機電工程施工機械設備更新換代

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摘要：本文結合企業工程實踐和科技研發成果，深入分析了建筑機電行業的現狀，闡述了機電安裝行業工藝技術發展趨勢、傳統機械設備更新換代的性能特點及重點研發與推廣技術的途徑，以實現新舊動能的轉換，提高傳統企業施工生產效率。

關鍵詞：工業化；機電設備；更新換代；信息化；數控；物聯網

國務院辦公廳了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，提出標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理以及全產業鏈整合的要求，以提高技術水平和工程質量，促進建筑產業轉型升級，引導企業研發應用與裝配式施工相適應的技術、設備和機具，提高部品部件的裝配施工連接質量和建筑安全性能。當前數字技術井噴式的突破和廣泛應用，已深刻改變著社會與經濟發展的模式，產業新生態正在逐漸形成；數字化建造技術的應用成為了我國建筑業改革的主要動力，通過數字化新技術的應用，實現新舊動能的轉換，使建筑傳統企業提高效率，煥發青春，讓建筑工業化插上騰飛的翅膀。

1機電施工行業的現狀

1.1人工成本的增加推動了企業技術變革

建設工程施工包括勞動力、材料、設備、技術和資金等五大要素，資金和材料是前提，勞動力、設備和技術三個要素直接決定了工程質量和企業效益。隨著我國人口紅利的逐漸消失，勞動力資源變得緊缺，新生代工人技能水平低、價格高、人員數量不足的矛盾日益突出，迫使施工企業在加強現代產業工人引進和培養的同時，只能通過大量采用先進技術和先進施工裝備來解決當前面臨的困境。

1.2建筑施工數字化技術逐步成熟

數字化建造技術正以前所未有之勢使建筑行業發生巨大轉變，基于三維數字設計和工程軟件所構建的“可視化”的BIM數字建筑模型，已經成為我國建筑信息化的主線，可以對項目進行設計、建造及運營管理，能夠節省能源、節約成本、降低污染和提高工效。

1.3新型施工設備不斷涌現

在設備方面，數字技術的應用使得機械設備能夠通過計算機實現數字程序控制，數控設備加工僅需輸入工件參數便可實現工件的精細加工。而傳統加工方式則需要通過工人的視覺判斷并反復測量核實才有可能實現，而且非橫平豎直的測量很難實現，工作效率和加工精度都很難滿足當前需要，勢必被新設備、新工藝所代替。

1.4精益建造已經成為建筑施工企業關注的焦點

為提升建筑質量整體水平，精益建造的浪潮席卷全國，建筑相關行業都投入其中。首先是BIM設計軟件的日趨多樣化、成熟化，能夠從設計上做到精細化、標準化；其次是數控設備能夠控制加工精度，做到均質化、高效化，解決了從設計藍圖到建造再到運維的建筑全生命周期的實施問題，已經具備產業轉型的基本條件，開啟了建筑工業化的快車道。

2先進生產設備推廣面臨的問題

2.1新設備推廣受到其功能的制約

機電工程施工機械設備的生產制造包括大型機床和小型機具兩類，大型機床主要滿足于重工業的加工裝配，小型機具主要滿足于建筑業的施工建造，設備生產廠家對設備性能和功能的極致追求意識和科研經費持續投入的意識還需要很長時間的培養。因此，目前機電施工領域仍然是以傳統型設備為主，新型設備為輔。

2.2對先進施工機械設備投入的動力不足

一是參建各方從自身利益出發，其心態和意愿各不相同。就設備購置方而言，投入和產出對比首當其沖，經濟價值和社會價值組成的綜合效益難以精確計量，而且相關參建方對施工機械設備的使用沒有明確的要求，在趨利避害心態的作用下，不會主動投入。二是項目施工極少會使用自有產業工人，基本都是使用勞務分包模式，施工機具都由分包自行解決，對于經濟實力和思想意識不足的分包老板，極少會加大投入來進行施工機械設備的更新換代，只是在承建單位有工程評優目標時，為了提高工程質量，擴大社會影響力，才決定加大設備的使用，進行工廠化預制加工和現場裝配式安裝，以顯示公司的技術水平和創新能力。

2.3受施工條件制約比較嚴重

各施工企業對建筑工業化的理解和踐行僅停留在工廠化預制加工、裝配式安裝方向，目的是通過建設預制加工基地，提高現場裝配化率。但由于不同的項目條件和各參建單位不同的施工組織形式，致使工廠化預制加工并不適合所有的項目。在此情況下，更多的施工單位采用移動式數控機床設備，使用新型施工裝配機具，提高現場機械化程度，工件加工精度和施工工效，以達到工廠化預制加工的近似效果。因此，最終采用現場預制加工還是工廠化預制加工或是綜合兩者，需要根據項目實際需求和條件狀況來決策。

