123
PSZ 19:16 (Pind. 1/97) UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA BORANG PENGESAHAN STATUS TESIS JUDUL : SIMULATION OF INDUSTRIALISED BUILDING SYSTEM COMPONENTS PRODUCTION SESI PENGAJIAN : 2005 / 2006 Saya NG SOON CHING (HURUF BESAR) mengaku membenarkan tesis (PSM/Sarjana/Doktor Falsafah)* ini disimpan di Perpusta kaan Universiti Teknologi Malaysia dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut: 1. Tesis adalah hakmilik Universiti Teknologi Malaysia. 2. Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dibenarkan membuat salinan untuk t ujuan pengajian sahaja. 3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran an tara institusi pengajian tinggi. 4. ** Sila tanda ( √ ) SULIT (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau kepentingan Malaysia seperti yang termaktud di dalam AKTA RAHSIA RASMI 1972) TERHAD (Mengandungi maklumat yang TERHAD yang telah ditentukan oleh organisasi/badan di mana penyelidikan dijalankan) TIDAK TERHAD Disahkan oleh (TANDATANGAN PENULIS) (TANDATANGAN PENYELIA) Alamat Tetap: PROF. MADYA DR. ABDUL KADIR 1291, JALAN BESAR, MARSONO SUNGAI BAKAP, Nama Penyelia 14200 SUNGAI JAWI. Tarikh: April 2006 Tarikh: April 2006 CATATAN: * Potong yang tidak berkenaan. ** Jika tesis ini SULIT atau TERHAD, sila lampirkan surat daripada piha k berkuasa/organisasi berkenaan dengan menyatakan sekali sebab dan tempoh tesis ini perlu dikelaskan se bagai SULIT atau TERHAD. Tesis dimaksudkan sebagai tesis bagi ijazah Doktor Falsafah dan Sarjan a secara penyelidikan, atau disertai bagi pengajian secara kerja kursus dan penyelidikan, atau

Ibs Production

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Ibs Production

PSZ 19:16 (Pind. 1/97)

UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA

BORANG PENGESAHAN STATUS TESIS♦

JUDUL : SIMULATION OF INDUSTRIALISED BUILDING SYSTEMCOMPONENTS   PRODUCTION

SESI PENGAJIAN :      2005      /     2006   

SayaNG SOON CHING(HURUF BESAR)

mengaku membenarkan tesis (PSM/Sarjana/Doktor Falsafah)* ini disimpan di PerpustakaanUniversiti Teknologi Malaysia dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut:

1. Tesis adalah hakmilik Universiti Teknologi Malaysia.2. Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dibenarkan membuat salinan untuk tujuan

pengajian sahaja.3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran antara institusi

pengajian tinggi.4. ** Sila tanda ( √ )

SULIT (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan ataukepentingan Malaysia seperti yang termaktud di dalamAKTA RAHSIA RASMI 1972)

√ TERHAD          (Mengandungi maklumat yang TERHAD yang telah ditentukan olehorganisasi/badan di mana penyelidikan dijalankan)

TIDAK TERHAD

Disahkan oleh

(TANDATANGAN PENULIS) (TANDATANGAN PENYELIA)

Alamat Tetap:PROF.  MADYA DR. ABDUL KADIR

1291, JALAN BESAR, MARSONOSUNGAI BAKAP, Nama Penyelia

14200 SUNGAI JAWI.

Tarikh: April 2006 Tarikh: April 2006

CATATAN: * Potong yang tidak berkenaan.**   Jika  tesis  ini  SULIT  atau  TERHAD,  sila  lampirkan  surat  daripada  pihak  berkuasa/organisasi

berkenaan dengan menyatakan sekali sebab dan tempoh tesis ini perlu dikelaskan sebagai SULITatau TERHAD.

♦   Tesis  dimaksudkan  sebagai  tesis  bagi  ijazah  Doktor  Falsafah  dan  Sarjana  secara  penyelidikan,atau  disertai  bagi  pengajian  secara  kerja  kursus  dan  penyelidikan,  atau  Laporan  Projek  SarjanaMuda (PSM).

Page 2: Ibs Production

Status Declaration Letter

Date : April, 2006

LibrarianPerpustakaan Sultanah ZanariahUTM, SkudaiJohor

Sir,

CLASSIFICATION OF THESIS AS RESTRICTED

SIMULATION OF INDUSTRIALISED BUILDING SYSTEMCOMPONENTS PRODUCTION

NG SOON CHING

Please  be  informed  that  the  above  mentioned  thesis  entitled  “SIMULATION  OFINDUSTRIALISED   BUILDING   SYSTEM   COMPONENTS   PRODUCTION”   beclassified as RESTRICTED for a period of three (3) years from the date of this letter.The reasons for this classification are

(i) COMMERCIALIZATION OF RESEARCH PRODUCT(ii) NEGOTIATION  STAGE  WITH  UTSB  SDN.  BHD.  AS  BUSINESS

CONSULTANT(iii) NICHE  IBS  PRODUCT  COMPONENTS  ARE  WAITING  TO  BE

MANUFACTURED

Thank you.

Sincerely yours,

ASSOC. PROF. DR. ABDUL KADIR MARSONOM46-23807-5531606013-7257737

“We hereby declare that I have read this project and in my opinion this project is

Page 3: Ibs Production

sufficient in terms of scope and quality for the award of the degree of Master of Science

(Construction Management) by taught course.”

Signature : ………………………………………

Name of Supervisor I : ASSOC. PROF. DR. ABDUL KADIR

MARSONO

Date : April 2006

Signature : ………………………………………

Name of Supervisor II   : DR. MASINE MD TAP

Date : April 2006

Signature : ………………………………………

Name of Supervisor III : ASSOC. PROF. DR. AHMAD MAHIR

MAKHTAR

Date : April 2006

SIMULATION OF INDUSTRIALISED BUILDING SYSTEM

COMPONENTS PRODUCTION

NG SOON CHING

Page 4: Ibs Production

A project report submitted in partial fulfillment of the

requirements for the award of the Degree of

Master of Science (Construction Management)

Faculty of Civil Engineering

Universiti Teknologi Malaysia

APRIL 2006

“I  declared  that  this  project  report  entitled  “Simulation  of  Industrialised  Building

System Components Production” is the result of my own research expect as cited in

references. This report has not been accepted for any degree and is not concurrently

submitted in candidature of any degree”.

Page 5: Ibs Production

Signature : ……………………

Name : NG SOON CHING

Date : APRIL 2006

To my beloved family and fiancée

ACKNOWLEDGEMENT

Page 6: Ibs Production

I  would  like  to  express  my  deepest  gratitude  to  my  supervisor,  Associate

Professor  Dr.  Abdul  Kadir  Marsono,  for  his  enthusiastic  assistance  and  guidance

throughout the work.  His admirable endeavor on the front line of education and research

work is gratefully appreciated.  It is indeed to work with such a dedicated lecturer and

researcher.

Special  thanks  are  due  to  Dr.  Masine  Md  Tap  and  Associate  Professor  Dr.

Ahmad Mahir Makhtar for their ideas and helps. Besides, I would like to acknowledge

the helps of everyone that contributing to the success of this study either directly or

indirectly.

Finally, appreciation is also acknowledged to my family and fiancée for their

moral supports and concerns.

ABSTRACT

The  construction  of  IBS  building  starts  with  the  production  of  the  IBS

components  and  the  production  process  is  the  main  activity  concern  in  the  IBS

production plant. Having an optimum production line to manufacture the required IBS

elements  within  targeted  time  and  limited  number  of  reusable  steel  mould  is  very

important.  In  this  study,  workstation  organization  method  has  been  adopted  in  the

production of IBS beam and column. Witness 2001 simulation software has been used

to  model  and  simulate  the  most  optimum  production  line  set  up. Basically,  two

production lines set up have been proposed to complete the production of IBS beam and

column between two and three months time with limited number of reusable steel mould

to supply for the construction of medium size single storey IBS housing project ranging

from 100 to 300 units. A contingency production line set up which able to complete the

production of required IBS components within a month time with increased number of

Page 7: Ibs Production

reusable steel mould has also been proposed. Number of resources such as workstation,

tool, storage area and labour has been determined from the proposal. The proposed

production line can be applied in the planning and cost estimating of IBS production

plant set up.

ABSTRAK

Pembinaan  IBS  bermula  daripada  operasi  pembuatan  komponen  IBS  di  loji.

Susunatur dan talian pengeluaran yang optima di sesebuah loji adalah penting dalam

menghasilkan komponen IBS dalam masa yang tertentu serta dengan bilangan acuan

yang  terhad.  Dalam  kajian  ini,  kaedah  pembuatan  yang  diaplikasikan  ialah  kaedah

pengkhususan  dan  jumlah  bilangan  komponen  IBS  yang  perlu  dihasilkan  adalah

berdasarkan  projek  sederhana  dalam  lingkungan  100  hingga  300  rumah  satu  tingkat

yang menggunakan komponen IBS sepenuhnya dalam pembinaan. Perisian komputer

Witness 2001 telah digunakan untuk kerja memodel dan simulasi untuk menentukan

talian  pengeluaran  yang  optima.  Terdapat  dua  cadangan  talian  pengeluaran  yang

berupaya untuk menghasilkan bilangan komponan rasuk dan tiang IBS dengan bilangan

acuan yang terhad dalam masa dua dan tiga bulan untuk memenuhi keperluan projek

sederhana. Selain itu, talian pengeluaran yang dapat menghasilkan komponen IBS yang

diperlukan dalam masa satu bulan dengan peningkatan bilangan acuan turut dicadangkan.

Bilangan  mesin,  peralatan,  tenaga  perkerja  dan  tempat  simpanan  sementara  turut

ditentukan   berdasarkan   talian   pengeluaran   yang   dicadangkan.   Perancangan   dan

penganggaran kos penubuhan loji pembuatan komponen IBS dilakukan berlandaskan

cadangan talian pengeluaran tersebut.

