060)。可以以替代的多种方法选择该点，这些替代的方法包括图4a-4c中示出的方法。
转到图4a，示出选择断点的一种方法(执行块2060)。优化器1142以随机的顺序预定所有这些点(执行块2200)，并以迭代的方式选择每个点(执行块2210)以便测试这些点与边E的距离d1(执行块2220)。当优化器1140检查每个点时，它会找到与边E距离最远但是仍在装运模块16所允许的最大限度之内的一个点(判断块2230)。将该点用作断点(执行块2290)。当所评估的点不满足该标准时，则会检查下一个点(判断块2250，执行块2280)。
转到图4b，示出选择断点(执行块2260)的一个替代方法。优化器1142按照与初始边E接近度的顺序预定所有这些点(执行块2300)，并以迭代的方式选择每个点(执行块2310)以便测试该点与边E的距离d1(执行块2320)。当优化器1142检查每个点时，它会找到与边E距离最远但是仍在装运模块16所允许的最大限度之内的一个点(判断块2330)。将该点用作断点(执行块2390)。当所评估的点不满足该标准时，则会检查下一个点(判断块2350，执行块2380)。
转到图4c，示出选择断点(执行块2060)的另一替代方法。优化器1142按照与初始边E接近度的顺序预定所有点(执行块2400)，并根据来自遗传算法的指令选择点n(执行块2410)。测量该点n与边E的距离(执行块2420)。当该距离大于装运模块16所允许的最大长度时(判断块2430)，则优化器1142将停止处理(结束块2440)。当该距离小于装运模块16所允许的最大长度时，则将该点n用作断点b(执行块2490)。
一旦选择了断点b(执行块2060)，则会将该断点用于建立模块16的封装。模块封装18为3D矩形，其具有边E和通过所选断点b的平行边(执行块2090)。将该封装18从产品封装14和3D模型10中减去(执行块2100)。则3D模型10的剩余部分将用作新的产品封装14和3D模型10(执行块2120)。3D模型10中被减去并包含在模块封装18中的部分然后将作为细分的模块16由模块化器1140存储(执行块2110)。重复执行块2040到2120直到剩余的产品封装14和3D模型10都在装运模块16所允许的最大尺寸之内。
可以重复执行整个过程并收集所有结果。在固定的迭代次数之后，可以选择具有最小数目的模块的迭代作为最优模块化方案。在一种实现方法中，上述算法可以利用C++或Visual Basic开发作为AutoCAD/ADT的插件程序。
转到图2b，设计系统1100还包括说明生成器1150，该生成器优选地以数据文件或数据库记录的形式生成各个细节，这些数据文件或数据库记录此处可以称为用于实现该设计的“建筑物说明文件”1215(见图6)。这些细节包括设计的几何形状，包括窗户和门开口的位置和大小。这些细节还包括对于管道和电力所允许的固定设备以及每个表面的终结处，这些表面例如是墙壁、地板和天花板。如上所述，建筑物说明文件1215可以由3D建模软件读取以便生成该设计的完整的3D模型，用于建筑上的检查和生成CNC代码。建筑物说明文件1215存储在图6示出的建筑物模型管理器1200的建筑物模型数据库1210中。在一种实现方法中，建筑物说明文件1215会利用存储了建筑物的综合描述的hsbCAD开发的已有格式，包括多个选项、利用AutoCAD文件以及附加的所有权数据文件。
在模块化器1140已经创建了多个模型16(见图5e)之后，就需要生成用于跨经多个模块16的管道设备、电力、固定设备和管道系统的连接件的详细目录。说明生成器1150可以生成包含连接件信息的制造细节的计划，这些制造细节包括，例如管道系统1152，管道设备1154、电力1156以及固定设备1158。也可以包括其他内容1159。管道系统1152计划包括输送管和扩散管的厍存，作为用于进行制造的指令。可以生成输送管尺寸和长度的单页纸作为用于进行制造的指令，如CNC代码。管道设备计划1154可以包括管道设备部件和管长度的详细目录用作进行制造的指令，如CNC代码。电力计划1156可以包括电插座和开关、线管长度和接头以及总线路长度的详细目录用作进行制造的指令。也可以计算出线路独立的长度并记录在单页纸中用作进行制造的指令。在一种实现方法中，说明生成器1150也可以利用C++或Visual Basic开发作为AutoCAD/ADT的插件程序。说明生成器1150内生成的组件可以用将在下面描述并在图7中示出的MRP 1350内的部件号码进行标记。
