機(jī)電工程施工機(jī)械設(shè)備更新?lián)Q代

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摘要：本文結(jié)合企業(yè)工程實(shí)踐和科技研發(fā)成果，深入分析了建筑機(jī)電行業(yè)的現(xiàn)狀，闡述了機(jī)電安裝行業(yè)工藝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備更新?lián)Q代的性能特點(diǎn)及重點(diǎn)研發(fā)與推廣技術(shù)的途徑，以實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，提高傳統(tǒng)企業(yè)施工生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：工業(yè)化；機(jī)電設(shè)備；更新?lián)Q代；信息化；數(shù)控；物聯(lián)網(wǎng)

國(guó)務(wù)院辦公廳了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、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(shù)水平和工程質(zhì)量，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，引導(dǎo)企業(yè)研發(fā)應(yīng)用與裝配式施工相適應(yīng)的技術(shù)、設(shè)備和機(jī)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(dāng)前數(shù)字技術(shù)井噴式的突破和廣泛應(yīng)用，已深刻改變著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)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(shù)的應(yīng)用成為了我國(guó)建筑業(yè)改革的主要?jiǎng)恿Γㄟ^(guò)數(shù)字化新技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能的轉(zhuǎn)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(jī)電施工行業(yè)的現(xiàn)狀

1.1人工成本的增加推動(dòng)了企業(yè)技術(shù)變革

建設(shè)工程施工包括勞動(dòng)力、材料、設(shè)備、技術(shù)和資金等五大要素，資金和材料是前提，勞動(dòng)力、設(shè)備和技術(shù)三個(gè)要素直接決定了工程質(zhì)量和企業(yè)效益。隨著我國(guó)人口紅利的逐漸消失，勞動(dòng)力資源變得緊缺，新生代工人技能水平低、價(jià)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(qiáng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)工人引進(jìn)和培養(yǎng)的同時(shí)，只能通過(guò)大量采用先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)施工裝備來(lái)解決當(dāng)前面臨的困境。

1.2建筑施工數(shù)字化技術(shù)逐步成熟

數(shù)字化建造技術(shù)正以前所未有之勢(shì)使建筑行業(yè)發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變，基于三維數(shù)字設(shè)計(jì)和工程軟件所構(gòu)建的“可視化”的BIM數(shù)字建筑模型，已經(jīng)成為我國(guó)建筑信息化的主線，可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營(yíng)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(shè)備不斷涌現(xiàn)

在設(shè)備方面，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用使得機(jī)械設(shè)備能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制，數(shù)控設(shè)備加工僅需輸入工件參數(shù)便可實(shí)現(xiàn)工件的精細(xì)加工。而傳統(tǒng)加工方式則需要通過(guò)工人的視覺(jué)判斷并反復(fù)測(cè)量核實(shí)才有可能實(shí)現(xiàn)，而且非橫平豎直的測(cè)量很難實(shí)現(xiàn)，工作效率和加工精度都很難滿足當(dāng)前需要，勢(shì)必被新設(shè)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(guān)注的焦點(diǎn)

為提升建筑質(zhì)量整體水平，精益建造的浪潮席卷全國(guó)，建筑相關(guān)行業(yè)都投入其中。首先是BIM設(shè)計(jì)軟件的日趨多樣化、成熟化，能夠從設(shè)計(jì)上做到精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化；其次是數(shù)控設(shè)備能夠控制加工精度，做到均質(zhì)化、高效化，解決了從設(shè)計(jì)藍(lán)圖到建造再到運(yùn)維的建筑全生命周期的實(shí)施問(wèn)題，已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的基本條件，開(kāi)啟了建筑工業(yè)化的快車道。

2先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備推廣面臨的問(wèn)題

2.1新設(shè)備推廣受到其功能的制約

機(jī)電工程施工機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)制造包括大型機(jī)床和小型機(jī)具兩類，大型機(jī)床主要滿足于重工業(yè)的加工裝配，小型機(jī)具主要滿足于建筑業(yè)的施工建造，設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)設(shè)備性能和功能的極致追求意識(shí)和科研經(jīng)費(fèi)持續(xù)投入的意識(shí)還需要很長(zhǎng)時(shí)間的培養(yǎng)。因此，目前機(jī)電施工領(lǐng)域仍然是以傳統(tǒng)型設(shè)備為主，新型設(shè)備為輔。