Page 8: Ibs Production

TABLE OF CONTENTS

CHAPTER ITEM PAGE

TITLE i

DECLARATION ii

DEDICATION iii

ACKNOWLEDGEMENT iv

ABTRACT v

ABSTRAK vi

TABLE OF CONTENTS vii

LIST OF TABLES xii

LIST OF FIGURES xiv

LIST OF APPENDICES xvi

CHAPTER 1 INTRODUCTION 1

1.1 Introduction 1

1.2 Problem Statement 3

1.3 Aims and Objectives of Study 3

1.4 Scope of Study 4

1.5 Importance of Study 5

CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW 6

2.1 Introduction 6

2.2 Precast Building System in Malaysia 7

2.2.1 Barriers to the Adoption of IBS

in Malaysia 8

2.2.2 Government and CIDB Initiative 10

Page 9: Ibs Production

2.3 Types of IBS System 11

2.3.1 Essential Characteristic of IBS 15

2.3.1.1 Closed System 16

2.3.1.2 Open System 17

2.3.1.3 Modular Coordination 17

2.3.1.4 Standardisation and

Tolerances 18

2.3.1.5 Mass Production 19

2.3.1.6 Specialisation 19

2.3.1.7 Good Organisation 19

2.3.1.8 Integration 20

2.3.1.9 Production Facility 20

2.3.1.10  Transportation 20

2.3.1.11  Equipment at Site 21

2.3.2 Benefits of IBS Component 21

2.3.2.1 High Quality and Aesthetical

Value of Products 21

2.3.2.2 Cleaner and Safer

Construction Site 22

2.3.2.3 Faster Construction 22

2.3.2.4 Greater Unobstructed Span 22

2.3.2.5 Lower Total Construction

Cost 23

2.4 Production of IBS Element 23

2.4.1 Principle of IBS Production Planning 24

2.4.2 IBS Components Production Process 25

2.4.2.1 Reinforcement Fabrication 25

2.4.2.2 Mould Assembly 26

2.2.4.3 Placing and Compaction 26

2.2.4.4 Stripping and Demoulding 28

2.2.4.5 In-process Checks 28

2.2.4.6 Lifting and Handling 30

2.4.3 Casting Technique 30

2.4.3.1 Wet Casting 30

2.4.3.2 Flat Casting 31

Page 10: Ibs Production

2.4.3.3 Gang Casting 32

2.4.3.4 Stack Casting 32

2.4.3.5 Battery Casting 33

2.5 Prefabrication Plant 34

2.5.1 Types of Prefabrication Plant 34

2.5.1.1 Permanent Plant 35

2.5.1.2 Field Plant 36

2.5.1.3 Fabrication on Building

Site 37

2.5.2 Design of Plant Facilities 39

2.5.3 Plant Layout Design 40

2.5.4 General Layout Pattern 42

2.6 Work Organisation 44

2.6.1 All-purpose Team Method 44

2.6.2 Workstation Method 45

2.7 Simulation Overview 47

CHAPTER 3 METHODOLOGY 49

3.1 Introduction 49

3.2 Data Collection 50

3.2.1 Production Time 50

3.2.1.1 Preparation Stage 51

3.2.1.2 Casting Stage 52

3.2.1.3 Inventory Stage 52

3.2.2 Number of IBS Components 53

3.2.3 IBS Production Plant 54

3.3 Modeling and Simulation 55

3.4 Data Analysis and Discussion 56

3.5 Research Methodology Flowchart 57

CHAPTER 4 DATA AND RESULTS 58

4.1 Introduction 58

Page 11: Ibs Production

4.2 Precast Plant Layout 59

4.3 Activity Duration and Resources 59

4.3.1  Parts Preparation 60

4.3.2  Fixing of Reinforcement Bars 61

4.3.3  Degreasing 62

4.3.4  Concreting 62

4.3.5  Demoulding and Inspection 63

4.3.6  Cleaning and Reassembling of Mould 63

4.4 IBS Beam and Column Required 63

4.5 Working Time and Constraint 65

4.6 Modeling 66

4.6.1  IBS Production Modeling 72

4.7 Results 74

4.7.1  Two Months Production Time 75

4.7.2  Three Months Production Time 76

4.7.3  Contingency Plan 77

CHAPTER 5 DISCUSSION 78

5.1 Introduction 78

5.2 Discussion 79

5.2.1  Time 79

5.2.2  Resources 81

5.2.3  Inventory Storage Area 87

5.3 Contingency Plan 89

5.3.1  Time 90

5.3.2  Resources 91

5.3.3  Inventory Storage Area 94

CHAPTER 5 CONCLUSION AND RECOMMENDATION 96

6.1 Conclusion 96

6.2 Recommendation 97

Page 12: Ibs Production

REFERENCES 98

Appendix A – C3 100 - 105

LIST OF TABLES

TABLE NO. TITLE PAGE

2.1 Building system classification according to relative

weight of component 12

4.1 Parts Preparation Time 61

4.2 The Duration of Every Activity 64

4.3 Total Amount of IBS Element 65

4.4 Effective Working Hour 65

4.5 Number of Steel Mould Available 66

4.6 Part Detail 69

4.7 Buffer Detail 70

4.8 Conveyor Detail 71

4.9 Machine / Workstation Detail 72

4.10 Two Months Production Resources and Time 75

4.11 Three Months Production Resources and Time 76

4.12 Contingency Plan Resources and Time 77

5.1 Two Months Targeted Production Time 80

5.2 Three Months Targeted Production Time 81

5.3 Two Months Beam Production Line Resources 82

5.4 Two Months Column Production Line Resources 83

5.5 Three Months Beam Production Line Resources 83

Page 13: Ibs Production

5.6 Three Two Months Column Production Line Resources 84

5.7 Two Months Production Line Overall Resources 85

5.8 Three Months Production Line Overall Resources 86

5.9 Storage Area Required for Two Months Production Line 88

5.10 Storage Area Required for Three Months Production Line 88

5.11 One Month Targeted Production Time 90

5.12 One Month Beam Production Line Resources 91

5.13 One Month Column Production Line Resources 92

5.14 One Month Production Line Overall Resources 93

5.15 Storage Area Required for One Month Production Line 94

LIST OF FIGURES

FIGURE NO. TITLE PAGE

2.1 Industrial Hall 13

2.2 Panel system solutions applied to a typical 14

residential building

(a) room-size slabs on cross walls

(b) modular slabs on cross walls

(c) modular slabs on exterior walls

(d) slabs on beams and columns

2.3 Arrangement of box units into position onsite 15

2.4 Main stages of concrete flow through a prefabrication 40

plant

2.5 (a) Concrete centre, production area and storage area 43

in direct continuation

Page 14: Ibs Production

(b) Common concrete centre curing chamber and storage

area for two departments

2.6 Production with all-purpose team method (two teams) 45

2.7 Production with workstation method (three shifts) 46

3.1 Production Stage 51

3.2 Single Storey 100% IBS House Drawing 53

3.3 Witness 2001 Software Start Up Window 56

3.4 Research Flowchart 57

4.1 IBS Precast Plant Layout 59

4.2 (a) Part Element 67

(b) Buffers Element

(c)  Integer

(d) Conveyor Element

(e) Machine Element

4.3 Part Detail Dialog Box 68

4.4 Buffer Detail Dialog Box 69

4.5 Conveyor Detail Dialog Box 70

4.6 Machine / Workstation Detail Dialog Box 71

4.7 Dialog Box of Integer 72

LIST OF APPENDICES

APPENDIX TITLE PAGE

A Production Line Modeling 101

B Production Line Modeling (Run) 102

C1 One Month Production Line Set Up 103

Page 15: Ibs Production

C2 Two Months Production Line Set Up 104

C3 Three Months Production Line Set Up 105

CHAPTER 1

INTRODUCTION

1.1 Introduction

Housing is a major concern for all people in every corner of the world as the well

being of a country is reflected in its people enjoying a certain standard of living. With

the  increasing  number  of  population  in  Malaysia,  the  government  housing  policy  is

geared toward meeting the objective of ensuring access to adequate and decent shelter to

all  citizens,  particularly  the  low-income  groups.  In  implementing  this  policy,  the

quantitative and qualitative aspects of housing development are taken into account.

Therefore, Industrialised Building System (IBS) is the best method and solution

to fulfill the government policy. IBS which enables off-site prefabricated or precast

building  components  manufactured  at  factories  will  enable  cost  saving  and  quality

improvement through construction standardisation and reduction of labour intensity. On

top of that, minimal wastage, less site material, a cleaner and neater environment as well

as superior quality controlled will lead to lower total construction costs. Mass production

and shorter construction time are the additional points in helping the government to

Page 16: Ibs Production

achieve its housing policy. There are numerous of advantages of using IBS method in

construction to the contractor as well as the end user if it is proper planned and effective

management in its implementation.

IBS is not new in the Malaysian construction industry, particularly the usage of

steel structures and precast concrete for the construction of bridges, drains and other

infrastructure projects. The success of precast, steel and hybrid construction contributed

to the rapid creation of numerous beautiful and quality structures particularly during

the1995-1998 period. These include the construction of the Bukit Jalil Sports Complex

and  Games  Village,  the  Petronas  Twin  Towers  and  the  LRT  lines  and  tunnels.

Nevertheless, the usage of IBS in housing project is still very low if compared to the

conventional method.

The heart of IBS construction starts with the production of the components by

the precaster. In fact, it is a high risk investment for the precaster to venture in producing

IBS components due to large capital IBS precast plant set up cost and the instability of

construction demand. Hence, it is very challenging as the precasters compete among

themselves for business opportunities, technology and quality in production and market

reputation.  They  have  to  maintain  a  good  reputation  in  the  market  by  fulfilling  the

requirements  and  specifications  set  by  the  client  in  terms  of  cost,  quality,  time  and

consultation. Therefore, a highly structured planning and operation system is required to

manage  the  production  of  IBS  components  in  order  to  optimize  the  profit  and

productivity as well as to survive in the global market.

1.2 Problem Statement

IBS components such as beam and column are produced in the precast plant with

superior quality control and supervision. There are a few important aspects that the

precaster needs to consider before venturing into this business. The precaster needs to

properly plan the layout of the precast plant, equipments and machineries needed, hiring

of skilled labours as well as general workers, having enough capital to run the operation

Page 17: Ibs Production

and so on. A good planning on resources will enable the precaster to meet the supply of

IBS elements to their client in time.

Basically,  there  are  two  alternatives  of  work  organization  available  for  the

production  of  IBS  component  which  are  all-purpose  team  method  and  workstation

method. The precaster has to carefully consider on which work organization method to

be applied in the production of IBS component as each of these work organizations has

their own advantages and disadvantages. However, the appropriateness and efficiency of

these two work organization methods is highly depends on the volume of production,

number of workers engaged, facilities used and time.

1.3 Aim  and Objectives of Study

The aim of this study is to propose the set up of IBS production line and the

number of resources required in the production line set up. This study concentrates on

the  management  of  IBS  components  production  in  the  precast  plant  by  adopting

workstation organizations method.

There are three specific objectives of this master project:

(i) To  propose  the  optimum  production  line  set  up  to  manufacture  the

amount  of  IBS  beam  and  column  required  for  the  construction  of  a

medium size single storey IBS housing project within two months and

three months time and with limited number of reusable steel mould.

(ii) To propose a contingency production line set up to produce the amount of

IBS beam and column required for the construction of a medium size of

single  storey  IBS  housing  project  in  one  month  time  with  increased

number of reusable steel mould.

Page 18: Ibs Production

(iii) To determine the number of resources such as labour, machinery, tool

and storage area required in the proposed production line set up.

1.4 Scope of Study

The  scope  of  work  is  mainly  limited  to  the  production  of  IBS  components

namely beams and columns required for the construction of single storey IBS housing

project ranging from 100 to 300 units. The production process that highlighted in this

study begins from the preparation of parts until the curing process. Limited number of

reusable steel mould available during the production plant is the only constraint in the

production plant. The number of mould used for the production is 125 units for beam

and 75 units for column while the number of reusable steel mould increase to 300 units

for beam and 100 units for column for contingency plan.

The  number  of  workers  involved  and  the  time  used  to  produce  the  IBS

components were observed at the pilot plant and the time required was clocked using

stopwatch. The total amount of IBS components needed for this medium size single

storey IBS housing project  was  extracted  from a  100%  IBS  house.  There  are  some

assumptions made in this study such as the production will not be interrupted due to

machine breakdown, lack of labours and insufficient supply of raw materials or parts.

The  effective  working  hour  for  the  production  plant  is  six  hours  per  shift  and  the

production plant is operated in a minimum of one shift and maximum of three shifts per

day.

1.5 Importance of Study

The proposed production line suggested from this study can be applied in the

planning of IBS pilot plant set up. The cost of the production line can be calculated from

Page 19: Ibs Production

the  proposal  which  includes  the  number  of  workstations  or  machineries  as  well  as

labours required. This study also testifies that Witness 2001 simulation software can be

used in to model and simulate an optimum production line set up for IBS production.

CHAPTER 2

LITERATURE REVIEW

2.1 Introduction

Industrialised  Building  System  (IBS)  may  be  defined  as  building  systems  in

which structural components are manufactured in a factory, on or off site, transported

and  assembled  into  a  structure  with  minimal  additional  site  works  (Shaari,  2003).

Another definition by Lew et al (2003), IBS is a system in which concrete components,

prefabricated at site or in factory are assembled to form the structure with minimum in-

situ  construction.  Industrialised  System  means  to  build  on-site  with  elements  or

components produced by series in plant (Yousre et al, 2002). There is another definition

of  IBS  suggested  by  Trikha  (1999),  IBS  may  be  defined  in  which  all  building

components such as wall, floor slab, beam, column and staircase are mass produced

either in factory or at site under strict quality control and minimal site activities. All the

definitions  of  IBS  mentioned  about  the  prefabrication,  off-site  production  and  mass

production of building components. According to Richard (2005), industrialisation has

demonstrated a high capacity to reduce the costs, improve the quality and get complex

products available to the vast majority of people.

Page 20: Ibs Production

2.2 Precast Building System in Malaysia

Malaysia  first  experimented  with  the  idea  of  precast  was  in  early  1960’s.

Government  officers  and  subsequently  the  then  Minister  of  Housing  and  Local

Government  visited  several  European  countries  to  study  and  evaluate  their  precast

construction. All of them were impressed by the potential benefits of precast concrete

such as time and eventually cost saving, good quality control and potential transfer of

management as well as technical skills.

In 1964, the government has identified two pilot projects to try out the precast

construction. The first project was in Kuala Lumpur to construct a 7 blocks of 17 storey

flats and 4 blocks of 4 storey shop lots. The second pilot project was located in Penang

with the construction of 6 blocks of 17 storey flats and 3 blocks of 18 storey flats.

After  the  completion  of  these  two  pilot  projects,  an  evaluation  was  done  to

compare  the  advantages  and  disadvantages  between  the  IBS  with  the  conventional

systems. The comparisons were focused in terms of cost, speed of construction, labour

requirement and quality control.

According to Harun (1984), the first pilot project which located in Kuala Lumpur

was more expensive than the conventional system for about 8.1%. However, the other

pilot project that located in Penang was cheaper for approximately 2.6% compared to the

conventional system housing project completed around that time. In term of speed, both

pilot projects took 27 months to complete inclusive of the time taken in setting up of the

precast factories. The construction period was comparable to the fastest conventional

construction. From the evaluation of implementing IBS in these two pilot projects, it has

advantages in saving of time and materials involved in the erection of scaffoldings,

shorter  construction  time  and  the  construction  process  was  not  affected  by  weather

condition as the is no on-site concreting.

Page 21: Ibs Production

Precast construction enabled the saving 30% to 40% of labour requirement to

execute these two pilot projects compared to conventional practice. It has a great saving

of labour especially in the field of brick layers, plasterers and carpenters. In terms of

quality, the finished appearance of the buildings was of a much higher quality than that

achieved in comparable conventionally built low cost housing units. In particular, the

finish of interior walls was much superior to the finish achieved using cement-sand

hollow blocks.

2.2.1 Barriers to the Adoption of IBS in Malaysia

IBS is not new in the Malaysian construction industry, particularly the usage of

steel structures and precast concrete for the construction of bridges, drains and other

infrastructure projects. Nevertheless, the usage of IBS in the Malaysian building industry

is still very low if compared to the conventional methods. The construction industry has

been slow in adoption of IBS due to several reasons:

Wide swings in houses demand, high interest rate and cheap labour cost,

make it difficult to justify large capital investment. Contractors prefer to use

labour intensive conventional building system because it is far easier to lay

off workers during slack period.

Fully prefabricated construction system requires high construction precision.

Malaysian labour forces still lack of skilled workers. Many of foreign skilled

workers  had  left  the  country  after  the  widespread  crackdown  on  illegal

foreign workers in recent years. The new batches of foreign workers do not

possess the required skill and have to be retrained.

The  construction  industry  is  so  fragmented,  diverse  and  involves  many

parties.  Consensus  is  required  in  the  use  of  IBS  during  planning  stage.

Page 22: Ibs Production

However,  the  owners,  contractors  and  engineers  still  lack  of  scientific

information about the economic benefits of IBS.

Lack of research and development in the area of novel building system that

uses  local  materials.  Majorities  of  IBS  in  Malaysia  are  imported  from

developed  countries,  thus  driving  up  the  construction  cost.  Engineering

degrees in local universities seldom teach about the design and construction

of IBS.

The economic benefits of IBS are not well documented in Malaysia. Past

experiences indicated IBS is more expensive due to fierce competition from

conventional building system. Furthermore, there is an abundance of cheap

foreign workers in Malaysia.

The use of IBS in Japan and Sweden are so successful due to high quality and

high  productivity.  But,  in  Malaysia,  the  scenario  different,  most  projects

constructed with IBS were low quality and high construction cost.

Lack of incentive and promotion from government in the use of IBS. Many

architects and engineers still unaware of the basic element of IBS such as

modular coordination (MC).

2.2.2 Government and CIDB Initiative

The usage of IBS in building is still low in our country. From a survey conducted

by Construction Industry Development Board (CIDB) Malaysia, the usage level of IBS

in the local construction industry stands at only 15% (IBS Survey, 2003). The early

efforts of the Government to encourage the use of IBS in the construction sector has yet

to garner a good response and this sector is still practicing conventional construction

methods that have proven time and again to be wasteful, dangerous and messy.

The industry needs one fundamental plan that involves all the important aspects

in this evolution process. In this respect, the IBS Roadmap 2003-2010 is formulated as a

reference for all parties in implementing all programs towards the modernization of the

Page 23: Ibs Production

Malaysian construction sector. IBS Roadmap 2003-2010 is to ensure that its programs

are implemented to meet the total industrialisation of Malaysia’s construction industry

by the year 2010.