转到图6，示出建筑物模型管理器1200的实现方法。建筑物模型管理器1200包括建筑物模型数据库1210和存储用户的选项表1056的数据库1220。建筑物模型数据库1210包括由设计系统1100的说明生成器1150生成的建筑物说明文件，并向模型器1120和/或用户界面1054提供所需数据以便构建3D模型。建筑物说明文件1215还提供用于生成CNC代码的信息。
在一种实现方法中，建筑物模型数据库1210和存储选项表1056的数据库1220可以利用标准数据库方法和系统(如微软的Access)实现。如上所述，建筑物说明文件1215利用存储了建筑物综合描述的hsbCAD所开发的现有格式，包括多个选项、利用AutoCAD文件和附加的所有权数据文件。由于这些文件可能有几兆字节大小，当经由网络发送这些文件时，优选地是使用标准的压缩系统。用户选择表1056根据由Systemacasa使用的现有文件格式来实现，优选地是基于可扩展标记语言(“XML”)的文件格式。
转到图7，示出制造系统1300的实现。制造系统1300包括制造资源计划(“MRP”)和供应链管理(“SCM”)1350组件。这些组件管理建筑物组件的材料详细目录，这些组件可由设计系统1100访问以便确认详细目录和成本，并且可由用户界面1054访问以便向用户提供成本和详细目录信息。如上所述，MRP和SCM 1350也可以作为并可作为针对所有制造活动进行清理-建造(clearing-building)及授权的代理者。在一种实现方法中，利用商业上可获得的企业资源计划应用程序(如Macola和SAP)实现用于MRP和SCM 1350的软件。通过使用调度和生产管理应用程序如BCT出售的Preactor就可以扩展这些应用程序。由于MRP和SCM 1350与3D环境(如AutoCAD/ADT)中工作的组件通信，因此优选地是利用允许这些组件互相通信的程序。在一个优选的实施方式中，使用来自Aimasoft的产品，其允许基于AutoCAD的程序直接和Macola程序进行通信。
制造系统1300还包括具有用户界面的建筑检查模块1305。该模块将根据用户选项表1056的数据库1220加载用户选择表1056，并将该用户选择表1056与适当的建筑物说明文件1215相关联，建筑物说明文件1215可以从建筑物模块数据库1210加载以便创建建筑物设计完整的模型，优选地是3D模型。建筑师或工程师可以检查该设计和进行调整，并通过建筑检查模块1305的用户界面，利用设计系统1100中可获得的工具，如构架器1130或荷载测试器1135(见图2b)。建筑师或工程师然后可以打印完整的一组合同文档，用于向当地政府提交和进行建造。任何修改都可能需要在MRP之内重新分配资源。在一种实现方法中，3D模型可以由hsbCAD生成，可以利用C++或VBA、访问AutoCAD的应用编程接口(“API”)实现建筑检查模块1305。
如上所述，生成指令以便制造所设计的建筑物的组件。制造系统1300包括代码生成器1310，该代码生成器根据来自设计系统1100/建筑物模型管理器1200的建筑物说明文件1215和来自MRP和SCM 1350的信息生成指令。代码生成器1310优选地以数据文件的形式生成CNC代码。在优选的实施方式中，在制造系统1300中针对每个机器工具生成CNC代码，并建立CNC代码与每个机器工具的映射关系。这些指令优选地包括对于每个制造的部件在建筑物设计中所处位置的可视化描述。该可视化描述可以包括一系列矢量图形图像和/或查找表，这些查找表将每个部件与一个或多个图像中的X-Y坐标相关联。可以在一种实现方法中使用商业上的CNC代码生成器，例如hsbCAD。一些CNC代码生成器简单地从AutoCAD生成CNC代码或从如IGES或DXF的文件格式生成CNC代码。
制造系统1300还包括标识(“ID”)生成器1320，该标识生成器针对建筑物单元和组件的每一个生成如条形码或射频ID(“RFID”)的ID。优选地，ID生成器1310将生成ID以便向制造系统1300中使用的特定机器工具发送，用于打印/生产并进行标记。对于机器工具不产生ID的情况或者对于涉及人工裁切情况下诸如布线的单元，可以将该ID发送到处于适当位置的ID生成器用于放置在该单元上。在条形码ID的情况下，生成器可以是打印机。对于RFID的情况，生成器可以是产生RFID标签的机器。
制造系统1300可以包括多个机器工具和/或装配线1340阵列，每个都包括一个或多个机器工具或工作站，并且每个都被配置为制造建筑物的一个或多个组件，如木梁或钢梁、清水墙、输送管等等。这些装配线1340可以由生产管理器1330控制。生产管理器1330管理装配线1340中的机器工具、控制由代码生成器1310生成的代码(如CNC代码)并将这些代码发布给适当的机器工具。生产管理器1330被配置为接收任意数量的不同的指令集(例如不同的CNC代码文件)，生产管理器1330本质上作为可编程逻辑控制器，能够根据由设计系统1100和建筑物模型管理器1200提供的信息，提供用于制造多个建筑物设计的组件、模块和单元的指令。优选地，生产管理器1330和MRP 1350进行通信以便协调调度和资源。
