淺談裝配化機房遞推施工過程中的物流化管理探討與研究

顧友文

【摘要】隨著現代建筑業的發展，民用建筑工業化的趨勢已越來越明顯，將建筑按構件分解，然后成批成套地制造，再運到工地像“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。與傳統建筑施工工藝相比，其改變了以往民用建筑建設周期長、生產效率低下、勞動強度大等諸多缺點，目前中國民用建筑采用“裝配化施工”仍然為初級階段。本文作者就從其自身所參與的“裝配化”機房為依托，闡述“裝配化”機房遞推施工過程中的物流化管理。

【關鍵詞】機電安裝；裝配化機房；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世紀初開始引起人們的興趣。人們提出傳統的房屋建造工藝應當改革，應該由專業化的工程成批生產可供安裝的構件，而不是把全部工藝過程都安排到施工現場完成。英、法、前蘇聯等國先后做了嘗試。我國裝配化思想形成于20世紀50年代，國內在借鑒前蘇聯的經驗基礎上，開始在全國建筑業推行標準化、工廠化、機械化，大力發展預制構件和預制裝配建筑，提出了自己的建筑工業化之路，但很快出現停滯并走向消亡。到了21世紀，國家重新開始全面推廣裝配化施工，計劃到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的核心競爭力。

機電安裝工程是建筑工程的一個重要組成部分，相比于建筑結構裝配化，機電裝配化涉及的系統功能和專業更多。以某采用裝配化施工的工程為例，某數據中心廠房，建筑面積約19995㎡，地上4層，建筑高度20.25m，工期為3個月。一層設置空調制冷機房，負責各樓層約1000臺數據存儲模塊的供冷需求。機房共設兩套系統，每套系統主要由4臺（三用一備）800RT冷水機組、4臺板式換熱器、4臺冷凍水泵（三用一備）、4臺冷卻水泵（三用一備）組成，屋頂配備4臺開式冷卻塔（三用一備）用于機房冷卻水系統。機房面積約為1300㎡，各機電專業管道密集，空調管道共約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鍵技術。

2、物流化管理流程

2.1遞推統籌

順利展開“裝配化”機房的生產工作需要做大量的統籌策劃和準備工作。確定整體施工順序是其中重要的一環，他是整個“裝配式”機房項目的生產思路的體現。

機房內設備管道眾多，層高較高，可移動空間狹小，施工人員必須借助移動平臺才能進行上方的作業。結合空間、裝配時間，根據物流化管理原則將機房按管道排布分成若干區塊，從劃分的區塊整體考慮施工的先后順序及遞推作業或平行作業的原則。確定完成后更進一步的細化，區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安裝，哪些支架或管道最后安裝。然后考慮設備的就位，哪些設備先就位，哪些設備后就位?？紤]完各區塊的施工順序還需考慮時間的分配，將時間的管理緯度加入到平面化流程中管理?？傊?，裝配化施工的物流化管理是對整個施工過程和時間進行統一協調安排的一個核心環節。

確定了施工順序后應反推確定設備材料的進場順序，即是根據施工順序確定材料設備的進場安排。本項目很多設備材料是由建設單位采購交予乙方安裝，部分材料設備由乙方采購安裝，所以結合施工順序對甲供材料設備和乙供材料設備的進場管理非常重要。項目部需對材料設備進行非常嚴密的監控，不僅要了解乙供材料設備的生產周期、供貨條件、供貨日期、卸運條件等，對甲供設備的生產情況、供貨情況和卸運條件等也要了解的很詳細，此環節的難點主要為按照施工順序而反推的物料統籌管理，例如先前施工順序定了何時進行何區塊施工，那么，該區塊內的所有物料都應在相應時間到指定位置，否則有人卻沒有物料，有可能造成窩工，影響工期。施工中通常也會遇到物料無法按時到場的情況，此時只能根據實際情況調整施工順序，但是無論如何調節，都不能影響總進度要求。