The Malaysian Government is also currently very active in promoting the usage

of prefabricated materials, particularly IBS components. The Public Works Department

(JKR), CIDB as well as the Ministry of Housing and Local Government are among the

leaders in championing its usage in the construction industry. JKR has also produced a

new set of drawings utilizing IBS components for its standard quarters. More hostels,

schools, colleges and low cost houses are also now being designed and constructed using

IBS  elements.  It  is  hoped  that  more  clients,  designers  and  contractors  in  the  local

construction  industry  heed  to  government’s  call  for  the  industrialisation  of  the

construction sector and opt for precast or IBS construction as an alternative to the in-situ

method. The commitment and cooperation between the government and private sector

are crucial in ensuring the success of the program. In order to survive in the era of

globalization,  it  is  important  for  local  players  in  construction  industry  change  their

perception and begin to use new techniques to produce better quality, productivity and

safety in construction.

The Government is determined to ensure that every Malaysian will have access

to affordable homes. During the period 1971-2003, the Government constructed 490,000

units of low-cost houses while the private sector constructed 509,000 units for low-

income families. The Government intends to provide an additional 100,000 units of

affordable homes to be implemented through the industrialized building system. The

usage of IBS components in Government building projects will be increased from 30

percent currently to 50 percent commencing from year 2005. According to the Prime

Minister, housing developers who utilize IBS components exceeding 50 percent will be

given full exemption on levy imposed by CIDB (IBS Digest, 2005).

2.3 Types of IBS System

Page 24: Ibs Production

From the structural classification, there are three IBS main groups identified as

being used in this country. There are frame system, box system and panel system. Table

2.1 shows building system classification according to relative weight of component.

Table 2.1: Building system classification according to relative weight of component

(Majzub, 1977)

Frame system may be defined as those structures that carry the loads through

their beams and girders to column and finally to the footing or pilecap. Junid (1986) also

stated that, in such a system, the skeletal structures will help to reduce the number and

sizes of load carrying members. Their important feature is the capacity to transfer heavy

loads over large spans. Therefore, it is used in the construction of bridges, parking lots,

warehouses, industrial buildings and sport facilities.

No General System System Production Material

1 Frame system Light weight frame Wood, light gage metals

Medium light weight frame Metal,  reinforced  plastics,

laminated wood

Heavy weight frame Heavy steel, concrete

2 Panel system Light    and    medium    weight

panel

Wood frame, metal frame

and composite materials

Heavy  weight  panel  (factory

produced)

Concrete

Heavy  weight  panel  (tilt  up-

produced on site)

Concrete

3 Box        system

(modules)

Medium weight box (mobile) Wood   frame,   light   gage

metal, composite

Medium weight box (sectional) Wood   frame,   light   gage

metal, composite

Heavy   weight   box   (factory

produced)

Concrete

Heavy  box  (tunnel  produced

on site)

Concrete

Page 25: Ibs Production

Typical systems of linear components for industrial buildings are composed of

structural frames, spaced at equal distances whereby it creates modular linear frame that

can be repeated at a desired number of times. Figure 2.1 shows the example of industrial

hall using frame system.

Figure 2.1: Industrial Hall

The second system is panel system which also known as planar system. Panel

system may be defined as those structures that carry the load through large floor and

wall  panels  (Junid,  1986).  This  system  probably  would  be  the  most  widely  used

prefabricated system which employed planar or panel-shaped elements for floor slabs,

vertical supports, partitions and exterior wall. Concrete panel systems are extensively

used in Europe for high rise building for ease of construction purpose. In Malaysia, this

system is popularly used in high rise flats and low rise buildings.

Unlike frame system that mainly employed as structural framing, panel systems

also fulfil interior and exterior space enclosure functions. They may be prefabricated

with a considerable amount of finish with a considerable amount of finishing work such

as  exterior  finish,  thermal  insulation,  electrical  conduits  and  fixtures,  plumbing  and

window  frames.  Therefore,  panel  system  will  significantly  reduce  the  content  and

amount  of  skilled  workers  onsite.  Hence,  this  system  is  widely  used  in  residential

buildings, offices, schools, hotels and similar buildings with moderate loads and large

amount of finish works. Figure 2.2 shows the application of panel system in residential

Page 26: Ibs Production

housing.

(a) (b)

(c) (d)

Figure 2.2: Panel system solutions applied to a typical residential building: (a)

room-size slabs on cross walls; (b) modular slabs on cross walls; (c) modular

slabs on exterior walls; (d) slabs on beams and columns

According to Junid (1986), box system may be defined as those systems that use

three-dimensional modules (or boxes) for fabrication of habitat units. Box system is

useful and preferable because of its compatibility with a high degree of finish in the

factory and its lateral resistance (Bruggeling and Huyghe, 1991). The main features of

this system are in the internal stability as it can withstand load from various directions.

The box system components can be either cast in box-like moulds or assembled

it in the plant from panel form elements. The components may contain a large amount of

finishing works such as wall and floor finishing, electrical wiring and fixtures, kitchen

cupboard, plumbing pipes and windows. This will definitely speed up the construction

time at site. In the case of high rise construction, the degree of factory prefabrication is

reduced  for  economic  reasons  of  avoiding  doubling  of  wall,  ceilings  and  floors.

Depending on how it is used, the boxes can be made to be load bearing or only support

its own weight. The boxes can be produced in monolithic form such as concrete boxes or

be  made  in  various  sections  joined  together  in  the  factory.  Figure  2.3  show  the

Page 27: Ibs Production

assembling of box units into position onsite.

Figure 2.3: Arrangement of box units into position onsite

2.3.1 Essential Characteristic of IBS

It is plausible to review the prerequisite characteristics underlining the successful

implementation  of  industrialized  building  system  (Thanoon,  2003).  Each  of  the

characteristics of IBS is briefly discussed at the following section.

2.3.1.1 Closed System

A close system can be classified into two categories, namely production based in

client’s design and production based on precaster’s design. The first category is designed

to  meet  a  spatial  requirement  of  the  client  where  the  spaces  required  for  various

functions in the building as well as the specific architectural design. In this instance, the

client’s needs are paramount and the precaster is always forced to produce a specific

component for a building. On the other hand, the production based on precaster’s design

Page 28: Ibs Production

includes designing and producing a uniform type of building or a group of building

variants,  which  can  be  produced  with  a  common  assortments  of  component.  Such

building includes school, parking garage, gas station and low cost housing. Nevertheless

these  types  of  building  arrangement  can  be  justified  economically  only  when  the

following circumstances are observed.

The size of project is large enough to allow for distribution of design and

production costs over the extra cost per component incur due to the specific

design.

The architectural design observes large repetitive element standardization. In

respect to this, a novel prefabrication system can overcome the requirement

of  many  standardised  elements  by  automating  the  design  and  production

process.

There is a sufficient demand for a typical type of building such as school so

that a mass production can be obtained.

There is an intensive marketing strategy by precaster to enlighten the   clients

and designer about the potential benefit of the system in term of economics

and noneconomic aspects.

2.3.1.2 Open System

In view of the limitations inherent in the closed system, an open system which

allows greater flexibility of design and maximum coordination between the designer and

precaster has been proposed. This system is plausible because it allows the precaster to

produce a limited number if elements with a predetermined range of product and at the

same time maintaining architectural aesthetic value.

In spite of many advantages in an open system, its adoption experiences one

major setback. For instance, joint and connection problem occur when two elements

from different system are fixed together. This is because similar connection technology

Page 29: Ibs Production

must be observed in order to achieve greater structural performance.

2.3.1.3 Modular Coordination

Modular coordination is a coordinated unified system for dimensioning spaces,

components, fittings etc, so that all elements fit together without cutting or extending

even when the components and fittings are manufactured by different suppliers.

The objectives of modular coordination are:

to  create  a  basis  upon  which  the  variety  of  types  and  sizes  of  building

components   can   be   minimized.   Through   a   rationalized   method   of

construction, each component is designed to be interchangeable with other

similar ones and hence, provide a maximum degree of freedom and choice

offered  to  the  designer.  This  can  also  be  accomplished  by  adopting  a

relatively large basic measurement unit (basic module) and by limiting the

dimensions of building components to a recommended preferred size.

To allow for easy adoption of prefabricated components to any layout and for

their interchangeability within the building. This is achieved by defining the

location  of  each  component  in  the  building  with  reference  to  a  common

modular grid rather than with a reference to other components.

The modular coordination for building component apply the basic length unit or

module of M=100cm. This allows the designer to apply this size or its multiple in the

production of building components. Although this concept seems to be easy for adoption,

its   application   involves   a   great   degree   of   coordination   and   adjustment   in   the

manufacturing process and the interfacing aspects of components.

Page 30: Ibs Production

2.3.1.4 Standardisation and Tolerances

For  accomplishing  the  requirement  of  modular  coordination,  all  components

need to be standardised for production. Such standardisation of space and elements need

prescribing tolerances at different construction stages such as manufactured tolerances,

setting out tolerances and erection tolerances. So that the combined tolerance obtained

on statistical considerations is within the permitted limits.

Production resources can be used in the most efficient manner if the output is

standardized. Then the production process, machinery and worker’s training can be best

absorbed to the particular characteristics of the product.

2.3.1.5 Mass Production

The investment in equipment, human resources and facilities associated with an

industrialized  can  be  justified  economically  only  when  large  production  volume  is

observed. Such volume provides a distribution of the fixed investment charge over a

large number of product units without unduly inflating their ultimate cost.

2.3.1.6 Specialisation

Large production output and standardisation of IBS elements allow a high degree

of labour specialisation with the production process. The process can be subdivided into

a large number of small homogeneous tasks. In such working condition, workers are

exposed to their work repetitiously with higher productivity level.

2.3.1.7 Good Organisation

Page 31: Ibs Production

High production volume, specialisation of work and centralization of production

requires  an  efficient  and  experienced  organization  in  the  capability  of high  level  of

planning, organizing, coordination and control function with respect to production and

distribution of the products.

2.3.1.8 Integration

In order to obtain an optimal result, a high degree of coordination must exist

between various relevant parties such as designer, manufacturer, owner and contractor.

This is achieved through an integrated system in which all these functions are performed

under a unified authority.

2.3.1.9 Production Facility

The  initial  capital  investment  for  setting  up  a  permanent  factor  is  relatively

expensive. Plant, equipment, skilled worker, management resources need to be acquired

before production can be commenced. Such huge investment can only be breakeven if

there  is  sufficiently  high  demand  for  the  products.  On  the  other  hand,  a  temporary

casting yard or factory can be established at the project site in order to minimize the

transportation costs.

2.3.1.10 Transportation

It  is  found  that  casting  large-panel  system  can  reduce  labour  cost  up  to  30

percent. However, these cost savings are partially offset by the transportation costs. The

transportation of large panels is also subject to the road department requirement. These

limitations must be taken into consideration when adopting a prefabrication system.

2.3.1.11 Equipment at Site

Page 32: Ibs Production

For the purpose of erecting and assembling IBS panels into their position, heavy

crane  is  required  especially  for  multi-storey  building.  It  is  therefore  important  to

incorporate this additional cost when adopting a prefabrication system.

2.3.2 Benefits of IBS Component

Most of the industry players fail to realize that IBS offers better alternative to the

traditional and labour intensive in-situ construction. The main benefits offered by the

usage of IBS elements are:

2.3.2.1 High Quality and Aesthetical Value of Products

IBS products are manufactured in a casting area where critical factors including

temperature, mix design and stripping time can be closely checked and controlled; and

this will ensure that the quality of IBS products are better than cast-in-situ concrete. A

huge sum of money will be saved by not having to do rectification works. Also due to

factory-controlled  prefabrication  environment,  many  combinations  of  colours  and

textures can be applied easily to the architectural or structural pieces. A vast range of

sizes  and  shapes  of  IBS  components  can  be  produced,  providing  a  great  deal  of

flexibility and offer fresher looks to the structures.

2.3.2.2 Cleaner and Safer Construction Site

Usage of IBS elements eliminates or greatly reduces conventional formworks

and props. IBS construction also lessens the problem of site wastages and the related

environmental  problems.  The  prefabricated  products  also  provide  a  safe  working

platform for workers to work on. Workers and materials are also greatly reduced at the

Page 33: Ibs Production

construction sites. Also, as elements are produced in the plant and mostly designed to be

repetitive, minimal wastage will be experienced at both factory and construction sites.

2.3.2.3 Faster Construction

IBS construction will save valuable time and helps to reduce the risk of project

delay  and  possible  monetary  losses.  IBS  design  and  production  of  elements  can  be

started while the construction site is under survey or earthworks. Production are also

unaffected by weather conditions due to the controlled environment of the casting area.

Also, the usage of large IBS panels will reduce the time taken to complete the structural

works. Therefore, other trades such as painting and electrical wiring can begin work

sooner.

2.3.2.4 Greater Unobstructed Span

The usage of prestressed precast solutions such as the Hollow Core slabs and

Double-T  beams  offer  greater  unobstructed  span  than  the  conventional  reinforced

concrete elements. With having the lesser beams and columns in any structure, it will

provide larger open space. It is very ideal for the construction of places of worship,

warehouses, halls, car parks, shops and offices.

2.3.2.5 Lower Total Construction Costs

All of the above simplify the construction processes and increase productivity,

quality and safety. As a result, the total costs of construction are reduced.

2.4 Production of IBS Element

Page 34: Ibs Production

According to Chan and Hu (2002), it is necessary to look into material selection,

element design, transportation, and site assembly methods as well as pay close attention

to factory layout, inventory control and production scheduling when IBS is applied in

construction industry. The production scheduling and planning have a great impact on

both site construction and plant operations.

IBS building construction starts with the production of IBS elements either in the

precast plant located a distance away or in the construction. The production technology

can  be  characterized  into  the  materials  used  for  prefabrication,  the  sequence  of

operations  that  compose  the  production  process  and  the  equipment  used  for  the

production  purpose.  Main  materials  used  in  production  are  cement,  aggregates,

admixtures  and  reinforcement  steel.  During  the  casting  process,  fixtures  such  as

electrical conduits, plumbing, window and door frames, bolts and hangers are embedded

in the concrete or attached to it.

2.4.1 Principles of IBS Production Planning

Production  in  precasting  plant  involves  varies  kind  of  activity  and  process.

Usually the planning focuses on casting of elements which is the most critical part of the

production. The following principles applied in the production of planning in precasting

plant:

Elements or components must be delivered to the construction site as required

by  the  erection  schedules.  This  requirement  usually  overrides  all  other

considerations, although in some cases construction schedule on site may be

modified due to special workload constraints in plant. In order to be delivered

on a required date, the elements must be cast an ample time before. This time

include their actual production process, finishing operations, necessary curing

or hardening in stock yard, transportation to jobsite and a reserve for possible

delays.