制造系统1300还包括制造优化器1345，该制造优化器将优化建筑物组件的安排，以便将裁切时间和材料最小化。例如优化器1345可以将多块地毯的安排优化为一条标准宽度的地毯卷。在该步骤中，可能会将独立的墙壁单元与单块的墙壁相组合，以便优化对材料的处理。
在使用条形码的情况下，制造系统1300还包括扫描器，如工人使用手持式扫描器(未示出)来扫描建筑物单元和部件以便调用其描述和装配指令。制造系统1300还包括ID代理服务器1360，如条形码代理服务器，该代理服务器提供了手持式扫描器(未示出)和MRP 1350之间的通信桥梁以便更新详细目录状态和模块的完成状态。ID代理服务器1360还可以与生产管理器1330进行通信，以便请求获得有关建筑物模块或单元中部件位置的信息。ID代理服务器1360可以通过因特网访问，从而允许不在该地点的用户(如装配建筑物的建筑合同方)使用相似的扫描设备扫描建造地点的组件并请求获得有助于建筑物装配的信息和示图。在一种实现方法中，使用Scanco条形码产品。在使用RFID的情况下，利用适当的RFID设备来标识部件和位置，ID代理服务器1360支持RFID技术。
系统1000的一个优点是系统1000可以针对顾客建筑物设计来构建预制组件，而不需要对装配线或装配线的布局进行重大改动。可以将针对建筑物的顾客设计输入到设计系统1100中，设计系统1100将该设计的细节输入到制造系统1300中，以便根据该设计构建用于装配的适当组件。
由此，对投资预制房屋的消费者可以选择顾客设计，这和由制造商提供有限的选择相反，却仍能够保持投资预制建筑物的经济利益。
在前述说明中，已经参照本发明的具体实施方式对本发明进行了描述。然而很明显，不脱离本发明主要的构思和范围可以对本发明进行各种修改和改变。例如，阅读者可以理解，这里描述的处理动作的特定顺序和组合仅为示例性的，本发明可以使用不同的或附加的处理动作或者处理动作不同的组合或排序来执行。例如，本发明尤其适用于涉及预制建筑物的应用，但也能够一般性地用于涉及预制结构的任何设计。作为另一个例子，一个实施方式的每个特征都可以与其他实施方式中示出的其他特征相结合或者搭配。此外，很明显可以根据需要增加或者减少特征。因此，本发明只受所附权利要求和其等同方案的限制。

Claims (31)

1.一种用于制造顾客定制的预制建筑物的系统，包括：
具有指令序列的计算机可用介质，当处理器执行该指令序列时，使得所述处理器执行包括如下处理的过程：接收顾客定制的建筑物的说明，该说明标识出用于所述建筑物的组件以及所述组件的尺寸，将用于预制的所述说明模块化为满足整体长度、宽度和高度限制的模块，以及对该模块化进行优化；
可编程制造系统控制器，与所述计算机可用介质相连接并被配置为生成用于制造所述优化的模块的指令，所述优化的模块具有在由所述计算机可用介质接收的所述说明中进行了标识的多个组件；以及
一组装配线机器工具，连接到所述可编程制造控制器，所述装配线机器工具被配置为执行由所述可编程制造控制器生成的所述指令，用于构建具有所述指定的多个组件的所述优化的模块。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述在所述过程中对模块化进行优化还包括：
根据所述说明生成3D模型；
当存在多块地板时，通过每块地板将所述模型细分为多个模块；以及
对每块地板模块化，使得创建最小数量的模块。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述对每块地板进行模块化包括建立一个或多个断点。
4.根据权利要求1所述的系统，其中在所述过程中对模块化进行优化还包括遗传算法。
5.根据权利要求1所述的系统，其中在所述过程中对模块化进行优化是智能迭代过程。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述设计系统连接的用户界面，该界面被配置为允许用户创建所述说明。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述用户界面为所述用户提供选项用于建立针对所述顾客定制的预制建筑物的设计。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述用于顾客定制的预制建筑物的设计包括顾客定制的预制建筑物的几何形状。