上面是機房施工過程中的遞推統籌，但是“裝配化”機房在實施過程中要更為復雜、細致，并需將物流化的管理思路與建筑領域的先進技術進行緊密結合，通常分為：“BIM階段→制作階段→運輸階段→安裝階段”四個階段進行實施。

2.2 BIM階段

BIM階段在“裝配化”機房物流化管理過程中扮演“指導”的角色。實施“裝配化”首先需借助BIM技術將整個系統管線精細的反映出來，并需結合制作、運輸、安裝，將構成系統的支架、管道、閥門等所有物件進行分段，然后制作出分段圖，一般支架為現場制作，設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件圖進行預制加工。下面對“裝配化”機房物流化管理中的BIM實施流程和需要注意的問題進行說明：

建筑結構信息收集階段：深入了解各建筑結構的設計參數，例如結構高度、長度、寬度、厚度等。由于建筑結構在施工過程中可能會產生建筑誤差，借助空間數據測量機器人進行現場數據采集；此階段將直接影響建筑結構模型的準確性；

建筑結構建模階段：以設計參數為依據建立準確的建筑結構模型，然后以實測采集的數據對已建立的模型進行調整；

建筑結構模型分析：召集項目建筑設計師和參建單位對結構模型進行討論分析，同時與各設備廠家和閥門等管路附件廠家聯系，收集信息參數；

機電管線建模：對各機電管線和支架進行初步建模，避免明顯的管線碰撞等問題；

機電管線深化：根據廠家參數對設備和管路附件進行1：1模型建立并導入系統模型里，然后從系統功能性、規范性、美觀性等方面對系統進行深化；

機電模型分析：召集項目機電設計師和各機電參建單位對系統模型進行討論分析和確定；

管構件分節與編號：對系統進行分節并進行編號；此環節需注意，例如加工廠能制作構件的最大長度為10米，而鍍鋅廠只能為最大長度為9米的構件進行鍍鋅，現場最大能為長度為6米的構件進行運輸和安裝，此環節需要進行嚴謹的反復論證和演算；

信息傳遞：將管道構件圖發至加工廠。

2.3制作階段

制作階段在“裝配化”機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件的過程，包括支架制作、管道構件制作等。支架一般為現場制作，確定好支架形式，組織原材料進場并組織好勞動力安排，支架制作都可順利完成。較難控制的環節為管構件的制作，由于現場場地限制，所以管構件由設置在項目外的加工廠進行制作。管道構件制作管理主要是為“管道測量和切割→管段打坡口→管道與管件組對→焊接→管構件編碼”的過程，若用人工進行管構件的制作，效率低下，工期得不到保障，且質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化設備焊接流水線進行生產，以確保裝配化機房管道構件的精度和生產效率。半自動化設備焊接流水線由數控帶鋸床、管道高效端面坡口機、管道預制快速組對器、管道預制自動焊機、管道焊接十字操作機以及行車等設備組成，下面對“裝配化”機房物流化管理中的制作流程和需要注意的問題進行說明：

測量切割：本過程主要由數控帶鋸床完成，該設備主要由底座、鋸架、主傳動系統、鋸條張緊裝置及斷帶保護裝置、鋸條導向裝置、定長系統、移動工作臺、電氣系統、防護裝置等組成。管道原材料經驗收合格通過航車運至本設備傳動帶，通過本設備的定長系統測量管道構件長度，然后進行切割；

管段打坡口：通過管道高效端面坡口機能實現管道端面的徑向或軸向機械快速、精確化坡口，為能達到良好焊接質量鋪墊基礎；

管道與管件組對：管構件制作時需要管道與法蘭、彎頭或三通組對，組對的質量也將直接影響裝配化施工質量和效率。例如管道與法蘭對接時，若法蘭端面與管道中心線不垂直，之后與其他管構件對接時將無法連接。通過管道預制快速組對器可有效解決此類問題，該設備由1個組對機頭、2臺支撐小車和1條鋼構軌道等三大部分組成，具體可分為法蘭翻板系統、工作平臺系統、橫向移動系統、升降底座系統、大小頭組對系統、軌道小車系統、電氣控制系統7大系統。其工作原理主要利用組對小車的升降機構、橫移機構、進退機構，實現管件的上下、左右、前后移動，確保管件與管子組對時的角度、上下左右錯邊量及組對間隔可控；