Elements should be produced whenever possible with available resources in the

Page 35: Ibs Production

precasting  plant.  Investment  in  new  moulds,  production  lines  and  handling

equipment   is   justified   only   existing   resources   cannot   physically   or

economically be adapted to a special requirement or if there is insufficient

resources to produce desired output.

The  expense  of  moulds  adaptation  should  be  minimized.  Elements  should

therefore  be  assigned  to  moulds  that  are  appropriate  for  their  size  and

production method. The major source of adaptation cost is the work, materials

and time expanded in adjustment of mould frames to the size and shape of new

elements.

Storage  cost  associated  with  production  should  be  minimized.  In  a  given

stockyard, the planning dependent storage cost includes the interest on capital

invested in the inventory, handling of the inventory and maintenance expenses.

These costs are directly related to the quantity of inventory.

Fluctuations in the employment of plant workers should be kept to a minimum

number. Such fluctuations may be caused by irregularity of demand and result

in  additional  overtime,  downtime,  hiring  and  layoff  expenses.  Effects  of

temporary slack in demand on employment can be solved by early production

of elements for future use.

2.4.2 IBS Component Production Process

Basically  there  are  five  processes  involved  in  IBS  production.  The  process

involves in IBS production includes reinforcement fabrication, mould assembly, placing

and  compaction,  stripping  and  demoulding,  in-process  check  and  finally  lifting  and

handling (Richardson, 1991).

2.4.2.1 Reinforcement Fabrication

Page 36: Ibs Production

Reinforcement cages are in most instances fabricated in the controlled conditions

of the steel shop. Steel supervisors play an important role whereby they have to visualize

the  reinforcement  in  three-dimensional  form  and  be  able  to  translate  lines  and

dimensions into a sensible cage or series of subassemblies capable of being handled into

the mould. Cages must be suitable tied or welded such that they are not displaced or

distorted by handling and casting operations. Other detail to be carefully considered at

this point is the practical aspect as whether it is possible to place and compact concrete

within the mould.

2.4.2.2 Mould Assembly

The  IBS  component  production  process  commences  with  the  installation  of

moulds in the casting shed or on the casting deck. The base of moulds needs to be set

plane  and  level  and  it  will  check  regularly  as  part  of  the  quality  control.  In  some

instances, flexible bushes are inserted between the base and the casting bed to allow the

mould  to  vibrate  freely  under  the  influence  of  internal  and  external  vibrators.  Side

members of the mould are restrained by from climbing off the base while tie rods are

used to retain side members and contain concrete pressure.

Moulds will be treated with mould oil or chemical parting agent prior to insertion

of cast-in fittings, inserts and inclusions. Mould treatments must be compatible with

mould materials and applied carefully according to the maker’s instruction. It is just a

mist of mould treatment needed which leaves the mould face just ‘greasy’ to touch

condition. Excessive application is generally more damaging to the concrete element

than the use of too little oil or release agent.

2.4.2.3 Placing and Compaction

Page 37: Ibs Production

Placing the concrete into the mould would be considered as a major process in

IBS component production. A few manufacturers still manually shovel the concrete to

ensure even distribution within the mould. However, the concrete placing work in large

IBS component manufacturing plant normally assisted by mechanical means such as

conveyors,  placers  and  pumps.  Pumping  introduces  disciplines  on  the  concrete  mix

design  which  are  beneficial  to  the  product.  Pumps  are  sensitive  to  workability  and

cohesiveness. Pumpable concrete can generally be easily compacted when place into the

mould  through  the  top  opening.  Pneumatic  placers  place  the  concrete  through  a

connection at the bottom of the mould to avoid entrapping air. While conveyors provide

an economic means of handling concrete although precautions mist be taken to avoid

separation and the loss of moisture from the mix.

Durability  of  concrete  is  dependent  to  a  large  extent  upon  the  degree  of

compaction achieved during the production process. Achievement of good compaction

must  be  high  on  the  list  of  priorities  for  attention  in  the  production  planning.  The

consistence  and  workability  of the  concrete  must  be  adjusted  to  suit  the  method  of

compaction employed. IBS component is compacted using methods which include:

Tamping, effort being applied manually or by mechanical means.

Internal vibration using immersion or poker-type vibrator.

External vibrator using motors driving eccentrically mounted weights.

Screeding with manual and vibrator-powered screeds and conforming plates.

Extrusion from static or mobile machines

The use of admixture which produces flowing concrete.

The  combinations  of  these  methods  may  be  used  according  to  the  specific

Page 38: Ibs Production

production  requirements.  The  used  of  internal  and  external  vibrators  as  well  as  the

extrusion  process  are  the  main  methods  employed  in  the  production  of  structural

concrete.

2.4.2.4 Stripping and Demoulding

Moulds must be stripped without damage to the concrete element or the mould.

Stripping is always carried out while the concrete is in a relatively green state. Care is

required to ensure that accidental impact does not cause damage and importantly that

elements are properly supported during early lifting and stacking in this green state. In

order to achieve the planned number of reuses while maintaining the specified quality of

product, absolute care is required in removal of elements from moulds or stripping of

moulds from elements.

When the element is stripped, cleared of hole formers and early finishing such as

brushing of retarded surface completed, all duly checked or inspected elements must be

properly cured initially in the casting shed and latterly in the stack yard. Moulds will be

cleaned and prepared for reassembly. Moulds may be moved to service shed if there is

any alteration on it.

2.4.2.5 In-process Checks

In-process checks must be made at all stages. The precaster should be able to

provide  records  of  these  checks  and  actions  take  where  problems  were  identified.

Checks should be made on at least a sampling basis although in the majority of works,

in-process checks are made on every element prior to concrete placement. The following

details are essential:

Moulds

Cleanliness of casting deck and stillages on which the mould stands. Surface

Page 39: Ibs Production

quality  of  the  mould,  cleanliness,  application  of  mould  oils  and  release  agents.

Accuracy, general and critical dimensions such as line, level, squareness of section,

location of stopends, location and condition of grout seals.

Reinforcement

Correct  type  of  cage  is  properly  located  in  the  mould.  Spacers  inserted,

projecting bars properly fixed and jigged.

Cast-in connections and fittings

Correct type of fittings are used and properly jigged into position accordingly.

Connections  and  attachments  are  properly  located  and  secondary  reinforcement

installed as detailed.

Concrete supply

Concrete   grade,   workability,   timing   of   concreting   operation   and   placing

sequence are observed. Correct location of compaction equipment and duration of

application are checked.

Finishing and Curing

Screeding, trowelling, washing, brushing and the quality of the basic element are

checked. Primary curing and covering down the product as well as the surrounding

temperature is controlled.

2.4.2.6 Lifting and Handling

Precasting is a mechanical handling intensive process. Organization of speedy,

safe and efficient in handling operations is a key factor in the achievement of economic

precast operations. Profitability of all stages of production begin from the receive of raw

materials to the final installation and erection work at the construction site, is determined

to a large extent by the mechanical handling equipment, skills and methods employed.

2.4.3 Casting Technique

Page 40: Ibs Production

Casting is considered as the main activity in the production of IBS components.

The techniques of production vary from the simple ‘wet cast’ arrangement used for

many years to the highly mechanized techniques. Naturally there has been an overspill

of technology and methods from one section to another. Production methods have also

been modified to incorporate mechanization, if not the complete process, at least of part

of the manufacturing sequence (Richardson 1973).

2.4.3.1 Wet Casting

Wet casting technique is suitable for small numbers of units having a simple

profile.  It  is  sufficient  to  provide  individual  moulds  of  an  appropriate  quality.  The

moulds are set up within a working centre which is preferably covered and enclosed.

The  moulds  are  designed  to  allow  assembly  by  simple-skilled  personnel  under  the

guidance and instruction of trained supervision.

The flow of materials into the working centre such as steel reinforcement, cast-in

fittings and concrete has to be arranged together with a provision for suitably trained

personnel  to  maintain  services  both  in  the  manufacture  of  sub-assemblies  and  cut

materials. The working centre must offer facilities for man movement, handling of sub-

assemblies, placement of concrete and removal of the completed work and the mass of

individual components produced. Arrangements must be made for the constant clearing

of work produced during the appropriate cycle and there must be a well defined ‘clear

centre principle’ for this output to be maintained. Wet cast techniques employ structural

concrete with work cube strength in the range of 21 to 50 N/mm2 and slump varying

from 0 to 175 mm with a compacting factor of 0.8 to 0.97.

2.4.3.2 Flat Casting

Flat casting of components offers the opportunity of using a variety of methods

to achieve surface finished on cladding panels. The precaster has a choice in the aspects

Page 41: Ibs Production

of casting ‘face up or face down’ which is invaluable when manufacturing units with

special faces, exposed aggregates, tiles, mosaics and brick slip. By the adoption of flat

casting techniques, thin skin and sandwich production can be used to achieve economy

in materials and the methods of introducing insulants are simplified. Good concrete

placement and compaction can be achieved due to the opportunity for spreading the

concrete mix uniformly throughout the mould and due to ease of applying vibratory

effort.

It  must  be  emphasized  that  during  the  process  of  flat  casting,  very  careful

attention must be given to the correct positioning of reinforcing steel and connections to

ensure  that  the  correct  amount  of  concrete  cover  is  being  obtained.  Exceptional

vibrations in profile such as deep projections or protruding nibs and corbels used for

fixing purposes are installed separately into the mould.

2.4.3.3 Gang Casting

Gang  casting  is  the  term  used  to  describe  a  modification  of  the  wet  casting

process  which  utilizes  special  mould  configurations.  Ganging  is  the  process  of

combining numbers of moulds into a unit assembly, generally width-wise. Gang moulds

allow the best use of the mechanical properties of mould dividers, reduce the amount of

structural support needed to the mould face and also allow a better utilization of the

available casting space. Gang casting usually allows concrete to be placed faster. Due to

the  increased  mass  of  the  moulds  compaction  may  require  to  be  supplemented  by

immersion-type vibrators.

The  arrangements  for  tying  gang  moulds  are  simplified  by  the  fact  that  the

pressure loading on each of the side members is counteracted by that of the adjacent unit.

It is usual to reduce the number of tie members by insertion of spacers which require

only that the external side formers are securely supported. The filling of gang moulds

requires careful control to ensure that dividing plates or intermediate moulds are not

subjected to differential loadings which could cause deflection and waver along the line

of the mould.

Page 42: Ibs Production

2.4.3.4 Stack Casting

The process of stack casting is something of a modification which can be applied

to flat and gang cast units of fairly regular section. In this process the gang mould is

filled  and  after  hardening  has  taken  place,  the  divider  plates  are  drawn  until  the

appropriate depth of mould is set for next layer to be cast. The treatment of nosings and

chamfers requires attention and a parting agent in the form of a sheet material or painted

application must be provided prior to the second stack of casting being carried out. It is

essential at the time of each succeeding cast to ensure that the correct depth of cast

component is maintained.

Concrete pallets offer the precaster the opportunity of establishing an accurate

template for the stack casting process. Meantime, the precaster has found out that the

incorporation of through holes, barrels or the insertion of buried anchors allows for the

fastening of the mould sides in their second and subsequent positions also maintaining

correct casting thickness.

2.4.3.5 Battery Casting

The  use  of  battery  moulds  has  become  increasingly  popular  in  large  panel

construction. This technique is employed for the manufacture of flat structural panels

and floor slabs as well as for featured and decorative cladding components. A wide

range of materials can be used in constructing the moulds and providing featured effects.

The mould principle employed is rather similar to that of suspended files in a filling

cabinet. Great amount of mechanical skill has been exhibited in the mechanization and

automation of the moulds used in the process. Basically the moulds consist of a series of

leaves or plates spaced apart by mould members which form the equivalent of the soffit

and stopends in the simple precast mould.

Page 43: Ibs Production

The basic component of a simple mould arrangement is the walkway against

which the back plate is erected. This back plate generally consists of a steel plate or

grillage of steel suitably clad to provide the sheathing face to one side of the first unit.

Care and attention is required in the assembly operations as it is obvious that should

cast-in fittings be attached to each side of the mould cell prior to casting the concrete

unit. Batteries of moulds allow a high density of casting to be carried in a given space.

The capital involved in providing even simple batteries is high but very considerable

savings can be made in space with resultant reduction in overhead costs.

2.5 Prefabrication Plant

The nature of prefabrication plant for a particular system of elements depends on

the type of elements to be produced, the desired output capacity and the conditions

particular to a region and a location at which the plant will operate. The planning of a

production system consists in a selection of methods and equipment to be employed,

plant layout design and preparation of procedures for its operation and management.

2.5.1 Types of Prefabrication Plant

Prefabricated   elements   and   systems   may   be   produced   under   different

organizational arrangements. The plant may act as an independent industrial venture that

supplies elements or group of elements to various building enterprises. It may operate as

an integral subunit of a building company which uses prefabrication as its main or only

construction method. It may also be established for a particular project at the building

site. The organization of the plant and the production employed there will depend very

much on these premises. It will depend on the required output, anticipate stability of

demand, availability of investment funds, local market if materials and labour and so on.

Page 44: Ibs Production

In a very broad term, prefabrication plants can be classified with relation to their typical

organization and technological aspects into three groups:

Regular or ‘permanent’ plant

Low investment or ‘field’ plant

Prefabrication on the building site

It is not always a prefabrication plant can be identified with one or another of the

categories. However, it is very often a plant may have some features that qualify it as a

permanent plant and others that typify it as a field plant. There were also cases when

onsite fabrication intended originally for a single project, developed into a large scale

independent plant.

2.5.1.1 Permanent Plant

A permanent plant is used when the volume and continuity of demand justify

high investment in production resources for labour savings, better quality of product and

more  diversified  production  capacity.  A  permanent  plant  typically  operates  as  an

independent venture or as a highly autonomous unit within a large parent company. The

main features of a permanent plant are:

Production  takes  place  in  an  enclosed  space  and  is  therefore  unaffected  by

weather. Plant may operate in two or three shifts per day.

Production employs energy-intensive accelerated curing methods. Consequently,

moulds may be used two or three times per day.

Page 45: Ibs Production

Concrete  and  material  handling  devices  are  specifically  adjusted  components

according to specific requirements of a client.

Auxiliary production functions which means the preparation of reinforcement

and other fixtures, maintenance and transformation of mould are mostly done in

house.

It has own accounting, payroll and marketing functions.

It  is  expected  that  in  time  an  increasing  share  of  production  and  material

handling activities in a permanent plant will be fully automated.

