基于DFMA的機(jī)電模塊化安裝探索

陳榮朗 歐陽(yáng)浩 孫清臣 胡俊

【摘要】隨著建筑工業(yè)化的發(fā)展，機(jī)電安裝工程正面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的考驗(yàn)。目前機(jī)電安裝的發(fā)展趨勢(shì)是把機(jī)電管線在工廠中生產(chǎn)加工成型、模塊化組裝完后，運(yùn)輸至工地現(xiàn)場(chǎng)快速安裝。針對(duì)機(jī)電模塊化安裝成本高、質(zhì)量難把控的問(wèn)題，引進(jìn)DFMA方法并探討了在面向制造和裝配的設(shè)計(jì)上降本提質(zhì)的做法，提出了DFMA方法在建筑企業(yè)實(shí)施推廣的建議和方法。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)化;機(jī)電安裝;模塊化;DFMA方法

【Abstract】With the development of construction industrialization，mechanical and electrical installation project is facing the test of transformation and upgrading.At present， the development trend of mechanical and electrical installation is manufacturing and forming of mechanical and electrical pipelines in the factory.After the completion of modular assembly， it shall be transported to the site for quick installation. Introducing DFMA method to solve the problems of high installation cost and difficult quality control of electromechanical modularization.we discuss several ways to reduce cost and improve quality and put forward the suggestion and method of DFMA in construction enterprises.

【Keywords】Industrialization;Mechanical and Electrical Installation;Modularization;DFMA Method

1、前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和改革深化，傳統(tǒng)建筑模式面臨勞動(dòng)力短缺、人工成本上升、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等日益突出的問(wèn)題[1]。2016年政府工作報(bào)告提出“大力發(fā)展裝配式建筑”，是國(guó)家層面上決心進(jìn)行建筑模式轉(zhuǎn)型的信號(hào)。

機(jī)電安裝工程作為工程項(xiàng)目中重要環(huán)節(jié)，涉及給排水、強(qiáng)電弱電、消防、暖通多個(gè)專(zhuān)業(yè)，包含了采購(gòu)、加工、安裝、調(diào)適、試運(yùn)行、竣工驗(yàn)收等多個(gè)階段，不同的專(zhuān)業(yè)獨(dú)立生產(chǎn)加工，遵循自有的規(guī)范設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝，多專(zhuān)業(yè)多工序相互交叉造成施工質(zhì)量控制和管理協(xié)調(diào)困難，同時(shí)機(jī)電安裝工程需要配合土建工程進(jìn)行預(yù)留預(yù)埋施工，還要配合后期的裝飾裝修施工。目前我國(guó)大型復(fù)雜工程建設(shè)規(guī)模不斷增加，面臨著越來(lái)越龐大復(fù)雜的機(jī)電管線系統(tǒng)建設(shè)壓力，傳統(tǒng)的機(jī)電加工和安裝模式嚴(yán)重制約項(xiàng)目建設(shè)和行業(yè)發(fā)展[2]。

2、機(jī)電模塊化安裝的嘗試與問(wèn)題

機(jī)電模塊化安裝是指機(jī)電管線在工廠中生產(chǎn)加工成型、模塊化組裝完后，運(yùn)輸至工地現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)可靠的連接方式快速安裝。因?yàn)闄C(jī)電專(zhuān)業(yè)管道類(lèi)型及閥部件種類(lèi)繁多，通過(guò)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的安裝思路，在專(zhuān)業(yè)化工廠將管線部件進(jìn)行模塊化集成，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行高效拼裝;同時(shí)把管道常用的連接方式由焊接施工全部轉(zhuǎn)換為法蘭連接，經(jīng)工廠高效加工焊接后，根據(jù)機(jī)電專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)劃分、運(yùn)輸情況、現(xiàn)場(chǎng)安裝等因素有效將機(jī)電專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)劃分為多段式安裝模塊，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后直接在進(jìn)行法蘭拼裝，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)零焊接施工。

我們?cè)跈C(jī)電模塊化安裝做過(guò)不少有益的嘗試。深圳萬(wàn)科云城四期項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了制冷機(jī)房管道設(shè)備的預(yù)制模塊化安裝;貴陽(yáng)金融中心1、2號(hào)樓前期進(jìn)行BIM管線深化，大樓的風(fēng)管、部分水管、支架、橋架采用預(yù)制模塊化施工。

機(jī)電安裝工程在實(shí)行模塊化施工的時(shí)候，可以大大的提高施工效率，但是有兩個(gè)問(wèn)題一直制約模塊化施工的推廣。一是模塊化安裝工程造價(jià)高于傳統(tǒng)安裝方式，二是施工質(zhì)量未能提升。第一個(gè)問(wèn)題是我們新技術(shù)使用普遍存在的問(wèn)題，機(jī)電模塊化安裝需要BIM高精度的深化設(shè)計(jì)，同時(shí)安裝時(shí)需要增加部分施工措施輔助安裝作業(yè)，減少了人工但增加了措施費(fèi);第二個(gè)問(wèn)題結(jié)癥在于集約的管道構(gòu)配件制作精度要求高，而傳統(tǒng)的管道生產(chǎn)加工精度往往不能滿足模塊化的安裝要求，同時(shí)在安裝過(guò)程中產(chǎn)生的誤差未能得到有效的消除，會(huì)對(duì)安裝的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。綜上所述，機(jī)電工程的工業(yè)化水平未能支撐模塊化安裝的實(shí)施。

3、基于DFMA的機(jī)電模塊化安裝改良

20世界70年代以來(lái)，世界制造業(yè)市場(chǎng)形態(tài)因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的發(fā)展發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了全球大市場(chǎng)的形成，國(guó)家與國(guó)家的距離變短，市場(chǎng)的壁壘不斷地打破，甚至不斷地交叉融合，由過(guò)去的局部競(jìng)爭(zhēng)演變?yōu)槿蚍秶鷥?nèi)的競(jìng)爭(zhēng)。以豐田、松下等為代表的日本先進(jìn)企業(yè)，適應(yīng)市場(chǎng)逐漸摸索出了自己高效的生產(chǎn)方式在汽車(chē)和半導(dǎo)體等行業(yè)逐步確立了世界市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)地位。在美國(guó)企業(yè)和管理學(xué)界學(xué)習(xí)研究日本企業(yè)的生產(chǎn)方式，逐漸發(fā)展完善并形成了DFMA的管理理論和方法[3]。DFMA（Design for Manufacturing and Assembly）是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，充分考慮來(lái)自于產(chǎn)品制造和裝配的要求，使得研發(fā)工程師設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有很好的可制造性和可裝配性，從根本上避免在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)后期出現(xiàn)的制造和裝配質(zhì)量問(wèn)題[4]。DFMA的核心和宗旨是“我們?cè)O(shè)計(jì)，你們制造，設(shè)計(jì)充分考慮制造的要求”、“第一次就把事情做對(duì)”，幫助企業(yè)適應(yīng)迅速變化的市場(chǎng)需求，真正提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

DFMA包括DFM和DFA，即面向制造的設(shè)計(jì)和面向裝配的設(shè)計(jì)。結(jié)合DFM和DFA兩種方式，我們從以下六個(gè)方面對(duì)機(jī)電模塊化安裝進(jìn)行改良：