顧友文

【摘要】隨著現(xiàn)代建筑業(yè)的發(fā)展，民用建筑工業(yè)化的趨勢(shì)已越來越明顯，將建筑按構(gòu)件分解，然后成批成套地制造，再運(yùn)到工地像“搭積木”似的組裝起來，房屋就建成了，這樣的施工工藝被稱為“裝配化”施工。與傳統(tǒng)建筑施工工藝相比，其改變了以往民用建筑建設(shè)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度大等諸多缺點(diǎn)，目前中國(guó)民用建筑采用“裝配化施工”仍然為初級(jí)階段。本文作者就從其自身所參與的“裝配化”機(jī)房為依托，闡述“裝配化”機(jī)房遞推施工過程中的物流化管理。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電安裝；裝配化機(jī)房；物流化管理；綠色建筑

1、前言

裝配化建筑的理念起源于歐洲，在20世紀(jì)初開始引起人們的興趣。人們提出傳統(tǒng)的房屋建造工藝應(yīng)當(dāng)改革，應(yīng)該由專業(yè)化的工程成批生產(chǎn)可供安裝的構(gòu)件，而不是把全部工藝過程都安排到施工現(xiàn)場(chǎng)完成。英、法、前蘇聯(lián)等國(guó)先后做了嘗試。我國(guó)裝配化思想形成于20世紀(jì)50年代，國(guó)內(nèi)在借鑒前蘇聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，開始在全國(guó)建筑業(yè)推行標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、機(jī)械化，大力發(fā)展預(yù)制構(gòu)件和預(yù)制裝配建筑，提出了自己的建筑工業(yè)化之路，但很快出現(xiàn)停滯并走向消亡。到了21世紀(jì)，國(guó)家重新開始全面推廣裝配化施工，計(jì)劃到2020年裝配式建筑占新建建筑的比例20%以上，到2025年裝配式建筑占新建筑的比例50%以上，裝配化施工逐漸成為建筑業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

機(jī)電安裝工程是建筑工程的一個(gè)重要組成部分，相比于建筑結(jié)構(gòu)裝配化，機(jī)電裝配化涉及的系統(tǒng)功能和專業(yè)更多。以某采用裝配化施工的工程為例，某數(shù)據(jù)中心廠房，建筑面積約19995㎡，地上4層，建筑高度20.25m，工期為3個(gè)月。一層設(shè)置空調(diào)制冷機(jī)房，負(fù)責(zé)各樓層約1000臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的供冷需求。機(jī)房共設(shè)兩套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)主要由4臺(tái)（三用一備）800RT冷水機(jī)組、4臺(tái)板式換熱器、4臺(tái)冷凍水泵（三用一備）、4臺(tái)冷卻水泵（三用一備）組成，屋頂配備4臺(tái)開式冷卻塔（三用一備）用于機(jī)房冷卻水系統(tǒng)。機(jī)房面積約為1300㎡，各機(jī)電專業(yè)管道密集，空調(diào)管道共約3000米，全部為要求雙面鍍鋅處理的DN250～DN500的無縫鋼管和螺旋鋼管。為避免鍍鋅后再次焊接管道而破壞鍍鋅層且在如此短的工期內(nèi)完成如此大的工程量，“裝配化”施工工藝成為解決該問題的關(guān)鍵技術(shù)。

2、物流化管理流程

2.1遞推統(tǒng)籌

順利展開“裝配化”機(jī)房的生產(chǎn)工作需要做大量的統(tǒng)籌策劃和準(zhǔn)備工作。確定整體施工順序是其中重要的一環(huán)，他是整個(gè)“裝配式”機(jī)房項(xiàng)目的生產(chǎn)思路的體現(xiàn)。

機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備管道眾多，層高較高，可移動(dòng)空間狹小，施工人員必須借助移動(dòng)平臺(tái)才能進(jìn)行上方的作業(yè)。結(jié)合空間、裝配時(shí)間，根據(jù)物流化管理原則將機(jī)房按管道排布分成若干區(qū)塊，從劃分的區(qū)塊整體考慮施工的先后順序及遞推作業(yè)或平行作業(yè)的原則。確定完成后更進(jìn)一步的細(xì)化，區(qū)塊里的哪些支架或管道可以先安裝，哪些支架或管道可以同時(shí)安裝，哪些支架或管道最后安裝。然后考慮設(shè)備的就位，哪些設(shè)備先就位，哪些設(shè)備后就位?？紤]完各區(qū)塊的施工順序還需考慮時(shí)間的分配，將時(shí)間的管理緯度加入到平面化流程中管理。總之，裝配化施工的物流化管理是對(duì)整個(gè)施工過程和時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)安排的一個(gè)核心環(huán)節(jié)。

