机电工程施工机械设备更新换代

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摘要：本文结合企业工程实践和科技研发成果，深入分析了建筑机电行业的现状，阐述了机电安装行业工艺技术发展趋势、传统机械设备更新换代的性能特点及重点研发与推广技术的途径，以实现新旧动能的转换，提高传统企业施工生产效率。

关键词：工业化；机电设备；更新换代；信息化；数控；物联网

国务院办公厅了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，提出标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理以及全产业链整合的要求，以提高技术水平和工程质量，促进建筑产业转型升级，引导企业研发应用与装配式施工相适应的技术、设备和机具，提高部品部件的装配施工连接质量和建筑安全性能。当前数字技术井喷式的突破和广泛应用，已深刻改变着社会与经济发展的模式，产业新生态正在逐渐形成；数字化建造技术的应用成为了我国建筑业改革的主要动力，通过数字化新技术的应用，实现新旧动能的转换，使建筑传统企业提高效率，焕发青春，让建筑工业化插上腾飞的翅膀。

1机电施工行业的现状

1.1人工成本的增加推动了企业技术变革

建设工程施工包括劳动力、材料、设备、技术和资金等五大要素，资金和材料是前提，劳动力、设备和技术三个要素直接决定了工程质量和企业效益。随着我国人口红利的逐渐消失，劳动力资源变得紧缺，新生代工人技能水平低、价格高、人员数量不足的矛盾日益突出，迫使施工企业在加强现代产业工人引进和培养的同时，只能通过大量采用先进技术和先进施工装备来解决当前面临的困境。

1.2建筑施工数字化技术逐步成熟

数字化建造技术正以前所未有之势使建筑行业发生巨大转变，基于三维数字设计和工程软件所构建的“可视化”的BIM数字建筑模型，已经成为我国建筑信息化的主线，可以对项目进行设计、建造及运营管理，能够节省能源、节约成本、降低污染和提高工效。

1.3新型施工设备不断涌现

在设备方面，数字技术的应用使得机械设备能够通过计算机实现数字程序控制，数控设备加工仅需输入工件参数便可实现工件的精细加工。而传统加工方式则需要通过工人的视觉判断并反复测量核实才有可能实现，而且非横平竖直的测量很难实现，工作效率和加工精度都很难满足当前需要，势必被新设备、新工艺所代替。

1.4精益建造已经成为建筑施工企业关注的焦点

为提升建筑质量整体水平，精益建造的浪潮席卷全国，建筑相关行业都投入其中。首先是BIM设计软件的日趋多样化、成熟化，能够从设计上做到精细化、标准化；其次是数控设备能够控制加工精度，做到均质化、高效化，解决了从设计蓝图到建造再到运维的建筑全生命周期的实施问题，已经具备产业转型的基本条件，开启了建筑工业化的快车道。

2先进生产设备推广面临的问题

2.1新设备推广受到其功能的制约

机电工程施工机械设备的生产制造包括大型机床和小型机具两类，大型机床主要满足于重工业的加工装配，小型机具主要满足于建筑业的施工建造，设备生产厂家对设备性能和功能的极致追求意识和科研经费持续投入的意识还需要很长时间的培养。因此，目前机电施工领域仍然是以传统型设备为主，新型设备为辅。

2.2对先进施工机械设备投入的动力不足

一是参建各方从自身利益出发，其心态和意愿各不相同。就设备购置方而言，投入和产出对比首当其冲，经济价值和社会价值组成的综合效益难以精确计量，而且相关参建方对施工机械设备的使用没有明确的要求，在趋利避害心态的作用下，不会主动投入。二是项目施工极少会使用自有产业工人，基本都是使用劳务分包模式，施工机具都由分包自行解决，对于经济实力和思想意识不足的分包老板，极少会加大投入来进行施工机械设备的更新换代，只是在承建单位有工程评优目标时，为了提高工程质量，扩大社会影响力，才决定加大设备的使用，进行工厂化预制加工和现场装配式安装，以显示公司的技术水平和创新能力。