2.5.1.2 Field Plant

Field  plant  is  designated  to  perform  the  same  production  operations  as  a

permanent  plant  but  with  minimum  investment  and  maintenance  expenses.  It  uses

inexpensive  production  facilities  and  is  more  adaptable  than  the  permanent  plant  to

changes in volume or nature of demand. In most cases, the plant operates within a parent

construction company which uses IBS components for its own projects. Field plant can

be employed in the most efficient manner in regions where ambient weather conditions

allow for year-round outdoor production of IBS elements. The main features of field

plant are:

Production  takes  place  outdoors  or  under  a  light  sun  or  rain  roof  shelter.

Therefore, the plant operates in daylight only and normally it is in one or one and

a half shifts.

No accelerated curing system is employed in this plant.

Inexpensive moulds and general-purpose construction equipment such as crane

Page 46: Ibs Production

and forklifts are used for the casting and handling of the IBS elements.

The  plant  platforms  very  auxiliary  operation  whereby  most  maintenance  and

moderate  mould  adjustments,  reinforcement  and  fixtures  preparation,  mould

production and mechanical work is ordered from outside.

As the plant operates within a framework of a parent contracting company, the

company also does all or most of the design and office work.

The  field  plants  usually  have  higher  direct  labour  requirements  and  more

difficulty in maintaining high quality standards compared to permanent plants. However,

under competent engineering and management, field plants can produce elements of

complicated shapes and excellent quality.

2.5.1.3 Fabrication on Building Site

Fabrication on a building site is carried out if the size of the project justifies the

considerable setup costs associated with precasting. The site precsting has the following

features:

Production takes place outdoors near the erection site.

Precasting is limited to selected elements, mostly membrane floor slabs, exterior

cladding, lintels and parapets. Simple moulds are used for casting which can

easily be dismantled and transferred from one site to another.

The auxiliary production operations such as the adjustment and repair of moulds,

reinforcement preparation, materials testing are provided from outside the plant.

Casting  of  elements  is  done  with  ready-mixed  concrete  or  with  concrete

produced onsite.

Page 47: Ibs Production

Demoulding  of  elements  and  other  handling  operations  are  performed  with

general-purpose cranes that used also for other activities onsite.

Precasting is an integral part of the construction process onsite. It is therefore

performed under a general responsibility of the managerial personnel onsite.

Precasting  on  the  building  site  may  seem  very  attractive  economically  as  it

obviates the need for a separate plant unit and saves transportation cost of elements to

the site. However, these savings can be realized only if the project is large enough to

absorb the setup costs of a production system onsite and the personnel onsite must have

enough   managerial   and   technical   knowledge   to   ensure   efficient   precasting   and

satisfactory quality.

2.5.2 Design of Plant Facilities

For the planning purposes, it is convenient to divide the in-plant facilities into

four groups. The first group is direct production facilities, which affect the flow of

concrete through the prefabrication plant as shown in Figure 2.4. This group of activities

is the most dominant and determines the selection of equipment and facilities. Direct

production  facilities  include  the  activities  of  mixing  of  concrete  and  the  moving  of

concrete from mixing station to the moulds. Then, it is followed by casting of elements

in the moulds after the placement of reinforcement and fixtures. Curing and demoulding

works after the IBS elements are set. Finishing, patching and repairing of elements are

including in direct production facilities before hauling of elements from moulds to the

storage area takes place.

The second group of in-plant facilities is supporting facilities which include the

preparation  of  reinforcements,  fixtures,  inserts  and  finishes  to  be  contained  in  the

element.   Apart   from   that,   maintenance   of   mechanical   equipment,   maintenance,

transformation and storage of moulds also come under supporting facilities. The third

group is offices which house the different administration, engineering and production

control activities. The fourth group is infrastructure which includes access roads, parking,

fences and gates.

Page 48: Ibs Production

Figure 2.4 : Main stages of concrete flow through a prefabrication plant

2.5.3 Plant Layout Design

Prefabrication plant layout design should provide convenient working conditions

for each function and an efficient flow of labour and equipment between the various

work areas. In general, there are thirteen principles that should be observed in the design

of plant layout.

Adequate space should be provided for each activity. Space allocation for

production activities must consider the physical dimensions of utilized

equipment, allow convenient and efficient performance of manual tasks

and   leave   room   for   storage   materials   and   finished   components

immediately associated with production. Space for office activities should

take into account the number of people employed, storage requirements

for  plans  and  files  and  special  equipment  like  drawing  boards  and

computers.

Page 49: Ibs Production

Adequate space for storage of materials such as aggregates, steel, window,

door  frames,  insulation,  admixtures  and  fixtures.  Moreover,  adequate

storage  space  needed  for  equipment  namely  moulds,  mechanical  tools

and  vehicles.  It  is  essential  to  have  an  easy  access  to  each  item  for

handling and maintenance purposes.

Adequate space for prefabricated elements with easy access of labour and

equipment to each elements as well as satisfactory loading conditions

near every element group.

An easy access and equipment to all work.

Proximity   of   location   between   activities   with   a   strong   functional

relationship

Easy flow of materials in the plant. This flow involves concrete transfer

from mixer to moulds and for other materials from their storage area to

the moulds. An easy flow also needed for the cast elements from the

moulds to the finishing stands or storage.

Shortest and most convenient transportation of elements from stockyard

to exit gate of the plant. Access road must be carefully planned and allow

two directional traffic.

Convenient hauling of materials from the gate to their respective storage

area or shed.

Maximum safety to the workers in equipment operation and materials

handling. This means that the routes of equipment movement should be

isolated if possible from the manual workstation.

Optimal physical conditions in terms of lighting, temperature, acoustics

and structuring of workstation.

Good visual control of line management over the work process.

Page 50: Ibs Production

An easy access and ample space for inspection and maintenance work of

all facilities and equipment in the plant.

Flexibility of layout for future extensions in each production department.

2.5.4 General Layout Pattern

The general layout pattern of a prefabrication plant is largely governed by its

division into different element casting lines. Apart form that, it is also governed by the

allocation of the concrete center, the production area and element storage area of each

completed element.

Normally, small production plant may be conducted in a single line, contained of

one shed or a compacted outdoor area and served by a single handling system. Such

production area may have a concrete mixing center adjacent to it on one side and storage

area on another side as shown in Figure 2.5a. In general, these functions are placed in

such a manner so that the concrete movement to the moulds and the element handling to

storage will be easiest and fastest.

On the other hand, different elements may be produced in different production

lines in larger plant. For instance, one line is made specifically for the production of

floor slabs, probably another line for the production of exterior wall and so on. Each line

will have its own element handling system either crane or conveyor. In some large plant,

there will be a separate concrete mixing center, curing chamber and storage for each line.

This separate system is usually more expensive in terms of investment, operation and

maintenance. It may be preferred if the production volume justifies or if the hauling of

concrete requires long transportation routes or a difficult access. However, sharing of

one or more of these functions with other lines is more practical and popular. This

system is shown in Figure 2.5b.

Page 51: Ibs Production

P – Production ofElements

B – Concrete MixingCentre

S – Storage ofElements

H – Heating chamber

Figure 2.5 : (a) Concrete centre, production area and storage area in direct

continuation

(b)  Common concrete centre curing chamber and storage area for

two departments

2.6 Work Organisation

Generally, there are two alternatives of work organization for the production of

IBS elements. Under one alternative, all operations on the mould are performed by the

same crew. This means that after the preparation of the mould and casting of concrete

are completed, the crew will move to the next mould and starts to work on it from the

beginning  and  the  process  repeat  for  the  succeeding  moulds.  Under  the  second

alternative, the total process is broken into several activities which are performed by

different crews with specialized tools and work methods.

2.6.1 All-purpose Team Method

All-purpose team method mostly used stationary moulds as illustrated in Figure

Page 52: Ibs Production

2.6. Each team performs all production activities on one mould and then proceeds to the

next mould. Such a multitask approach is usually less efficient in terms of labour, tools

and working space utilization. Furthermore, this method may create, as a casting cycle

of a day, some problems of coordination of element handling in the morning when all

crews start their shift by demoulding hardened element. The coordination of concrete

supply  may  pose  a  problem  for  the  same  reason  when  all  crews  progress  at

approximately  same  pace.  The  coordination  problems  may  be  alleviated  by  starting

production crew at different hour. However, the production process will not be as rigid

in reality. The crew would be able to start striping or cleaning mould 2 while waiting for

concrete for mould 1. In fact, the crew may even prefer to prepare all three moulds for

casting before actually casting them.

The advantage of the comprehensive approach is the undivided responsibility of

the crew for the total production. The crew may set its own pace and work method and

be held responsible for its output as well as the quality of work. There is no dependence

between  the  different  crew  except  the  usage  of  handling  and  pouring  equipment.

Therefore,   this   method   of   production   is   better   adapted   to   the   production   of

heterogeneous elements in terms of shape and size.

Figure 2.6 :  Production with all-purpose team method (two teams)

2.6.2 Workstation Method

Page 53: Ibs Production

The specialization method or workstation method requires division of the total

work into several tasks such as demoulding, mould preparation, casting and so on. All

the process is carried out by different crew as shown in Figure 2.7. In this method of

production,  the  balancing  of  work  cycles  of  the  various  crews  will  ensure  the  full

employment  of  the  production  labour.  The  specialization  method  is  therefore  very

efficient in terms of crew and equipment usage. There are no waiting times since each

crew uses its own specialized type of equipment. The system is particularly efficient

with a movable production line where the moulds are moving from one workstation to

another and different tasks are performed between each of them. Although this system is

well suited to a movable production line, it can be employed also with static moulds and

crews moving from one mould to another.

The main limitation of the specialization method is its loss of efficiency in the

case of heterogeneous element. In such a case, it is very difficult to balance the work of

all crews and some idle time must be expected. This system is very sensitive to delays

due to malfunctioning of labour or equipment at any workstation as each crew depends

on the work performed by the former one.

The specialization method is probably most efficient with respect to labour and

equipment utilization. However, it is more constraining and therefore less motivating

with respect to production labour. It allows less room for initiative and less freedom for

remuneration of special effort or diligence.

Page 54: Ibs Production

Figure 2.7 : Production with workstation method (three shifts)

2.7 Simulation Overview

Simulation is a process of building a model that mimics reality. According to

Lanner Group (2000), simulation is imitating the operations of various kinds of real-

world facilities or processes, the process of designing a mathematical-logical model of a

real system and experimenting with this model on a computer.

The  benefit  of  using  simulation  to  visualize  the  system  under  investigation

increases the credibility of a project. Hence, there are many other benefits to be gained

through simulation modeling. These include:

- A greater understanding of the system being studied

- Improved communication of ideas

- Lower cost

- Ability to try many options quickly and easily

Simulation provides its users with an understanding of the system being modeled

while avoiding the consequences of working with a life system. Simulation will able to

predict or forecast the costs of building the proposed system. On top of that, it will

indicate the effect of the proposed system to the existing system.

Simulation allows the users to monitor the dynamics of a system under various

conditions.  It  is  the  only  appropriate  analysis  technique  when  formal  mathematical

methods cannot reflect the natural behavior of a system. Simulation provides:

- Risk reduction

Page 55: Ibs Production

- Greater understanding

- Operating cost reduction

- Capital cost reduction

- Ability to perform ‘what if’ analyses

- Implementation of optimum and best option.

CHAPTER 3

METHODOLOGY

3.1 Introduction

There are a few processes involved in carrying out this study. Basically there are

three steps involved in order to achieve the objectives of this study.

Step 1 : Data Collection

Step 2 : Modeling and Simulation

Step 3 : Data Analysis and Discussion

Page 56: Ibs Production

3.2 Data Collection

On site data collection is the most essential part of this study. The data that needs

to be collect is the production time of the IBS components namely beam and column.

The productivity or time required by the workers in performing each of the tasks in the

production of IBS components is based on real time observation and experience sharing

by the precast manufacturer.

3.2.1 Production Time

The production of the IBS components is carried out at the precast plant by a

qualified precaster. The production of IBS components basically can be divided into

three major stages namely preparation stage, casting stage and storage. The time needed

to complete these activities or production is clocked using stopwatch. The major stages

of production are illustrated in Figure 3.1.

SteelReinforcement

ConcreteSupply

Plates andSpiral LinksFabrication

Fixing ofRebar anddegreasing

ConcretePlacing

Treatment& Curing

Storage

MouldPreparation

PreparationStageCasting

Page 57: Ibs Production

StageInventory

Storage

Figure 3.1 : Production Stage

3.2.1.1 Preparation Stage

Preparation   stage   consists   of   steel   reinforcement   fabrication,   steel   plate

preparation,  link  fabrication  and  steel  mould  preparation  at  the  first  part.  All  these

activities are able to be carried out simultaneously. The preparation works of these four

elements can be carried at different places and using individual workstations.

The second part of work in preparation stage is to assemble all the parts prepared

earlier into an element for casting purpose. Fixing rebar process includes welding of four

main  reinforcement  bars  with  the  spiral  links  and  welding  of  steel  plates  to  the

reinforcement bars to form a steel cage. Next, the steel cage is fit into the steel mould

and this will followed by degreasing process.

[Process improvement: Robotic welding]

3.2.1.2 Casting Stage

The casting process is constituted by two major activities which are concreting as

well as treatment and curing. The concrete supply is located near to the casting yard in

order to have an easy delivery of the wet concrete. The IBS component is demoulded

after it is kept for one day to ensure that the concrete is set. At the same time, the wet

IBS element will undergo a wet curing process.

Treatment process takes place after the IBS component is demoulded whereby it

is performed to touch up and level the surface of the component. It is followed by the

Page 58: Ibs Production

wet curing process again for another seven days before its undergo room-temperature

cured for another fourteen days. The curing process is to ensure the target mean strength

of the IBS component according to British Standard 8110.

[Process improvement: Using quick set cement on distributed casting]

3.2.1.3 Inventory Stage

Inventory stage is the last stage involved in the production of IBS component.

The completed component is sent to the storage area after twenty eight days of curing. It

is ready to be delivered to construction site for installation. It is crucial to maintain a

sufficient  amount  of  completed  components  to  ensure  a  continuous  supply  of  IBS

components to the client. Nevertheless, if the completed components are over produced,

it will cause unnecessary problems.

[Process improvement: Database of inventory, Serial numbering]

3.2.2 Number of IBS Components

The total amount of IBS components needed to be produced is based on the

drawing shown in Figure 3.2. The amount of beam and column is extracted from the

drawing and with the assumption that it is constructed twenty houses per row.

