機電工程施工機械設備更新?lián)Q代

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摘要：本文結合企業(yè)工程實踐和科技研發(fā)成果，深入分析了建筑機電行業(yè)的現(xiàn)狀，闡述了機電安裝行業(yè)工藝技術發(fā)展趨勢、傳統(tǒng)機械設備更新?lián)Q代的性能特點及重點研發(fā)與推廣技術的途徑，以實現(xiàn)新舊動能的轉換，提高傳統(tǒng)企業(yè)施工生產(chǎn)效率。

關鍵詞：工業(yè)化；機電設備；更新?lián)Q代；信息化；數(shù)控；物聯(lián)網(wǎng)

國務院辦公廳了《關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》，提出標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理以及全產(chǎn)業(yè)鏈整合的要求，以提高技術水平和工程質(zhì)量，促進建筑產(chǎn)業(yè)轉型升級，引導企業(yè)研發(fā)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(zhì)量和建筑安全性能。當前數(shù)字技術井噴式的突破和廣泛應用，已深刻改變著社會與經(jīng)濟發(fā)展的模式，產(chǎn)業(yè)新生態(tài)正在逐漸形成；數(shù)字化建造技術的應用成為了我國建筑業(yè)改革的主要動力，通過數(shù)字化新技術的應用，實現(xiàn)新舊動能的轉換，使建筑傳統(tǒng)企業(yè)提高效率，煥發(fā)青春，讓建筑工業(yè)化插上騰飛的翅膀。

1機電施工行業(yè)的現(xiàn)狀

1.1人工成本的增加推動了企業(yè)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(zhì)量和企業(yè)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(shù)量不足的矛盾日益突出，迫使施工企業(yè)在加強現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)工人引進和培養(yǎng)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(shù)字化技術逐步成熟

數(shù)字化建造技術正以前所未有之勢使建筑行業(yè)發(fā)生巨大轉變，基于三維數(shù)字設計和工程軟件所構建的“可視化”的BIM數(shù)字建筑模型，已經(jīng)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(jié)省能源、節(jié)約成本、降低污染和提高工效。

1.3新型施工設備不斷涌現(xiàn)

在設備方面，數(shù)字技術的應用使得機械設備能夠通過計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制，數(shù)控設備加工僅需輸入工件參數(shù)便可實現(xiàn)工件的精細加工。而傳統(tǒng)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(xiàn)，而且非橫平豎直的測量很難實現(xiàn)，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(jīng)成為建筑施工企業(yè)關注的焦點

為提升建筑質(zhì)量整體水平，精益建造的浪潮席卷全國，建筑相關行業(yè)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(shù)控設備能夠控制加工精度，做到均質(zhì)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(jīng)具備產(chǎn)業(yè)轉型的基本條件，開啟了建筑工業(yè)化的快車道。

2先進生產(chǎn)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(chǎn)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(yè)的加工裝配，小型機具主要滿足于建筑業(yè)的施工建造，設備生產(chǎn)廠家對設備性能和功能的極致追求意識和科研經(jīng)費持續(xù)投入的意識還需要很長時間的培養(yǎng)。因此，目前機電施工領域仍然是以傳統(tǒng)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(fā)，其心態(tài)和意愿各不相同。就設備購置方而言，投入和產(chǎn)出對比首當其沖，經(jīng)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(tài)的作用下，不會主動投入。二是項目施工極少會使用自有產(chǎn)業(yè)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(jīng)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?lián)Q代，只是在承建單位有工程評優(yōu)目標時，為了提高工程質(zhì)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(xiàn)場裝配式安裝，以顯示公司的技術水平和創(chuàng)新能力。

2.3受施工條件制約比較嚴重

各施工企業(yè)對建筑工業(yè)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(xiàn)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(shù)控機床設備，使用新型施工裝配機具，提高現(xiàn)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(xiàn)場預制加工還是工廠化預制加工或是綜合兩者，需要根據(jù)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(xiàn)，在提高施工效率和施工質(zhì)量的同時，也不同程度地改變了傳統(tǒng)的操作方式和管理方式，進一步解放了生產(chǎn)力。

3.1替代手工作業(yè)類

3.1.1施工現(xiàn)場風管縫合工藝木槌傳統(tǒng)與換代性能特點對比見表1。

3.1.2施工現(xiàn)場電纜頭制作工藝手動液壓壓線鉗傳統(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)加工工藝風管生產(chǎn)設備傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)場加工方式轉變?yōu)槿A制加工方式傳統(tǒng)的現(xiàn)場加工方式轉變?yōu)槿A制加工方式或預制加工+現(xiàn)場加工組合方式。（1）預制加工廠使用自動化生產(chǎn)線，采用自動壓槽生產(chǎn)線、自動套絲生產(chǎn)線、自動風管生產(chǎn)線、焊接管道生產(chǎn)線、管道自動除銹設備、型鋼切斷機、焊接機器人等，實現(xiàn)建筑機電全專業(yè)的預制加工生產(chǎn)作業(yè)。（2）施工現(xiàn)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(xiàn)場加工作業(yè)。

3.3.2手工安裝轉變?yōu)闄C械化設備裝配安裝方式傳統(tǒng)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(xiàn)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(fā)與推廣

在社會高速發(fā)展但人口紅利逐漸消失的背景下，利用科學技術促進生產(chǎn)、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(yè)化發(fā)展的必然趨勢。生產(chǎn)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(yè)化的重要任務。重點研發(fā)與推廣以下技術：（1）根據(jù)施工工藝和使用場所等要求研發(fā)和升級機械設備，促進更多更好的數(shù)控加工設備和現(xiàn)場自動化裝配設備的研發(fā)生產(chǎn)，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(guī)范配件生產(chǎn)，減少社會資源的浪費。（2）設備采用數(shù)控系統(tǒng)，提高設備的加工精度和工作效率?；贗FC等國際主流BIM數(shù)據(jù)標準，制定數(shù)控軟件統(tǒng)一標準，對接前端設計數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)暢通傳輸，使設計成果能夠順利推廣應用。（3）利用物聯(lián)網(wǎng)技術，以數(shù)字為紐帶，貫穿建筑工程全生命周期，實現(xiàn)設備的數(shù)控系統(tǒng)、預制加工廠的管理系統(tǒng)、建筑工程的設計系統(tǒng)、施工管理系統(tǒng)以及運維系統(tǒng)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(yè)化不是一蹴而就的，從設計體系變革，到預制加工廠生產(chǎn)，物聯(lián)網(wǎng)技術應用，智能裝配式施工，再到建筑數(shù)字化運維，是一個逐步接受、適應和發(fā)展的過程。從分散的各個項目、各系統(tǒng)的各自為政，到企業(yè)區(qū)域逐步整合統(tǒng)籌安排，移動式預制加工廠，區(qū)域性預制加工基地，產(chǎn)品化的模塊和集成，將會是施工企業(yè)實踐的方向，而且會以多種形式并存，以最佳的組合形式發(fā)揮作用。與之對應的施工機械設備的使用和研發(fā)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