3機械設備的替代與更新

隨著新型施工機具的不斷涌現，在提高施工效率和施工質量的同時，也不同程度地改變了傳統的操作方式和管理方式，進一步解放了生產力。

3.1替代手工作業類

3.1.1施工現場風管縫合工藝木槌傳統與換代性能特點對比見表1。

3.1.2施工現場電纜頭制作工藝手動液壓壓線鉗傳統與換代性能特點對比見表2。

3.1.3金屬管道焊接坡口加工工藝角磨機傳統與換代性能特點對比見表3。

3.2升級換代設備類

3.2.1金屬風管生產加工工藝風管生產設備傳統與換代性能特點對比見表4。

3.2.2金屬管道壓槽加工工藝金屬管道壓槽機傳統與換代性能特點對比見表5。

3.2.3金屬管道套絲加工加工金屬管道套絲機傳統與換代性能特點對比見表6。

3.2.4金屬管道焊接加工金屬管道焊接加工設備機具傳統與換代性能特點對比見表7。

3.2.5型鋼支架焊接加工工藝型鋼支架焊接加工工藝設備機具傳統與換代性能特點對比見表8。

3.3施工方式迭代類

3.3.1現場加工方式轉變為全預制加工方式傳統的現場加工方式轉變為全預制加工方式或預制加工+現場加工組合方式。（1）預制加工廠使用自動化生產線，采用自動壓槽生產線、自動套絲生產線、自動風管生產線、焊接管道生產線、管道自動除銹設備、型鋼切斷機、焊接機器人等，實現建筑機電全專業的預制加工生產作業。（2）施工現場使用便攜式加工設備，采用便攜式等離子切割機、手提式管道坡口機、全位置自動焊機、多功能磁座鉆、便攜式電動液壓沖孔機、多功能型鋼切斷機等設備，方便快捷地開展現場加工作業。

3.3.2手工安裝轉變為機械化設備裝配安裝方式傳統人力手工安裝方式轉變成機械化設備裝配安裝方式。建筑機電現場放線定位、成品搬運、設備吊裝、螺栓緊固等安裝工藝均使用電動設備實施，高效、便捷、省時、省力。例如自行走升降機、履帶式蜘蛛人吊車、自行式曲臂升降車、電動升降叉車、激光放線儀、電動穿線器、電纜輸送機、電動扳手等電動設備。

4新型施工設備研發與推廣

在社會高速發展但人口紅利逐漸消失的背景下，利用科學技術促進生產、施工的機械化和自動化，逐步替代人工及提高工效成為建筑工業化發展的必然趨勢。生產加工和裝配安裝的機械設備的自動化和普及化，提高了建筑工程的預制化率和裝配化率，成為建筑工業化的重要任務。重點研發與推廣以下技術：（1）根據施工工藝和使用場所等要求研發和升級機械設備，促進更多更好的數控加工設備和現場自動化裝配設備的研發生產，提高加工和裝配效率，精準度以及安全性。同時，建立設備制造標準，規范配件生產，減少社會資源的浪費。（2）設備采用數控系統，提高設備的加工精度和工作效率。基于IFC等國際主流BIM數據標準，制定數控軟件統一標準，對接前端設計數據，便于數據暢通傳輸，使設計成果能夠順利推廣應用。（3）利用物聯網技術，以數字為紐帶，貫穿建筑工程全生命周期，實現設備的數控系統、預制加工廠的管理系統、建筑工程的設計系統、施工管理系統以及運維系統等跨流程、跨平臺、跨軟件的鏈接，提高社會效能。

5結語

建筑工業化不是一蹴而就的，從設計體系變革，到預制加工廠生產，物聯網技術應用，智能裝配式施工，再到建筑數字化運維，是一個逐步接受、適應和發展的過程。從分散的各個項目、各系統的各自為政，到企業區域逐步整合統籌安排，移動式預制加工廠，區域性預制加工基地，產品化的模塊和集成，將會是施工企業實踐的方向，而且會以多種形式并存，以最佳的組合形式發揮作用。與之對應的施工機械設備的使用和研發也是一個循序漸進的過程。

作者：余應清 尹奎 陳文林 韓啟龍 單位：中建三局一公司安裝公司