確定了施工順序后應(yīng)反推確定設(shè)備材料的進(jìn)場(chǎng)順序，即是根據(jù)施工順序確定材料設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)安排。本項(xiàng)目很多設(shè)備材料是由建設(shè)單位采購(gòu)交予乙方安裝，部分材料設(shè)備由乙方采購(gòu)安裝，所以結(jié)合施工順序?qū)坠┎牧显O(shè)備和乙供材料設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)管理非常重要。項(xiàng)目部需對(duì)材料設(shè)備進(jìn)行非常嚴(yán)密的監(jiān)控，不僅要了解乙供材料設(shè)備的生產(chǎn)周期、供貨條件、供貨日期、卸運(yùn)條件等，對(duì)甲供設(shè)備的生產(chǎn)情況、供貨情況和卸運(yùn)條件等也要了解的很詳細(xì)，此環(huán)節(jié)的難點(diǎn)主要為按照施工順序而反推的物料統(tǒng)籌管理，例如先前施工順序定了何時(shí)進(jìn)行何區(qū)塊施工，那么，該區(qū)塊內(nèi)的所有物料都應(yīng)在相應(yīng)時(shí)間到指定位置，否則有人卻沒有物料，有可能造成窩工，影響工期。施工中通常也會(huì)遇到物料無法按時(shí)到場(chǎng)的情況，此時(shí)只能根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整施工順序，但是無論如何調(diào)節(jié)，都不能影響總進(jìn)度要求。

上面是機(jī)房施工過程中的遞推統(tǒng)籌，但是“裝配化”機(jī)房在實(shí)施過程中要更為復(fù)雜、細(xì)致，并需將物流化的管理思路與建筑領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行緊密結(jié)合，通常分為：“BIM階段→制作階段→運(yùn)輸階段→安裝階段”四個(gè)階段進(jìn)行實(shí)施。

2.2 BIM階段

BIM階段在“裝配化”機(jī)房物流化管理過程中扮演“指導(dǎo)”的角色。實(shí)施“裝配化”首先需借助BIM技術(shù)將整個(gè)系統(tǒng)管線精細(xì)的反映出來，并需結(jié)合制作、運(yùn)輸、安裝，將構(gòu)成系統(tǒng)的支架、管道、閥門等所有物件進(jìn)行分段，然后制作出分段圖，一般支架為現(xiàn)場(chǎng)制作，設(shè)備和閥門等附件均為成品，但是管道要求雙面鍍鋅法蘭連接，所以必須出具管道構(gòu)件圖進(jìn)行預(yù)制加工。下面對(duì)“裝配化”機(jī)房物流化管理中的BIM實(shí)施流程和需要注意的問題進(jìn)行說明：

建筑結(jié)構(gòu)信息收集階段：深入了解各建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，例如結(jié)構(gòu)高度、長(zhǎng)度、寬度、厚度等。由于建筑結(jié)構(gòu)在施工過程中可能會(huì)產(chǎn)生建筑誤差，借助空間數(shù)據(jù)測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集；此階段將直接影響建筑結(jié)構(gòu)模型的準(zhǔn)確性；

建筑結(jié)構(gòu)建模階段：以設(shè)計(jì)參數(shù)為依據(jù)建立準(zhǔn)確的建筑結(jié)構(gòu)模型，然后以實(shí)測(cè)采集的數(shù)據(jù)對(duì)已建立的模型進(jìn)行調(diào)整；

建筑結(jié)構(gòu)模型分析：召集項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)師和參建單位對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行討論分析，同時(shí)與各設(shè)備廠家和閥門等管路附件廠家聯(lián)系，收集信息參數(shù)；

機(jī)電管線建模：對(duì)各機(jī)電管線和支架進(jìn)行初步建模，避免明顯的管線碰撞等問題；

機(jī)電管線深化：根據(jù)廠家參數(shù)對(duì)設(shè)備和管路附件進(jìn)行1：1模型建立并導(dǎo)入系統(tǒng)模型里，然后從系統(tǒng)功能性、規(guī)范性、美觀性等方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深化；

機(jī)電模型分析：召集項(xiàng)目機(jī)電設(shè)計(jì)師和各機(jī)電參建單位對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行討論分析和確定；

管構(gòu)件分節(jié)與編號(hào)：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分節(jié)并進(jìn)行編號(hào)；此環(huán)節(jié)需注意，例如加工廠能制作構(gòu)件的最大長(zhǎng)度為10米，而鍍鋅廠只能為最大長(zhǎng)度為9米的構(gòu)件進(jìn)行鍍鋅，現(xiàn)場(chǎng)最大能為長(zhǎng)度為6米的構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)輸和安裝，此環(huán)節(jié)需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆磸?fù)論證和演算；