2.2對(duì)先進(jìn)施工機(jī)械設(shè)備投入的動(dòng)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(shè)備購(gòu)置方而言，投入和產(chǎn)出對(duì)比首當(dāng)其沖，經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值組成的綜合效益難以精確計(jì)量，而且相關(guān)參建方對(duì)施工機(jī)械設(shè)備的使用沒(méi)有明確的要求，在趨利避害心態(tài)的作用下，不會(huì)主動(dòng)投入。二是項(xiàng)目施工極少會(huì)使用自有產(chǎn)業(yè)工人，基本都是使用勞務(wù)分包模式，施工機(jī)具都由分包自行解決，對(duì)于經(jīng)濟(jì)實(shí)力和思想意識(shí)不足的分包老板，極少會(huì)加大投入來(lái)進(jìn)行施工機(jī)械設(shè)備的更新?lián)Q代，只是在承建單位有工程評(píng)優(yōu)目標(biāo)時(shí)，為了提高工程質(zhì)量，擴(kuò)大社會(huì)影響力，才決定加大設(shè)備的使用，進(jìn)行工廠化預(yù)制加工和現(xiàn)場(chǎng)裝配式安裝，以顯示公司的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力。

2.3受施工條件制約比較嚴(yán)重

各施工企業(yè)對(duì)建筑工業(yè)化的理解和踐行僅停留在工廠化預(yù)制加工、裝配式安裝方向，目的是通過(guò)建設(shè)預(yù)制加工基地，提高現(xiàn)場(chǎng)裝配化率。但由于不同的項(xiàng)目條件和各參建單位不同的施工組織形式，致使工廠化預(yù)制加工并不適合所有的項(xiàng)目。在此情況下，更多的施工單位采用移動(dòng)式數(shù)控機(jī)床設(shè)備，使用新型施工裝配機(jī)具，提高現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化程度，工件加工精度和施工工效，以達(dá)到工廠化預(yù)制加工的近似效果。因此，最終采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制加工還是工廠化預(yù)制加工或是綜合兩者，需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求和條件狀況來(lái)決策。

3機(jī)械設(shè)備的替代與更新

隨著新型施工機(jī)具的不斷涌現(xiàn)，在提高施工效率和施工質(zhì)量的同時(shí)，也不同程度地改變了傳統(tǒng)的操作方式和管理方式，進(jìn)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(chǎng)風(fēng)管縫合工藝木槌傳統(tǒng)與換代性能特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。

3.1.2施工現(xiàn)場(chǎng)電纜頭制作工藝手動(dòng)液壓壓線鉗傳統(tǒng)與換代性能特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表2。

3.1.3金屬管道焊接坡口加工工藝角磨機(jī)傳統(tǒng)與換代性能特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表3。

3.2升級(jí)換代設(shè)備類

3.2.1金屬風(fēng)管生產(chǎn)加工工藝風(fēng)管生產(chǎn)設(shè)備傳統(tǒng)與換代性能特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表4。

3.2.2金屬管道壓槽加工工藝金屬管道壓槽機(jī)傳統(tǒng)與換代性能特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表5。

3.2.3金屬管道套絲加工加工金屬管道套絲機(jī)傳統(tǒng)與換代性能特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表6。

3.2.4金屬管道焊接加工金屬管道焊接加工設(shè)備機(jī)具傳統(tǒng)與換代性能特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)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(shè)備機(jī)具傳統(tǒng)與換代性能特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表8。