2.3受施工条件制约比较严重

各施工企业对建筑工业化的理解和践行仅停留在工厂化预制加工、装配式安装方向，目的是通过建设预制加工基地，提高现场装配化率。但由于不同的项目条件和各参建单位不同的施工组织形式，致使工厂化预制加工并不适合所有的项目。在此情况下，更多的施工单位采用移动式数控机床设备，使用新型施工装配机具，提高现场机械化程度，工件加工精度和施工工效，以达到工厂化预制加工的近似效果。因此，最终采用现场预制加工还是工厂化预制加工或是综合两者，需要根据项目实际需求和条件状况来决策。

3机械设备的替代与更新

随着新型施工机具的不断涌现，在提高施工效率和施工质量的同时，也不同程度地改变了传统的操作方式和管理方式，进一步解放了生产力。

3.1替代手工作业类

3.1.1施工现场风管缝合工艺木槌传统与换代性能特点对比见表1。

3.1.2施工现场电缆头制作工艺手动液压压线钳传统与换代性能特点对比见表2。

3.1.3金属管道焊接坡口加工工艺角磨机传统与换代性能特点对比见表3。

3.2升级换代设备类

3.2.1金属风管生产加工工艺风管生产设备传统与换代性能特点对比见表4。

3.2.2金属管道压槽加工工艺金属管道压槽机传统与换代性能特点对比见表5。

3.2.3金属管道套丝加工加工金属管道套丝机传统与换代性能特点对比见表6。

3.2.4金属管道焊接加工金属管道焊接加工设备机具传统与换代性能特点对比见表7。

3.2.5型钢支架焊接加工工艺型钢支架焊接加工工艺设备机具传统与换代性能特点对比见表8。

3.3施工方式迭代类

3.3.1现场加工方式转变为全预制加工方式传统的现场加工方式转变为全预制加工方式或预制加工+现场加工组合方式。（1）预制加工厂使用自动化生产线，采用自动压槽生产线、自动套丝生产线、自动风管生产线、焊接管道生产线、管道自动除锈设备、型钢切断机、焊接机器人等，实现建筑机电全专业的预制加工生产作业。（2）施工现场使用便携式加工设备，采用便携式等离子切割机、手提式管道坡口机、全位置自动焊机、多功能磁座钻、便携式电动液压冲孔机、多功能型钢切断机等设备，方便快捷地开展现场加工作业。

3.3.2手工安装转变为机械化设备装配安装方式传统人力手工安装方式转变成机械化设备装配安装方式。建筑机电现场放线定位、成品搬运、设备吊装、螺栓紧固等安装工艺均使用电动设备实施，高效、便捷、省时、省力。例如自行走升降机、履带式蜘蛛人吊车、自行式曲臂升降车、电动升降叉车、激光放线仪、电动穿线器、电缆输送机、电动扳手等电动设备。

4新型施工设备研发与推广

在社会高速发展但人口红利逐渐消失的背景下，利用科学技术促进生产、施工的机械化和自动化，逐步替代人工及提高工效成为建筑工业化发展的必然趋势。生产加工和装配安装的机械设备的自动化和普及化，提高了建筑工程的预制化率和装配化率，成为建筑工业化的重要任务。重点研发与推广以下技术：（1）根据施工工艺和使用场所等要求研发和升级机械设备，促进更多更好的数控加工设备和现场自动化装配设备的研发生产，提高加工和装配效率，精准度以及安全性。同时，建立设备制造标准，规范配件生产，减少社会资源的浪费。（2）设备采用数控系统，提高设备的加工精度和工作效率。基于IFC等国际主流BIM数据标准，制定数控软件统一标准，对接前端设计数据，便于数据畅通传输，使设计成果能够顺利推广应用。（3）利用物联网技术，以数字为纽带，贯穿建筑工程全生命周期，实现设备的数控系统、预制加工厂的管理系统、建筑工程的设计系统、施工管理系统以及运维系统等跨流程、跨平台、跨软件的链接，提高社会效能。

5结语

建筑工业化不是一蹴而就的，从设计体系变革，到预制加工厂生产，物联网技术应用，智能装配式施工，再到建筑数字化运维，是一个逐步接受、适应和发展的过程。从分散的各个项目、各系统的各自为政，到企业区域逐步整合统筹安排，移动式预制加工厂，区域性预制加工基地，产品化的模块和集成，将会是施工企业实践的方向，而且会以多种形式并存，以最佳的组合形式发挥作用。与之对应的施工机械设备的使用和研发也是一个循序渐进的过程。

作者：余应清 尹奎 陈文林 韩启龙 单位：中建三局一公司安装公司