信息傳遞：將管道構(gòu)件圖發(fā)至加工廠。

2.3制作階段

制作階段在“裝配化”機(jī)房物流化管理過程中扮演“助攻”的角色。制作管理是指將所有原材料加工成可安裝的構(gòu)件的過程，包括支架制作、管道構(gòu)件制作等。支架一般為現(xiàn)場(chǎng)制作，確定好支架形式，組織原材料進(jìn)場(chǎng)并組織好勞動(dòng)力安排，支架制作都可順利完成。較難控制的環(huán)節(jié)為管構(gòu)件的制作，由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制，所以管構(gòu)件由設(shè)置在項(xiàng)目外的加工廠進(jìn)行制作。管道構(gòu)件制作管理主要是為“管道測(cè)量和切割→管段打坡口→管道與管件組對(duì)→焊接→管構(gòu)件編碼”的過程，若用人工進(jìn)行管構(gòu)件的制作，效率低下，工期得不到保障，且質(zhì)量因制作人員的水平差異而參差不齊，精度控制較差。因此采用一套管道半自動(dòng)化設(shè)備焊接流水線進(jìn)行生產(chǎn)，以確保裝配化機(jī)房管道構(gòu)件的精度和生產(chǎn)效率。半自動(dòng)化設(shè)備焊接流水線由數(shù)控帶鋸床、管道高效端面坡口機(jī)、管道預(yù)制快速組對(duì)器、管道預(yù)制自動(dòng)焊機(jī)、管道焊接十字操作機(jī)以及行車等設(shè)備組成，下面對(duì)“裝配化”機(jī)房物流化管理中的制作流程和需要注意的問題進(jìn)行說明：

測(cè)量切割：本過程主要由數(shù)控帶鋸床完成，該設(shè)備主要由底座、鋸架、主傳動(dòng)系統(tǒng)、鋸條張緊裝置及斷帶保護(hù)裝置、鋸條導(dǎo)向裝置、定長(zhǎng)系統(tǒng)、移動(dòng)工作臺(tái)、電氣系統(tǒng)、防護(hù)裝置等組成。管道原材料經(jīng)驗(yàn)收合格通過航車運(yùn)至本設(shè)備傳動(dòng)帶，通過本設(shè)備的定長(zhǎng)系統(tǒng)測(cè)量管道構(gòu)件長(zhǎng)度，然后進(jìn)行切割；

管段打坡口：通過管道高效端面坡口機(jī)能實(shí)現(xiàn)管道端面的徑向或軸向機(jī)械快速、精確化坡口，為能達(dá)到良好焊接質(zhì)量鋪墊基礎(chǔ)；

管道與管件組對(duì)：管構(gòu)件制作時(shí)需要管道與法蘭、彎頭或三通組對(duì)，組對(duì)的質(zhì)量也將直接影響裝配化施工質(zhì)量和效率。例如管道與法蘭對(duì)接時(shí)，若法蘭端面與管道中心線不垂直，之后與其他管構(gòu)件對(duì)接時(shí)將無法連接。通過管道預(yù)制快速組對(duì)器可有效解決此類問題，該設(shè)備由1個(gè)組對(duì)機(jī)頭、2臺(tái)支撐小車和1條鋼構(gòu)軌道等三大部分組成，具體可分為法蘭翻板系統(tǒng)、工作平臺(tái)系統(tǒng)、橫向移動(dòng)系統(tǒng)、升降底座系統(tǒng)、大小頭組對(duì)系統(tǒng)、軌道小車系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)7大系統(tǒng)。其工作原理主要利用組對(duì)小車的升降機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)、進(jìn)退機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)管件的上下、左右、前后移動(dòng)，確保管件與管子組對(duì)時(shí)的角度、上下左右錯(cuò)邊量及組對(duì)間隔可控；

焊接：管道構(gòu)件組對(duì)完成后需要焊接，將管道預(yù)制自動(dòng)焊機(jī)、管道焊接十字操作機(jī)的電流電壓調(diào)試到合適大小，可進(jìn)行構(gòu)件的自動(dòng)焊接，焊縫成型合格、美觀。不同的是，管道預(yù)制自動(dòng)焊機(jī)可采用四把焊槍對(duì)簡(jiǎn)單構(gòu)件前后法蘭的內(nèi)外口同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)焊接，而管道焊接十字操作機(jī)可采用兩把焊槍對(duì)異型較復(fù)雜構(gòu)件進(jìn)行自動(dòng)焊接。