焊接：管道構件組對完成后需要焊接，將管道預制自動焊機、管道焊接十字操作機的電流電壓調試到合適大小，可進行構件的自動焊接，焊縫成型合格、美觀。不同的是，管道預制自動焊機可采用四把焊槍對簡單構件前后法蘭的內外口同時進行自動焊接，而管道焊接十字操作機可采用兩把焊槍對異型較復雜構件進行自動焊接。

管構件編碼：采用預制鋼印對管構件進行編碼。

2.4運輸階段

運輸階段在“裝配化”機房物流化管理過程中主要扮演“輔助”的角色。運輸管理是由“場外→機房”的扭轉過程管理。較難控制的環節是設備和管道構件的運輸，設備均為大型設備，最大設備尺寸可達到6200*2000*3100，重量為45噸，如此大的設備從卸運到就位，必須進行仔細的核算，選用合適的卸運設備和運輸方法，每移動1公分都需要進行復雜的計算和施工推演，更何況還受場地和天氣等客觀因素制約。管道構件運輸難點主要體現為管構件完成編碼后，將運送至鍍鋅廠進行鍍鋅，鍍鋅的時候也應分先后順序，

從鍍鋅廠的加工效率和項目機房所需的管構件綜合考慮，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，則白白將時間流失，影響工期；同時還需考慮交通規則和道路情況，交通規則主要針對某些地域的交通限行規則，是否符合運輸車輛的運輸條件；道路情況則需主要考慮項目進機房的運輸路線，因為地塊開挖或雨天泥濘路地都會影響管道運輸，何況構件多為DN250～DN500的管道構件組，都是采用大型貨車運輸。

2.5安裝階段

安裝階段在“裝配化”機房物流化管理過程中主要扮演“實施”的角色。經歷BIM階段、制作階段、運輸階段最后還是為了將系統內各構成件復核要求的安裝完成。安裝階段對施工操作人員的測量放線要求嚴格。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出所需的數據，而安裝階段對測量的要求更細致，比如，一副支架或一根管道在原本該在的位置上，出現一點誤差都對前后左右的所有物件有影響。傳統的紅外放線還是人力操作較多，仍可有很大概率出現誤差，本項目就借助空間數據測量機器人對進行現場測量放線，接著將系統內各構成件定位并組對連接，然后設備就位，最后設備與管道組對，完成整個裝配化機房管構件和設備的零誤差連接。

2.6“糾偏段”概念

“裝配化”機房物流化管理的各階段基本都使用了建筑領域的先進技術，之所以借助那么多先進技術或儀器，就是為了減少人為的操作，避免誤差。但是再先進的科技還是需要人員操作的，更何況項目施工過程中的環節之多，專業之多，工序穿插之多，里面環環相扣，每個環節做到零誤差基本都是不可能的事，若大量管道都已經預制和安裝完成后才發現誤差，此時應如何處理？為了盡量減少因測量誤差造成的返工，特在系統內設置管道構件“糾偏段”?！凹m偏段”是套用一定的原則在管道系統內預留管道連接“空段”，再安排經驗豐富的施工人員對該“空段”現場測量制作，與系統能達到完美連接后，再拆下“糾偏段”運去鍍鋅，然后返回機房安裝，這樣就能有效避免因不可控的誤差造成的返工?！凹m偏段”通常設置原則“宜小不宜大，宜少不宜多；優先設置有多個接口的管道構件，優先設置系統彎頭連接處”，具體還需結合各項目的實際情況進行分析。

結語：

“裝配化”是綠色建筑概念發展的必然趨勢，通過計劃、組織、指揮、實施等手段使它的施工過程達到最佳的協調和配合就是“裝配化”機房的物流化管理過程的核心?！把b配化”機房的物流化管理將能促使企業在綠色建筑的發展道路上高歌猛進，它將成為一個企業實施“裝配化”施工的核心力。