基于DFMA的機電模塊化安裝探索

陳榮朗 歐陽浩 孫清臣 胡俊

【摘要】隨著建筑工業化的發展，機電安裝工程正面臨轉型升級的考驗。目前機電安裝的發展趨勢是把機電管線在工廠中生產加工成型、模塊化組裝完后，運輸至工地現場快速安裝。針對機電模塊化安裝成本高、質量難把控的問題，引進DFMA方法并探討了在面向制造和裝配的設計上降本提質的做法，提出了DFMA方法在建筑企業實施推廣的建議和方法。

【關鍵詞】工業化;機電安裝;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

隨著我國經濟發展和改革深化，傳統建筑模式面臨勞動力短缺、人工成本上升、環境污染、資源浪費等日益突出的問題[1]。2016年政府工作報告提出“大力發展裝配式建筑”，是國家層面上決心進行建筑模式轉型的信號。

機電安裝工程作為工程項目中重要環節，涉及給排水、強電弱電、消防、暖通多個專業，包含了采購、加工、安裝、調適、試運行、竣工驗收等多個階段，不同的專業獨立生產加工，遵循自有的規范設計要求進行安裝，多專業多工序相互交叉造成施工質量控制和管理協調困難，同時機電安裝工程需要配合土建工程進行預留預埋施工，還要配合后期的裝飾裝修施工。目前我國大型復雜工程建設規模不斷增加，面臨著越來越龐大復雜的機電管線系統建設壓力，傳統的機電加工和安裝模式嚴重制約項目建設和行業發展[2]。

2、機電模塊化安裝的嘗試與問題

機電模塊化安裝是指機電管線在工廠中生產加工成型、模塊化組裝完后，運輸至工地現場通過可靠的連接方式快速安裝。因為機電專業管道類型及閥部件種類繁多，通過轉變傳統的安裝思路，在專業化工廠將管線部件進行模塊化集成，在施工現場進行高效拼裝;同時把管道常用的連接方式由焊接施工全部轉換為法蘭連接，經工廠高效加工焊接后，根據機電專業系統劃分、運輸情況、現場安裝等因素有效將機電專業系統劃分為多段式安裝模塊，運輸到施工現場后直接在進行法蘭拼裝，實現現場零焊接施工。

我們在機電模塊化安裝做過不少有益的嘗試。深圳萬科云城四期項目實現了制冷機房管道設備的預制模塊化安裝;貴陽金融中心1、2號樓前期進行BIM管線深化，大樓的風管、部分水管、支架、橋架采用預制模塊化施工。

機電安裝工程在實行模塊化施工的時候，可以大大的提高施工效率，但是有兩個問題一直制約模塊化施工的推廣。一是模塊化安裝工程造價高于傳統安裝方式，二是施工質量未能提升。第一個問題是我們新技術使用普遍存在的問題，機電模塊化安裝需要BIM高精度的深化設計，同時安裝時需要增加部分施工措施輔助安裝作業，減少了人工但增加了措施費;第二個問題結癥在于集約的管道構配件制作精度要求高，而傳統的管道生產加工精度往往不能滿足模塊化的安裝要求，同時在安裝過程中產生的誤差未能得到有效的消除，會對安裝的質量產生嚴重影響。綜上所述，機電工程的工業化水平未能支撐模塊化安裝的實施。

3、基于DFMA的機電模塊化安裝改良

20世界70年代以來，世界制造業市場形態因為信息技術的發展發生了根本性的轉變，促進了全球大市場的形成，國家與國家的距離變短，市場的壁壘不斷地打破，甚至不斷地交叉融合，由過去的局部競爭演變為全球范圍內的競爭。以豐田、松下等為代表的日本先進企業，適應市場逐漸摸索出了自己高效的生產方式在汽車和半導體等行業逐步確立了世界市場的優勢地位。在美國企業和管理學界學習研究日本企業的生產方式，逐漸發展完善并形成了DFMA的管理理論和方法[3]。DFMA（Design for Manufacturing and Assembly）是指在產品設計階段，充分考慮來自于產品制造和裝配的要求，使得研發工程師設計的產品具有很好的可制造性和可裝配性，從根本上避免在產品開發后期出現的制造和裝配質量問題[4]。DFMA的核心和宗旨是“我們設計，你們制造，設計充分考慮制造的要求”、“第一次就把事情做對”，幫助企業適應迅速變化的市場需求，真正提高企業的競爭力。

DFMA包括DFM和DFA，即面向制造的設計和面向裝配的設計。結合DFM和DFA兩種方式，我們從以下六個方面對機電模塊化安裝進行改良：