9.根据权利要求6所述的系统，其中所述用户界面包括可视化地提供3D模型的程序。
10.根据权利要求6所述的系统，其中所述用户界面是基于环球网的用户界面。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述一组装配线机器工具支持CNC代码。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述一组装配线机器工具以可编程阵列的形式进行排列。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述建筑物是住宅房屋。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述建筑物是商用建筑物。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述过程还包括对所述说明进行荷载测试。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述过程还包括基于所述说明生成3D模型。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述整体长度、宽度和高度的限制符合大约六十英尺长、十五英尺宽和十六英尺高的封装，其中在所述封装放置在卡车上时，从地面到所述封装的顶部测量所述高度。
18.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述可编程制造系统控制器连接的制造资源系统，所述制造资源系统被配置为管理用于制造所述模块的组件的详细目录。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述过程还包括生成针对所述说明的构架细节。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述指令是CNC代码。
21.一种用于制造多个顾客预制建筑物的方法，包括如下步骤：
提供图形用户界面，该界面允许多个用户中的每个用户创建预制建筑物的顾客设计，其中由一个用户创建的一个设计与另一用户创建的另一设计不同；
针对由所述多个用户创建的每个顾客设计生成说明，该说明标识出该顾客设计中针对所述预制建筑物的组件以及所述组件的尺寸；
将每个说明模块化为满足整体长度、宽度和高度限制的模块；
优化所述模块化过程；
针对每个说明的每个模块生成一组指令，其中每组指令包括针对制造所述模块所需的多个机器工具中每个工具特定的指令；
将所述生成的CNC数据输入控制器，所述控制器控制所述多个机器工具并将所述CNC数据发布给所述对应的机器工具；
利用所述多个机器工具制造每个模块；以及
将每个模块进行封装用于装运到将建造顾客预制建筑物的地点。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括如下步骤：
在所述用户创建其设计后，稍后向每个用户返回制造所述顾客预制建筑物大致的成本。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述优化步骤包括如下步骤：
根据每个说明生成3D模型；
当存在多块地板时，通过每块地板将所述模型细分为多个模块；以及
对每块地板模块化，使得创建最小数量的模块。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述优化步骤包括遗传算法。
25.根据权利要求21所述的方法，其中所述优化步骤包括智能迭代过程。
26.根据权利要求21所述的方法，还包括如下步骤：
管理用于建造所述模块所需组件的详细目录。
27.根据权利要求21所述的方法，其中所述针对制造所述模块所需的多个机器工具中每个工具特定的指令包括CNC数据。
28.根据权利要求21所述的方法，其中所述生成所述说明的步骤包括如下步骤：
生成管道设备计划；
生成管道系统计划；
生成电力计划；以及
生成固定设备计划。
29.根据权利要求21所述的方法，其中所述生成所述说明还包括如下步骤：
生成用于所述顾客预制建筑物的构架细节。
30.根据权利要求21所述的方法，还包括如下步骤：
测试每个说明的所述荷载。
31.根据权利要求21所述的方法，还包括如下步骤：
针对每个说明生成3D模型。
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