Beam 2

Page 59: Ibs Production

Beam 1

Column

Figure 3.2 : Single Storey 100% IBS House Drawing

Copyright @ 2005 EBS

3.2.3 IBS Production Plant

The set up IBS plant is based on the production concept of workstation method.

There are a few assumptions made in this study such as raw material supply at the

beginning of the production and the supply of wet concrete during the casting process. It

is assumed that there is a continuous supply of the raw material such as steel bars, links

and  plates  which  means  that  the  production  will  be  uninterrupted  due  to  material

shortage.  Secondly,  the  supply  of  wet  concrete  is  also  continuous  as  the  concreting

process is required. The labours are always available during the production which means

the production will not be interrupted due to inconsistency of labours. Finally, machine

breakdown is neglected in this study.

There  is  an  important  constraint  in  the  production  of  IBS  component.  The

constraint is the limited number of steel mould available for the production. The steel

mould is reusable and it is specially designed. The investment cost is very high and

therefore the precaster can only afford to a certain amount of this reusable steel mould.

The precast plant is a field plant where most  of the operation is carried out

manually.  The  prefabrication  plant  consists  of  four  main  departments  whereby  it  is

designed according to the convenience and sequence of the production process. The steel

fabrication workshop and concrete mixing centre is located next to the production lines

whereby the fabricated steel reinforcement can be easily transported to the production

Page 60: Ibs Production

line. In the prefabrication plant, there are two separate production lines which cater the

production of beam and column respectively. The third department is the treatment and

curing area. Lastly, there is a wide unshaded area for the storage of completed precast

components.

The number of workers needed in the production is based on the number of

workers observed during the site observation. The production plant works in at least one

shift a day which is equivalent to six hours and the maximum of three shifts per day

which is equivalent to eighteen hours. Six hours is the effective working hour of the

workers spent in the manufacturing work.

[Process improvement: Tower crane, Train]

3.3 Modeling and Simulation

With the collected data of the activities’ duration, a model is made using Witness

2001 software. Witness 2001 is a simulation software with a simple icon base set up and

the start up window of the software is shown in Figure 3.3. The main objective of the

simulation is to find out the optimum line of production set up with limited number of

steel mould available. Optimum production line is very much relies on the efficiency of

the production line and the number of resources required.

Therefore,  time  and  resources  are  the  main  concern  in  the  simulation.  Time

means the overall time needed to complete the production of IBS components while

resources means the machinery and labour needed in completing the production in a

stipulated time.

Page 61: Ibs Production

Figure 3.3 : Witness 2001 Software Start Up Window

3.4 Data Analysis and Discussion

From the results of the simulation, it is interpreted to show the time needed to

complete  the  required  number  of  IBS  components  for  a  medium  size  single  storey

housing project ranging from one hundred to three hundred houses. Apart from that, the

amount of resources required is also interpreted from the results of the simulation.

Basically, there is a proposal of IBS pilot plant set up as the conclusion of this

project. Comparison and discussion are made based on each proposed production line in

terms of resources and time.

3.5 Research Methodology Flowchart

Page 62: Ibs Production

The flowchart is shown in Figure 3.4 which indicates the general procedures that

adopted in carrying out this study.

Flow   chart   of   the   research   methodology

Identification of the research topic First   stage and scopes of study

Objectives of Scope of Literature

Data Collection:Second   stage

(i)   Interview session(ii) Real time data collection

Third   stage

Results and analysis

(i)   Simulation is carried out based on the data obtained.(ii)   Analysis  and  discussion  is  carried  out  based  on  the  result  of  the

simulation.

Make conclusion

Figure 3.4 : Research Flowchart

Fourth   stage

CHAPTER 4

DATA AND RESULTS

Page 63: Ibs Production

Curing Storage Area

4.1 Introduction

This chapter is about the data and results from the simulation. The first part is on

the data that observed from the precast plant. The data observed includes the layout of

the precast plant, time and activities involved in IBS elements production, operation

hour of the production plant as well as the number of IBS elements that need to be

produced.  With these data, the model and simulation of the IBS production is created

using Witness 2001 software. The simulation results are considered as the second part of

this chapter. The simulation results indicate the time, resources and temporary storage

area  required  in  the  production  plant.  Based  on  the  results  from  the  outcome  of

simulation, discussion and conclusion can be developed.

4.2 Precast Plant Layout

The IBS precast plant layout is based on EBS precast pilot plant. The layout of

the plant is shown in Figure 4.1

Beam Production LineSteel, Platesand Links

Fabrication.

Treatment&

Mould Assembly

Column Production Line

Figure 4.1 : IBS Precast Plant Layout

4.3 Activity Duration and Resources

Page 64: Ibs Production

Activity duration is the data measured using real time clocking at construction

site.   It is the first part or prerequisite of the whole simulation. This means that the

simulation  is  unable  to  be  carried  without  obtaining  the  activity  duration  of  every

process involved in IBS component production. Logically, the summation of the every

activity’s duration include the travel time taken to move from one workstation to another

during the production will be the overall production time. This concept is just applicable

to simple and low volume of production. Nonetheless, the IBS production is a complex

and yet the number of production is large, therefore computer simulation will help in

determining  the  production  time  precisely  and  systematically  especially  for  what  if

situation. There are six activities involved in the whole IBS component production as

mentioned earlier in Chapter III.

4.3.1 Parts Preparation

Part  preparation  is  the  first  activity  in  the  whole  IBS  component  production

process.  Basically,  they  are  four  parts  that  need  to  be  prepared  namely  cutting  of

reinforcement bars, preparation of spiral links, fabricating of steel plates and assembling

of steel mould. The preparation raw material previous of these parts are not included in

this study.

IBS  component  production  is  standardized  and  modular  in  order  to  ease  the

manufacturing work. Therefore, each beam and column required four reinforcement bars,

a spiral links, three steel plates and a steel mould. The task involved in preparing the

reinforcement bars is very simple whereby it is cut into the required length which is

3.4m and 6.8m for beam while 3.3m for column.

The preparation of spiral links takes a longer period of time and it can only be

done with the assistant of a spiral link machine. Steel plates are used for the connection

Page 65: Ibs Production

purpose between the IBS components during erection. Steel plate is cut into the required

dimension and fold to the required shape and weld to the main bars. Reusable steel

mould is used for casting and the steel mould is specially design where it is just need to

flip up the four hinged surface and clip on to complete the assembly work. The mould

needs to undergo oil treatment process to make sure that the IBS formwork components

can easily be strip off from the concrete during the demoulding process. The measured

time for each part is shown in Table 4.1.

Table 4.1 : Parts Preparation Time

4.3.2 Fixing of Reinforcement Bars

Fixing of reinforcement bars process is to combine all parts which were prepared

in the earlier stage. Basically, fixing of the reinforcement bars consists of two major

tasks. The first task is to weld the main reinforcement bars to the links. Both links and

reinforcement  bars  are  welded  at  specific  location  just  to  make  sure  that  the  main

reinforcement bars are attached to the links to form a steel cage. The following task is to

fix the steel cage into the mould together with three steel plates at the middle as well as

the both ends of the component. The whole process will be completed in twelve minutes

with two skilled labours.

4.3.3 Degreasing

Parts Time Required (minutes) Labour

Reinforcement Bars 5 2 Unskilled

Links 27 1 Skilled

Steel Plates 15 1 Skilled

Mould 40 2 Skilled

Page 66: Ibs Production

The spiral links prepared in the earlier stage using the spiral link machine will

cause an oily and greasily surface to the links. The spiral link machine can only be

operated with the help of grease in order to spiral the links. Therefore, the fabricated

spiral links is in oily and greasily condition. Oily and greasily surface of links will affect

the bonding between concrete and the reinforcement. In order to overcome this problem,

degreasing process is required before the concreting process. Hand spray contains of

water and air is used to blow away the grease and oil. The degreasing process takes ten

minutes with one unskilled labour.

4.3.4 Concreting

Placing the concrete into the mould would be considered as a major process in

IBS component production. It is done at a separate workstation next to degreasing area.

The concrete used is supplied by ready-mixed concrete supplier whereby it is assumed

that the supply of concrete is continuous during the production.

The casting work is carried out on top of the vibrating table which means that the

compaction work is performed concurrently during concreting. The placing of concrete

into the mould is done manually with the help an arm in directing the concrete flows into

the mould from the mixer lorry. The whole concreting process required two skilled

workers where one of them in charge in placing the concrete while the other one will

operate the vibrating table for compaction work. The whole process can be completed in

24 minutes and the completed IBS component is sent to the curing area before it is

demoulded.

Page 67: Ibs Production

4.3.5 Demoulding and Inspection

The demoulding and inspection process is carried after twenty four hours of wet

curing with gunny sacks. After the demoulding work, there will two separate items

remain.  One  of  them  is  the  completed  IBS  component  whereby  it  will  undergo

inspection and quality control process. Marking of the completed IBS component is the

final procedure before it is sent to inventory area. The other remaining item is the steel

mould, it is sent to another workstation for cleaning and reassembling process. The

demoulding, inspection and marking process needs twenty four minutes and there is only

one unskilled labour required.

4.3.6 Cleaning and Reassembling of Mould

The  steel  mould  is  reusable  however  it  needs  to  go  through  cleaning  and

reassembling  process  before  it  is  ready  to  be  reused.  The  cleaning  and  demoulding

process takes forty minutes and done by one unskilled worker.

The duration used for each activity is shown in Table 4.2.

Table 4.2 : The Duration of Every Activity

Activity Time (Mins) Labour Equipment

Main Bars Preparation 5 2 unskilled 1 unit of Cutter

Plates Fabrication 15 1 skilled1 set of Cutter and Welding

Equipment

Spiral                  Links

Preparation27 1 skilled

1    unit    of    Spiral    Link

Machine

Steel Mould Assembly 40 2 skilled Hand Tools

Fixing Rebar 12 2 skilled 1 unit of Welding Machine

Degreasing 10 1 unskilled 1 unit of Spray

Concreting 24 2 skilled 1 unit of Vibrating Table

Demoulding           and

Inspection25 1 unskilled Hand Tools

Mould   Cleaning   and

Reassembling40 1 unskilled Hand Tools

Page 68: Ibs Production

4.4 IBS Beam and Column Required

The IBS beam and column needed is extracted from a 100% IBS house as shown

in Figure 3.2. The total amount IBS beam and column needed for 100, 200 and 300

houses is shown in Table 4.3.

Table 4.3 : Total Amount of IBS Element

4.5 Working Time and Constraint

The effective working time for IBS component production is six hours per shift

which is equal to 360 minutes. The prefabrication plant works in three shifts per day in

maximum and one shift per day in minimum. Number of steel mould available is the

major constraint in the production as the investment cost is extremely high. As a result,

the simulation is carried out to its optimum based on the number of steel mould available.

The effective working hour and the number of mould are shown in Table 4.4 and 4.5

IBS Element

No. of House

Beam 1

200 x 300 x

3400

Beam 2

300 x 300 x

6800

Column

300 x 300 x

3300

100 1745 805 735

200 3490 1610 1470

300 5235 2415 2205

Number of Shift Time (minutes)

1 360

2 720

3 1080

Page 69: Ibs Production

respectively.

Table 4.4 : Effective Working Hour

Table 4.5 : Number of Steel Mould Available

4.6 Modeling

The whole process of IBS component production is modeled using Witness 2001

software Basically, there are two different production lines consist of beam production

line and column production line. This model is shown in Appendix A.

They  are  four  entities  used  in  the  modeling  of  IBS  production  namely  Part,

Conveyor, Machine or Workstation, Integer and Buffers. Each entity has their own built-

in  function  and  user  defined  characteristics  such  as  time  used  for  processing  the

components,  the  maximum  number  of  supply  available,  detention  time,  maximum

storage and so on. Figure 4.2 shows the all the entities used in the modeling of IBS

production.

(a) (b) (c)

IBS Component Number of Steel Mould

Beam 125

Column 75

Page 70: Ibs Production

(d) (e)

Figure 4.2 (a) Part Element

(b) Buffers Element

(c)  Integer

(d) Conveyor Element

(e) Machine Element

Parts represent the supply of raw materials and it is also represent the source of

the whole modeling. Machines or workstations represent the process or activity carried

out  during  the  production.  Integer  is  used  in  counting  the  completed  component

manufactured in the simulation. The transportation of the parts from one workstation to

another in the model is represented by conveyor belts with the duration of five minutes.

Buffers in the model represent the temporary store required to keep the parts.

Buffers are needed in IBS production because of two reasons. The first reason is to

eliminate  the  blocking  of  the  production  line  and  to  purposely  keep  the  component

before  it  can  be  further  process.  The  second  reason  is  to  purposely  keeping  the

component after the casting process whereby the IBS component can only be demoulded

after twenty four hours to ensure that the component is set and to carry out wet curing

process at the mean time. The wet curing process creates a great impact to the whole

production process especially with the limited number of steel mould.

Every entity has their respective user defined interface where it can be set and

defined according to the user’s needs. Basically, all the items that need to be defined by

the  user  are  located  at  General  which  contains  the  name  of  the  entity,  the  time  or

duration of the activity, quantity of the entity and so on. The dialog box for Parts and the

description of the interface are shown in Figure 4.3 and Table 4.6 respectively.

Page 71: Ibs Production

Figure 4.3 : Part Detail Dialog Box

Table 4.6 : Part Detail

Buffer’s dialog box and its description are show in Figure 4.4 and Table 4.7.

Information Description

Inter Arrival Time Time between arrival

Lot Size Number that arrive together

Maximum Arrival Maximum     number     that     can     arrive

throughout a simulation run

First Arrival At Time first one arrives in the model

Active The element is always available

To… The location that the Parts are sent

Page 72: Ibs Production

Figure 4.4 : Buffer Detail Dialog Box

Table 4.7 : Buffer Detail

Figure 4.5 Dialog box of Conveyor entity and the description is shown in Table 4.8.

Information Description

Maximum CapacityMaximum  number  of  Parts  (entities)  can

be stored

Input OptionPosition at which Part (entity) enters the

Buffers

Output OptionPosition from which part/entity will leave

the buffer

Option – NoneThe  Buffer  behaves  as  a  normal  passive

Buffer and a Part (entity) can be removed

at any time by another Element

Page 73: Ibs Production

Figure 4.5 : Conveyor Detail Dialog Box

Table 4.8 : Conveyor Detail

Figure 4.6 Dialog box of Machine entity and Table 4.9 shows the description.