管構(gòu)件編碼：采用預(yù)制鋼印對(duì)管構(gòu)件進(jìn)行編碼。

2.4運(yùn)輸階段

運(yùn)輸階段在“裝配化”機(jī)房物流化管理過程中主要扮演“輔助”的角色。運(yùn)輸管理是由“場(chǎng)外→機(jī)房”的扭轉(zhuǎn)過程管理。較難控制的環(huán)節(jié)是設(shè)備和管道構(gòu)件的運(yùn)輸，設(shè)備均為大型設(shè)備，最大設(shè)備尺寸可達(dá)到6200*2000*3100，重量為45噸，如此大的設(shè)備從卸運(yùn)到就位，必須進(jìn)行仔細(xì)的核算，選用合適的卸運(yùn)設(shè)備和運(yùn)輸方法，每移動(dòng)1公分都需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和施工推演，更何況還受場(chǎng)地和天氣等客觀因素制約。管道構(gòu)件運(yùn)輸難點(diǎn)主要體現(xiàn)為管構(gòu)件完成編碼后，將運(yùn)送至鍍鋅廠進(jìn)行鍍鋅，鍍鋅的時(shí)候也應(yīng)分先后順序，

從鍍鋅廠的加工效率和項(xiàng)目機(jī)房所需的管構(gòu)件綜合考慮，例如如果先來低位的管道，如果安裝的話將很可能影響高位的管道安裝，如果不安裝的話，則白白將時(shí)間流失，影響工期；同時(shí)還需考慮交通規(guī)則和道路情況，交通規(guī)則主要針對(duì)某些地域的交通限行規(guī)則，是否符合運(yùn)輸車輛的運(yùn)輸條件；道路情況則需主要考慮項(xiàng)目進(jìn)機(jī)房的運(yùn)輸路線，因?yàn)榈貕K開挖或雨天泥濘路地都會(huì)影響管道運(yùn)輸，何況構(gòu)件多為DN250～DN500的管道構(gòu)件組，都是采用大型貨車運(yùn)輸。

2.5安裝階段

安裝階段在“裝配化”機(jī)房物流化管理過程中主要扮演“實(shí)施”的角色。經(jīng)歷BIM階段、制作階段、運(yùn)輸階段最后還是為了將系統(tǒng)內(nèi)各構(gòu)成件復(fù)核要求的安裝完成。安裝階段對(duì)施工操作人員的測(cè)量放線要求嚴(yán)格。前面無論是BIM階段或是制作階段，都可借助尺量工具較方便的測(cè)出所需的數(shù)據(jù)，而安裝階段對(duì)測(cè)量的要求更細(xì)致，比如，一副支架或一根管道在原本該在的位置上，出現(xiàn)一點(diǎn)誤差都對(duì)前后左右的所有物件有影響。傳統(tǒng)的紅外放線還是人力操作較多，仍可有很大概率出現(xiàn)誤差，本項(xiàng)目就借助空間數(shù)據(jù)測(cè)量機(jī)器人對(duì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線，接著將系統(tǒng)內(nèi)各構(gòu)成件定位并組對(duì)連接，然后設(shè)備就位，最后設(shè)備與管道組對(duì)，完成整個(gè)裝配化機(jī)房管構(gòu)件和設(shè)備的零誤差連接。

2.6“糾偏段”概念

“裝配化”機(jī)房物流化管理的各階段基本都使用了建筑領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，之所以借助那么多先進(jìn)技術(shù)或儀器，就是為了減少人為的操作，避免誤差。但是再先進(jìn)的科技還是需要人員操作的，更何況項(xiàng)目施工過程中的環(huán)節(jié)之多，專業(yè)之多，工序穿插之多，里面環(huán)環(huán)相扣，每個(gè)環(huán)節(jié)做到零誤差基本都是不可能的事，若大量管道都已經(jīng)預(yù)制和安裝完成后才發(fā)現(xiàn)誤差，此時(shí)應(yīng)如何處理？為了盡量減少因測(cè)量誤差造成的返工，特在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置管道構(gòu)件“糾偏段”?！凹m偏段”是套用一定的原則在管道系統(tǒng)內(nèi)預(yù)留管道連接“空段”，再安排經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員對(duì)該“空段”現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量制作，與系統(tǒng)能達(dá)到完美連接后，再拆下“糾偏段”運(yùn)去鍍鋅，然后返回機(jī)房安裝，這樣就能有效避免因不可控的誤差造成的返工。“糾偏段”通常設(shè)置原則“宜小不宜大，宜少不宜多；優(yōu)先設(shè)置有多個(gè)接口的管道構(gòu)件，優(yōu)先設(shè)置系統(tǒng)彎頭連接處”，具體還需結(jié)合各項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行分析。

結(jié)語(yǔ)：

“裝配化”是綠色建筑概念發(fā)展的必然趨勢(shì)，通過計(jì)劃、組織、指揮、實(shí)施等手段使它的施工過程達(dá)到最佳的協(xié)調(diào)和配合就是“裝配化”機(jī)房的物流化管理過程的核心?！把b配化”機(jī)房的物流化管理將能促使企業(yè)在綠色建筑的發(fā)展道路上高歌猛進(jìn)，它將成為一個(gè)企業(yè)實(shí)施“裝配化”施工的核心力。