3.3施工方式迭代類

3.3.1現(xiàn)場(chǎng)加工方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿A(yù)制加工方式傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)加工方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿A(yù)制加工方式或預(yù)制加工+現(xiàn)場(chǎng)加工組合方式。（1）預(yù)制加工廠使用自動(dòng)化生產(chǎn)線，采用自動(dòng)壓槽生產(chǎn)線、自動(dòng)套絲生產(chǎn)線、自動(dòng)風(fēng)管生產(chǎn)線、焊接管道生產(chǎn)線、管道自動(dòng)除銹設(shè)備、型鋼切斷機(jī)、焊接機(jī)器人等，實(shí)現(xiàn)建筑機(jī)電全專業(yè)的預(yù)制加工生產(chǎn)作業(yè)。（2）施工現(xiàn)場(chǎng)使用便攜式加工設(shè)備，采用便攜式等離子切割機(jī)、手提式管道坡口機(jī)、全位置自動(dòng)焊機(jī)、多功能磁座鉆、便攜式電動(dòng)液壓沖孔機(jī)、多功能型鋼切斷機(jī)等設(shè)備，方便快捷地開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)加工作業(yè)。

3.3.2手工安裝轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械化設(shè)備裝配安裝方式傳統(tǒng)人力手工安裝方式轉(zhuǎn)變成機(jī)械化設(shè)備裝配安裝方式。建筑機(jī)電現(xiàn)場(chǎng)放線定位、成品搬運(yùn)、設(shè)備吊裝、螺栓緊固等安裝工藝均使用電動(dòng)設(shè)備實(shí)施，高效、便捷、省時(shí)、省力。例如自行走升降機(jī)、履帶式蜘蛛人吊車、自行式曲臂升降車、電動(dòng)升降叉車、激光放線儀、電動(dòng)穿線器、電纜輸送機(jī)、電動(dòng)扳手等電動(dòng)設(shè)備。

4新型施工設(shè)備研發(fā)與推廣

在社會(huì)高速發(fā)展但人口紅利逐漸消失的背景下，利用科學(xué)技術(shù)促進(jìn)生產(chǎn)、施工的機(jī)械化和自動(dòng)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(shì)。生產(chǎn)加工和裝配安裝的機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化和普及化，提高了建筑工程的預(yù)制化率和裝配化率，成為建筑工業(yè)化的重要任務(wù)。重點(diǎn)研發(fā)與推廣以下技術(shù)：（1）根據(jù)施工工藝和使用場(chǎng)所等要求研發(fā)和升級(jí)機(jī)械設(shè)備，促進(jìn)更多更好的數(shù)控加工設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化裝配設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)，提高加工和裝配效率，精準(zhǔn)度以及安全性。同時(shí)，建立設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范配件生產(chǎn)，減少社會(huì)資源的浪費(fèi)。（2）設(shè)備采用數(shù)控系統(tǒng)，提高設(shè)備的加工精度和工作效率。基于IFC等國(guó)際主流BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，制定數(shù)控軟件統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)接前端設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)暢通傳輸，使設(shè)計(jì)成果能夠順利推廣應(yīng)用。（3）利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以數(shù)字為紐帶，貫穿建筑工程全生命周期，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)、預(yù)制加工廠的管理系統(tǒng)、建筑工程的設(shè)計(jì)系統(tǒng)、施工管理系統(tǒng)以及運(yùn)維系統(tǒng)等跨流程、跨平臺(tái)、跨軟件的鏈接，提高社會(huì)效能。

5結(jié)語(yǔ)

建筑工業(yè)化不是一蹴而就的，從設(shè)計(jì)體系變革，到預(yù)制加工廠生產(chǎn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，智能裝配式施工，再到建筑數(shù)字化運(yùn)維，是一個(gè)逐步接受、適應(yīng)和發(fā)展的過(guò)程。從分散的各個(gè)項(xiàng)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(dòng)式預(yù)制加工廠，區(qū)域性預(yù)制加工基地，產(chǎn)品化的模塊和集成，將會(huì)是施工企業(yè)實(shí)踐的方向，而且會(huì)以多種形式并存，以最佳的組合形式發(fā)揮作用。與之對(duì)應(yīng)的施工機(jī)械設(shè)備的使用和研發(fā)也是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。

作者：余應(yīng)清 尹奎 陳文林 韓啟龍 單位：中建三局一公司安裝公司