Figure 4.6 : Machine / Workstation Detail Dialog Box

Table 4.9 : Machine / Workstation Detail

Information Description

Length  PartsUses the number of Part (entity) positions

on the Conveyor to define the length of the

conveyor

Maximum CapacityMay be less than the Part (entity) length

due to operating constraints

Index TimeThe time required to index or move one

position in the conveyor

Information Description

Input Rule Bring in the part or entity

Cycle Time Duration Time taken to process the parts (entities)

Output RuleWhere the part or entity is sent to after the

machine or activity has finished processing

Page 74: Ibs Production

Figure 4.7 Dialog box of Integer

Figure 4.7 : Dialog Box of Integer

4.6.1 IBS Production Modeling

The modeling of IBS component production begins from the preparation of parts

until the demoulding process. Transportation process after the demoulding of completed

IBS components are excluded from this study. Parts consist of Bars, Links, Plates and

Moulds are used at the beginning of the modeling as the supply raw material for the

production. The prepared parts are sent by railed trolley to their respective buffers before

they are processed at FixReWeld. The FixReWeld workstation which carried out fixing

of reinforcement bars into a component will extract one part from each buffer located

before the workstation.

Page 75: Ibs Production

Next, the component is transported with railed trolley for degreasing process at

the Degreasing workstation. After degreasing work, the component is sent to Concreting

workstation for placing of concrete by using crane. This will be followed by sending the

cast-components by tower crane to DemouldBuffers for twenty four hours detention

before the demoulding process at DemouldInspec workstation. However, the detention

is set according to the effective working hour and the detention will have a greatly effect

the production as the production may be interrupted due to insufficient number of mould.

The detention varies and it is depends on the shift of production. It will be set at six

hours for one shift of production; twelve hours for two shifts and eighteen hours for

three shifts.

After the demoulding process, mould is transported by using side-loader forklift

to ReuseMould workstation for cleaning and assembling purpose before it is reused.

The process repeat until it achieved the required number of IBS element. It is a trial and

error approach to fix the number of resources in the most optimum way to complete the

required IBS components within the targeted time.

The transportation of components or parts is modeled by Conveyor element. The

time required to travel from one workstation to another is five minutes. However, the

traveling time is set at fifteen minutes in the model whereby the additional time is used

for checking and quality control purposes.

The running of the simulation is shown in Appendix B.

4.7 Result

The result of the simulation is about the time taken to complete the production of

IBS beams and columns to supply for the construction of medium size single storey

housing project ranging from one hundred to three hundred houses. The production time

Page 76: Ibs Production

is simulated based on two months and three months targeted duration. Other resources

such  as  number  of  worker  and  machinery  are  varying  according  to  the  duration  of

production. There is only one lane of conveyer belt link between each workstation and

the value shows in bracket in each table means the buffer stock.

The results also imply the most optimum line of production with limited steel

mould at its fixed resources. In fact, there are three important aspects to be focused on

the simulation results which are the time and resources used for the production as well as

the area required to keep the inventory.

4.7.1 Two Months Production Time

The  first  targeted  time  of  IBS  component  production  is  two  months.  The

production is carried out in between one shift to three shifts to meet the supply of one

hundred to three hundred houses. The detail of the simulation result and resources are

shown in Table 4.10.

Table 4.10 : Two Months Production Resources and Time

4.7.2 Three Months Production Time

Three months is another targeted time for IBS component production in this

simulation. From this simulation, it is clearly shown that the set up of the production line

especially in terms of resources is slightly different from the two months production

time. The detail of the simulation results and resources are shown in Table 4.11.

Table 4.11 : Three Months Production Resources and Time

Workstation/

Resource

100 Houses 200 Houses 300 Houses

Beam Column Beam Column Beam Column

Bar 1 1 1 1 1 1

Plate 3 2 3 2 3 2

Link 4 2 4 2 4 2

Mould 5 2 5 2 5 2

Fixing Rebar 2 1 2 1 2 1

Degrease 2 1 2 1 2 1

Concreting 3 (63) 2 3(18) 2 3 2

Demould 4 (45) 1 (70) 4 (90) 1 (70) 4 (108) 1 (70)

Clean Mould 5 2 5 2 5 2

Time Allowed 21600 (1 Shift) 43200 (2 Shifts) 64800 (3 Shifts)

Actual Time

(Beam)20851 (58 days) 41611 (58 days) 75547 (70 days)

Actual Time

(Column)18821 (53 days) 37556 (53 days) 56291(53 days)

Workstation/

Resource

100 Houses 200 Houses 300 Houses

Beam Column Beam Column Beam Column

Bar 1 1 1 1 1 1

Plate 2 1 2 1 2 1

Link 3 1 3 1 3 1

Mould 4 1 4 1 4 1

Fix Rebar 2 1 2 1 2 1

Degrease 1 1 1 1 1 1

Concreting 2 (84) 1 2 (54) 1 2 (24) 1

Demould 3 (30) 1 (9) 3 (60) 1 (18) 3 (90) 1 (27)

Clean Mould 4 1 (62) 4 1 (50) 4 1 (45)

Time Allowed 32400 (1 Shift) 64800 (2 Shifts) 97200 (3 Shifts)

Actual Time

(Beam)31047 (87 days) 62007 (87 days) 92967 (87 days)

Actual Time

(Column)27347 (76 days) 57467 (80 days) 87587 (82 days)

Page 77: Ibs Production

4.7.3 Contingency Plan

There is an additional simulation done whereby the production is targeted to be

completed in a month time. However, number of mould has increased to one hundred

units for column and three hundred units for beam. One month production is simulated

as contingency plan to cater for a sudden high demand of IBS component. The detail

simulation results and its resources used are shown in Table 4.12.

[Process improvement: Increase Number of workstation]

Table 4.12 : Contingency Plan Resources and Time

CHAPTER 5

DISCUSSION

5.1 Introduction

The main purpose of this simulation is to find out the most efficient and optimum

production line set up of a precast plant to cater the production of IBS elements required

for a medium size single storey housing project between within a stipulated time of two

months and three months. IBS elements in this context mean IBS column and IBS beam.

Workstation/

Resource

100 Houses 200 Houses 300 Houses

Beam Column Beam Column Beam Column

Bar 2 1 2 1 2 1

Plate 5 4 5 4 5 4

Link 9 2 9 2 9 2

Mould 14 5 14 5 14 5

FixRebar 4 2 4 2 4 2

Degrease 4 2 4 2 4 2

Concreting 8 2 (59) 8 2 (29) 8 2

Demould 7 (90) 3 (30) 7 (180) 3 (60) 7 (270) 3 (90)

CleanMould 10 (177) 4 10 (87) 4 10 4

Time Allowed 10800 (1 Shift) 21600 (2 Shifts) 32400 (3 Shifts)

Actual Time

(Beam)9941 (28 days) 20861 (29 days) 32165 (30 days)

Actual Time

(Column)9267 (26 days) 18443 (26 days) 27979 (26 days)

Page 78: Ibs Production

The most efficient and optimum line of production is governed by a constraint which is

the number of steel mould available. During the simulation, it is carefully monitored to

make sure that the production is smooth and can be completed in the targeted time.

5.2 Discussion

Two months and three months are the targeted production and basically there are

two kinds of production line set up. Two months production line set up is difference

from three months production line set up in terms of resources employed. On top of that,

the production is operated in one shift to three shifts basis whereby the production of

IBS elements for one hundred houses is in one shift, two hundred houses in two shifts

and three hundred houses in three shifts. No matter how the production line is, the

number of steel mould available is still the same for both production lines set up. They

are one hundred twenty five units of steel mould for beam and seventy five steel mould

for column.

From the results of the simulation, there are three important aspects that need to

be further discussed. The first aspect is the time used in producing the required IBS

components. The second aspect is about the resources allocated and finally is about the

storage area required for temporary keeping of material or inventory.

5.2.1 Time

Time  is  the  essence  in  IBS  component  production  and  construction  industry

generally.  It  is  very  important  that  the  precaster  to  complete  the  production  of  the

required  number  of  IBS  components  in  time  in  order  to  avoid  any  delays  on  the

transportation  schedule  and  the  erection  work  schedule  at  site.  The  production  time

needed  to  complete  the  production  of  required  IBS  components  for  two  and  three

months targeted time is shown in Table 5.1 and Table 5.2.

Page 79: Ibs Production

Table 5.1 : Two Months Targeted Production Time

From Table 5.1, it is obvious that the actual time used to produce the required

number of IBS column to supply for the construction of one hundred to three hundred

houses  is  below  the  targeted  time.  However,  the  production  time  of  IBS  beam

component to supply for three hundred houses is over the targeted time. The time needed

to complete the production of IBS beam for three hundred houses is seventy days. It can

be concluded that beam production line has reached it maximum capacity of production

whereby this production line set up is only able to produce 6549 units of beam sixty

days and work in three shifts. The actual production time maintained the same although

the resources are increased. This shows that the production fail to complete within the

targeted time because of insufficient number of steel mould.

The  impact  of  insufficient  steel  mould  becomes  more  critical  when  the

production  is  carried  out  more  than two  shifts. It  is  because  three  shifts  production

required  longer  period  of  detention  time  for  the  mould  to  stay  at  the  setting  area

(DemouldBuffer) before it can be demoulded. The production is sometimes interrupted

as  there  is  no  steel  mould  supply  due  to  the  longer  detention  time.  For  column’s

production line, it seems to be well performed as all the required IBS columns can be

produced within the targeted time.

Table 5.2 : Three Months Targeted Production Time

Time100 Houses (1 Shift) 200 Houses (2 Shifts) 300 Houses (3 Shifts)

2505

Beams

735

Columns

5100

Beams

1440

Columns

7550

Beams

2205

Columns

Target

(60 days)21600 min 43200 min 64800 min

Actual

(Min)20851 18821 41611 37556 75547 56291

Actual

(Day)58 53 58 53 70 53

Time100 Houses (1 Shift) 200 Houses (2 Shifts) 300 Houses (3 Shifts)

2505

Beams

735

Columns

5100

Beams

1440

Columns

7550

Beams

2205

Columns

Target

(90 days)32400 min 64800 min 97200 min

Actual

(Min)31047 27347 62007 57467 92967 87587

Actual

(Day)87 76 87 80 87 82

Page 80: Ibs Production

From Table 5.2, it shows that both production lines are able to complete the

production within the targeted period of time. In fact, the production is completed at

least three days before deadline for beam and at least eight days before deadline for

column.

5.2.2 Resources

The resources such as number of labour and machinery used in the production

vary between two months and three months targeted production line set up. Definitely,

the production line set up for two months has a greater number of resources compared to

three month production line set up.

The determination of which resources needed to be increased is very important

and the effectiveness on the increased resources can be determined from this simulation.

The resources suggested for two months production line is shown in Table 5.3 and Table

5.4 while for three months production line is shown in Table 5.5 and Table 5.6.

Table 5.3 : Two Months Beam Production Line Resources

Activity / ProcessLabour

(1 Shift)Equipment / Machinery

Main Bars Preparation 2 unskilled 1 unit of Cutter

Plates Fabrication 3 skilled3  sets  of  Cutter  and  Welding

Equipment

Spiral Links Preparation 4 skilled 4 units of Spiral Link Machine

Steel Mould Assembly 10 skilled Hand Tools

Fixing Rebar 4 skilled 2 units of Welding Machine

Degreasing 2 unskilled 2 units of Spray

Concreting 6 skilled 3 units of Vibrating Table

Demoulding and Inspection 4 unskilled Hand Tools

Mould Cleaning and Reassembling 5 unskilled Hand Tools

Page 81: Ibs Production

Table 5.4 : Two Months Column Production Line Resources

Table 5.5 : Three Months Beam Production Line Resources

Table 5.6 : Three Two Months Column Production Line Resources

From  the  above  tables,  it  is  obvious  that  those  two  months  production  line

Activity / ProcessLabour

(1 Shift)Equipment / Machinery

Main Bars Preparation 2 unskilled 1 unit of Cutter

Plates Fabrication 2 skilled2  sets  of  Cutter  and  Welding

Equipment

Spiral Links Preparation 2 skilled 2 units of Spiral Link Machine

Steel Mould Assembly 4 skilled Hand Tools

Fixing Rebar 2 skilled 1 unit of Welding Machine

Degreasing 1 unskilled 1 unit of Spray

Concreting 4 skilled 2 units of Vibrating Table

Demoulding and Inspection 1 unskilled Hand Tools

Mould Cleaning and Reassembling 2 unskilled Hand Tools

Activity / ProcessLabour

(1 Shift)Equipment / Machinery

Main Bars Preparation 2 unskilled 1 unit of Cutter

Plates Fabrication 2 skilled2  sets  of  Cutter  and  Welding

Equipment

Spiral Links Preparation 3 skilled 3 units of Spiral Link Machine

Steel Mould Assembly 8 skilled Hand Tools

Fixing Rebar 4 skilled 2 units of Welding Machine

Degreasing 1 unskilled 1 unit of Spray

Concreting 4 skilled 2 units of Vibrating Table

Demoulding and Inspection 3 unskilled Hand Tools

Mould Cleaning and Reassembling 4 unskilled Hand Tools

Activity / ProcessLabour

(1 Shift)Equipment / Machinery

Main Bars Preparation 2 unskilled 1 unit of Cutter

Plates Fabrication 1 skilled1  set  of  Cutter  and  Welding

Equipment

Spiral Links Preparation 1 skilled 1 unit of Spiral Link Machine

Steel Mould Assembly 2 skilled Hand Tools

Fixing Rebar 2 skilled 1 unit of Welding Machines

Degreasing 1 unskilled 1 unit of Spray

Concreting 2 skilled 1 unit of Vibrating Table

Demoulding and Inspection 1 unskilled Hand Tools

Mould Cleaning and Reassembling 1 unskilled Hand Tools

Page 82: Ibs Production

required a higher number of resources in production. The higher number of resources

will help in reducing the overall production time. However, there is a cut off point where

the production time will not be reduced even though the number of resources increased.

This is due to the constraint applied in both production line set up which is the limited

number of steel mould available.

The production cost is absolutely higher for two months production line where

more equipments and labours are needed in the manufacturing. Table 5.7 and Table 5.8

show the overall resources needed in two months and three months production line

respectively.

Table 5.7 : Two Months Production Line Overall Resources

Table 5.8 : Three Months Production Line Overall Resources

The difference of labour between two months and three months production lines

Activity / ProcessLabour (1 Shift)

Equipment / MachinerySkilled Unskilled

Main Bars Preparation - 4 2 units of Cutter

Plates Fabrication 5 -5 sets of Cutter and Welding

Equipment

Spiral Links Preparation 6 -6    units    of    Spiral    Link

Machine

Steel Mould Assembly 14 - Hand Tools

Fixing Rebar 6 - 3 units of Welding Machine

Degreasing - 3 3 units of Spray

Concreting 10 - 5 units of Vibrating Table

Demoulding and Inspection - 5 Hand Tools

Mould          Cleaning          and

Reassembling- 7 Hand Tools

Total 41 19

Activity / ProcessLabour (1 Shift)

Equipment / MachinerySkilled Unskilled

Main Bars Preparation - 4 2 units of Cutter

Plates Fabrication 3 -3 sets of Cutter and Welding

Equipment

Spiral Links Preparation 4 -4    units    of    Spiral    Link

Machine

Steel Mould Assembly 10 - Hand Tools

Fixing Rebar 6 - 3 units of Welding Machine

Degreasing - 2 2 units of Spray

Concreting 6 - 3 units of Vibrating Table

Demoulding and Inspection - 4 Hand Tools

Mould          Cleaning          and

Reassembling- 5 Hand Tools

Total 29 15

Page 83: Ibs Production

is twelve persons for skilled labour and four persons for unskilled labour. There is also a

great difference for number of cutter and welding machine used to fabricate steel plates

for both production set up.

Besides that, spiral links machine and vibrating table also show a significant

different between both production lines. In fact, these three activities have a great effect

on  the  overall  production  time  whereby  the  overall  production  time  differs  due  to

changes in resources for these three activities. Therefore, those three activities can be

considered as the critical activity for the production.

The number of resources proposed for two months and three months production

line as shown in Table 5.7 and Table 5.8 can be modeled and simulated for four months

until  one  year  targeted  production  time.  Definitely,  the  working  hour  will  greatly

reduced whereby the production may only be carried out in one shift.

5.2.3 Inventory Storage Area

The production plant needs to have a temporary storage area to temporarily store

the inventory before it can be further processed. For the production of IBS component, it

is a must to allocate a space to keep the wet IBS component until it is set and ready to be

demoulded. The setting process time is quickened by using heat or certain chemical

admixtures. Nonetheless, this production line is using natural setting which takes about

one day.

Apart from that, the production plant also needs to allocate a space normally an

open air area to keep the completed IBS components before there are transported to the

construction site. From the simulation, it shows that there must be some empty spaces

required  during  the  production.  The  areas  needed  based  on  the  number  of  IBS

components to be stored have been identified from the simulation and it is shown in

Table 5.9 and Table 5.10 for two months and three months production line set up.

Page 84: Ibs Production

Table 5.9 : Storage Area Required for Two Months Production Line

Table 5.10 : Storage Area Required for Three Months Production Line

The  value  shown  in  Table  5.9  and  Table  5.10  means  the  number  of  IBS

components either beam or column that need to be kept temporarily before the activity

or process. The production plant has to allocate the empty space for temporary storage of

inventory based on the greatest value shown in the table.

From  the  result,  both  production  lines  set  up  plan  required  an  area  at  the

beginning  of  the  production  process  to  store  the  parts  or  raw  materials  of  the  IBS

components. On top of that, additional space needed in two months production line is

near to the vibrating table where concreting is carried out and the area must be able to

store sixty three units of beam. Besides that, there must a space to keep the wet IBS

Activity1 Shift 2 Shifts 3 Shifts

Beam Column Beam Column Beam Column

Fixing Rebar Parts Storing

Concreting 84 - 54 - 24 -

Demoulding     and

Inspection30 9 60 18 90 27

Mould     Cleaning

and Reassembling- 62 - 50 - 45

Activity1 Shift 2 Shifts 3 Shifts

Beam Column Beam Column Beam Column

Fixing Rebar Parts Storing

Concreting 63 - 18 - - -

Demoulding

and Inspection45 70 90 70 108 70

Page 85: Ibs Production

components before it is set and demoulded. The area must be adequate to keep one

hundred and eight units of beam and seventy units of column.

For three months production line set up, the production plant needs to prepare

three empty spaces near to the vibrating table, demoulding area and fixing of rebar’s

workstation. The empty space near to the vibrating table must be able to accommodate

eighty four units of beam while at the demoulding area, the space must be sufficient to

store ninety units of beam and twenty seven units of column. Finally, an area to store

sixty two units of column at the demoulding and reassembling is required.

5.3   Contingency Plan

A contingency plan also generated from the simulation of IBS production in order

to cater for the some uncertainty or unexpected high demand of IBS components. The

contingency plan is to complete the production of IBS beams and columns for medium

size single storey housing project in one month targeted time. However, the amount of

steel mould constraint applied in earlier production line set up is eliminated from this

contingency plan. The number of steel mould suggested for the contingency plan is three

hundred units for beam and one hundred units for column.

Generally, the set up of contingency production line will incur more cost than the

two  months  and  three  months  production  set  up  as  the  number  resources  increased

dramatically in order to meet the one month targeted production time. Further discussion

is focused on the time, resources and inventory storage area.

5.3.1 Time

Time is the main concern in this simulation and it is the most challenging and

difficult criteria to be achieved in one month production line set up. Table 5.11 shows

Time100 Houses (1 Shift) 200 Houses (2 Shifts) 300 Houses (3 Shifts)

2505

Beams

735

Columns

5100

Beams

1440

Columns

7550

Beams

2205

Columns

Target

(30 days)10800 min 21600 min 32400 min

Actual

(Min)9941 9267 20861 18443 32165 27979

Actual

(Day)28 26 29 26 30 26

Page 86: Ibs Production

the time needed to complete the production based on one month targeted time.

Table 5.11 : One Month Targeted Production Time

From Table 5.11, the time needed to complete IBS beam element is between

twenty  eight  to  thirty  days  while  for  IBS  column  element  is  twenty  six  days.  The

production time is very much depends to the resources allocated for each process in the

production.

5.3.2 Resources

Substantial  resources  have  been  employed  in  this  contingency  plan.  The

resources employed according to beam and column are shown in Table 5.12 and Table

5.13. The overall resources required are shown in Table 5.14.

Table 5.12 : One Month Beam Production Line Resources

Table 5.13 : One Month Column Production Line Resources

Activity / ProcessLabour

(1 Shift)Equipment / Machinery

Main Bars Preparation 4 unskilled 2 units of Cutter

Plates Fabrication 5 skilled5  sets  of  Cutter  and  Welding

Equipment

Spiral Links Preparation 9 skilled 9 units of Spiral Link Machine

Steel Mould Assembly 28 skilled Hand Tools

Fixing Rebar 8 skilled 4 units of Welding Machine

Degreasing 4 unskilled 4 unit of Spray

Concreting 16 skilled 8 units of Vibrating Table

Demoulding and Inspection 7 unskilled Hand Tools

Mould Cleaning and Reassembling 10 unskilled Hand Tools

Activity / ProcessLabour

(1 Shift)Equipment / Machinery

Main Bars Preparation 2 unskilled 1 unit of Cutter

Plates Fabrication 4 skilled4  sets  of  Cutter  and  Welding

Equipment

Spiral Links Preparation 2 skilled 2 units of Spiral Link Machine

Steel Mould Assembly 10 skilled Hand Tools

Fixing Rebar 4 skilled 2 units of Welding Machine

Degreasing 2 unskilled 2 units of Spray

Concreting 4 skilled 2 units of Vibrating Table

Demoulding and Inspection 3 unskilled Hand Tools

Mould Cleaning and Reassembling 4 unskilled Hand Tools

Page 87: Ibs Production

Beam production line required a greater number of resources as beam required a

bigger amount in the production. From the comparison between Table 5.12 and 5.13,

most of the resources employed in beam production is double compared to three months

production  line  set  up.  Concreting  is  the  most  critical  activity  it  has  a  four  times

increased in beam production line compared to column production line.

Table 5.14 : One Month Production Line Overall Resources

Activity / ProcessLabour (1 Shift)

Equipment / MachinerySkilled Unskilled

Main Bars Preparation - 6 3 units of Cutter

Plates Fabrication 9 -9 sets of Cutter and Welding

Equipment

Spiral Links Preparation 11 -11   units   of   Spiral   Link

Machine

Steel Mould Assembly 38 - Hand Tools

Fixing Rebar 12 - 6 units of Welding Machine

Degreasing - 6 6 units of Spray

Concreting 20 - 11 units of Vibrating Table

Demoulding and Inspection - 10 Hand Tools

Mould          Cleaning          and

Reassembling- 14 Hand Tools

Total 90 36

Page 88: Ibs Production

From  Table  5.14,  the  resources  used  in  the  contingency  plan  increased

dramatically compared to two months or three months production line set up resources.

From the comparison between Table 5.7 with Table 5.14, the resources have increased

doubly compared to two months production line set up. The resources have increased to

almost  three  folds  for  one  month  production  line  set  up  compared  to  three  months

production  line  set  up.  It  can  be  conclude  that  with  the  increased  in  resources  and

number of steel mould, the production time is able to be shortened to one month.

5.3.3 Inventory Storage Area

The area required to temporarily keep the inventory is larger in the contingency

plan compared to two months or three months production line set up plan. Basically

there are four areas needed to store the inventory where the first area is near to the fixing

rebar  workstation  whereby  it  is  used  to  keep  the  steel  bars,  plates  and  spiral  links.

However,  the  other  three  temporary  storage  areas  are  required  at  the  end  of  the

production  process.  Table  5.15  shows  the  storage  area  required  for  one  month

production line set up.

Table 5.15 : Storage Area Required for One Month Production Line

From the results, an empty space required near to the concreting area for column

production line. It has to accommodate for about fifty nine columns. Demoulding and

inspection workstation also required an empty space to keep for about two hundred

seventy beams and one hundred eighty columns. An area needed to store approximately

one hundred seventy seven beams is needed at the mould cleaning and reassembling

Activity1 Shift 2 Shifts 3 Shifts

Beam Column Beam Column Beam Column

Fixing Rebar Parts Storing

Concreting - 59 - 29 - -

Demoulding     and

Inspection90 30 180 60 270 90

Mould     Cleaning

and Reassembling177 - 87 - - -

Page 89: Ibs Production

workstation.

Three shifts working time has the highest number of IBS elements to temporarily

store  because  it  has  the  longest  detention  time  before  the  IBS  components  can  be

demoulded.

CHAPTER 6

CONCLUSION AND RECOMMENDATION

6.1 Conclusion

From this study, there are three significant conclusions can be drawn. There are:

(i) Optimum  production  line  set  up  has  been  proposed  to  complete  the

production of IBS beam and column required for the construction of medium

sized single storey IBS housing project within two months and three months

time with limited number of reusable steel mould.

(ii) Contingency production line set up with increase number of reusable steel

mould  to  produce  the  amount  of  IBS  beam  and  column  required  for  the

construction of a medium size of single storey IBS housing project in one

Page 90: Ibs Production

month time has been proposed.

(iii) Number  of  resources  such  as  labour,  machinery,  tool  and  storage  area

required in the production plant has been determined.

6.2 Recommendation

It is found out there are some fragmentary of this study where it can be further

improved in the future. The recommendations for future study are:

(i) An  analysis  of  cost  based  on  the  proposed  production  set  up  can  be

determined in order to indicate the budget required for the plant set up

(ii) Production  schedule  can  be  developed  using  computer  software  such  as

Microsoft Project, Primavera or Artimes in order to compare the production

time produced from the simulation.

(iii) Production process improvement can be adopted in the production such as

using of automation or robotic, quick set cement and transportation between

workstations.

REFERENCE

Page 91: Ibs Production

Abdul Kadir Marsosno (2005). Eraline Building System. Copyright@2005.

Bruggeling, A.S.G. and Huyghe, G.F. (1991). “Prefabrication With Concrete”. A.A.

Balkema, Rotterdam, Netherlands.

Chan, W.T. and Hu, H. (2002). “Production Scheduling for Precast Plants using a

Flow Shop Sequencing Model”. Journal of Computing in Civil Engineering. pp

165-174

Harun,  D.  (1984).  “Industrialised  Prefabrication  Systems  and  Its  Application  In

Malaysia”. Seminar on Prefabrication of Building Construction, April 1984

“IBS Digest”. (Jan-Mar, 2005). Construction Industry Development Board, Malaysia.

“IBS Survey 2003”. (2003). Construction Industry Development Board, Malaysia.

Junid, S.M.S. (1986). “Industrialised Building System”. Proceedings of a

UNESCO/FEISEAP Regional Workshop, UPM Serdang.

Lanner Group (2000). “Witness 2000”

Lew, Y.L., Hassim, S. and Kadir, M.R.A. (2003). “Factors Contributing to Cost

Control Problems in Malaysia IBS Construction”. International Conference on

Industrialised Building Systems, Kuala Lumpur, Malaysia.

Majzub. (1997). “Modular Housing Systems Used Around The World”. International

Journal of Housing Science, Vol 1.

Richard, R.B. (2005). “Industrialised Building Systems: Reproduction Before

Automation and Robotics”. Automation in Construction. pp 442-451.

Richardson, J.G. (1973). “Precast Concrete Production”. Cement and Concrete

Association”. Pp 47-51.

Richardson, J.G. (1991). “Quality in Precast Concrete”. Longman Scientific &

Technical. Pp 252-274.

Page 92: Ibs Production

“Roadmap IBS 2003-2010” (2003). Construction Industry Development Board,

Malaysia.

Shaari, S.N. (2003). “Dirty, Difficult and Dangerous? Simplify It…Use IBS!”,

Buletin Jurutera, The Institution of Engineer of Malaysia (IEM), June 2003, pp.

7-10.

Thanoon, W.A.M., Lee, W.P., Kadir, M.R.A, Saleh, M.J. and Sapuan, M.S. (2003).

“The Experiences of Malaysia and Other Countries in Industrialised Building

System”.   Proceedings   of   The   International   Conference   On   Industrialised

Building Systems, IBS. pg 255-262.

Trikha,  D.N.  (1999).  “Industrialised  Building  Systems,  Prospect  in  Malaysia”.

Proceedings of World Engineering Congress,Sarawak, Malaysia.

Warszawski, A. (1999). “Industrialized and Auntomated Building Systems”. E&FN

Spon. pp 116-179.

Yuosre, F.B., Kadir, M.R.A. and Ahmed, H.H. (2002). “Industrialised Building

Systems Construction in Malaysia”. Journal of Architectural Engineering. pp 19-

23.

Page 93: Ibs Production

Production Line Modeling

Production Line Modeling (Run)

Page 94: Ibs Production

One Month Production Line Set Up

Page 95: Ibs Production

Two Months Production Line Set Up

Three Months Production Line Set Up