模块化建造在建筑机电安装工程中的应用研究及推广建议

李明

中信网安（武汉）投资发展有限公司 湖北 武汉 411104

1 模块化建造的简介

模块是一个名词，在这里用来指一个由材料和部件组装而成的组合件。模块化建造是对传统施工理念进行优化，大量引入平行作业，依靠当今发达的先进技术，将土建、安装、调试等工序进行深度交叉，预制好的模块作为一个整体单元方便和加速了现场的建造，从而大大缩短工程的建设工期，进而降低工程造价。

2 模块化建造的优势分析

模块化建造自引入国内以来，发展迅速，已在多个工程领域得到广泛推广，与传统的建造模式相比，具有明显优势。

2.1 缩短建造工期

实行模块化建造后，模块化生产车间承担了大量的预制工作，在现场还不具备施工条件时，模块工厂已经开始各类模块制作，安装条件具备后，直接将预制好的模块运输至现场进行整体安装，从而大大缩减现场作业量。模块化建造将“先土建后安装”的传统作业模式调整为“土建安装交叉施工”的平行作业模式，从而大大缩短整个工程的建造周期，据统计采用模块化建造的工程可以节约30%～50%的工期。

2.2 降低工程造价

实行模块化建造后，工厂承担大量制作任务，大量人工作业被自动化的机械取代，可有效节约人工成本。实行工厂化制作还可以节约材料用量，降低材料损耗，从而有效降低工程成本。

2.3 建造质量更容易得到保证

模块预制厂拥有比工程现场更加完备的测量仪器、操作设备、工装夹具、检测仪表等器械，为质量控制工作提供了可靠保障，除此之外，机械化施工相比人工作业，不仅生产效率高，而且质量更易得到保证。以大口径管道焊接为例，坡口加工、焊接在模块预制厂都可以采用机械化操作，而在工程现场这些都需要采用人工作业，操作质量不易得到保证。在工厂进行焊接作业，工件的预热温度、环境温湿度、焊接速度、保护气体等焊接要求更容易控制，有利于焊接质量的控制。在工厂采用UT、RT、PT等方法检测焊接工作质量也比工程现场更容易操作，检测结果也更加精确、可靠[1]。

2.4 降低现场施工难度

实行模块化建造，大量高难度、高精度的作业都在工厂进行，工程现场的主要工作就是对各类模块的吊装、拼装、连接等常规操作，在模块就位前对其组装避免了在其最终位置的狭窄空间进行过多的工作，这样不仅让安装和土建能够并行作业，而且有效地降低了现场的施工难度。

2.5 节约施工用地

实行模块化建造后，工程现场制作工作大大减少，现场需要存放的工程材料、加工机械也会较少，这样一来现场需要的材料存放场地、加工用地也相应地减少。现场工作量的减少还会伴随着操作人员的减少，相应生活区的用地需求也会缩减。模块运抵现场后直接进行整体安装或进行短期存放后再进行整体安装，因此现场仅需要预留一小块模块周转场地。综上，实行模块化建造能够有效地减少现场临时用地量。

2.6 有利于安全生产管理

实行模块化建造的施工现场，动火作业、高空作业、机械操作、密闭空间作业的工作量都会降至最低、持续时间会缩减至最短，伴随着现场危险源的数量也会降至最低，大大降低施工现场安全生产管理工作的难度和任务，专职安全管理人员可以将有限的工作时间投入到重点危险作业的管控中，项目负责人和技术负责人可以将更多的时间投入到项目的生产和技术管理中。

2.7 有利于文明施工和环境保护

一个工地的文明施工水平是该工地乃至所在企业各项管理工作水平的综合体现。实现文明施工，不仅要着重做好现场的场容管理工作，而且还要相应做好现场各方面的管理工作。实行模块化建造的施工现场，作业量少、操作人员少、施工用地少，现场材料、设备、安全、技术、保卫、消防和生活卫生等方面的管理目标更容易实现，工地现场的整体规划及厂容厂貌都能够得到保证。

模块化建造的施工现场，噪声、空气、光、水等各种污染源都会降至最低，对周边自然环境影响及居民生活环境的影响也会极大限度地减少，能够推进环境管理目标的实现，并能提高社会满意度[2]。

3 模块化建造在建筑机电安装工程中的应用现状

所谓机电安装工程中的模块化建造就是根据现场布置情况、外形尺寸、功能等特点将机电安装工程中常用的设备、管线、阀门等在工厂内预制成一个或多个单元，再将预制好的模块单元运输至工程所在地进行整体安装的一种施工方法。这种预制好的机电工程模块可以是由管道、支架及阀门组成的管道模块，也可以是由设备及附属部件组成的设备模块，也可以是综合多个专业材料的综合模块。

目前，模块化建造在建筑机电安装领域已较多采用，但模块化程度不高，无法与化工、电力等行业进行媲美。在建筑机电安装工程中，能够看见模块化建造的场合不多，常见于能源站、水泵房等少数位置。

4 原因分析

4.1 建筑机电工程的单一性

在化工、制药、电力等工业生产领域，采用同一技术、同样规模的工程比比皆是。但在建筑工程中，每一个工程都有其对应的功能，即使是两个功能相同的建筑，在规模上也不会一模一样。建筑工程中的每一个项目、每一栋建筑，甚至每一个楼层，几乎都是单一存在的，这就导致对应的机电安装工程的单一性。在建筑机电安装工程中，每一次设计、每一次建造，都是一次新的实践，无法进行“复制+粘贴”式的操作，这种建筑机电安装工程固有的特点为实现模块化建造设置了一定的阻碍，也是建筑机电安装工程模块化建造程度不高的原因之一。

4.2 建筑机电安装工程密度小

在工业建筑领域，呈现在我们眼前的是各式各样的设备、各种尺寸的管道、各种样式的阀门、一层又一层的电缆桥架、风管。随便进入一个房间，除了预留的检修通道外，其他空间几乎都被机电工程占据。但在建筑工程领域，我们能看到的房间都是宽敞明亮，几乎看不见机电安装工程，只有在机房、泵房、能源站等少数不起眼的位置，才能感受到它们的存在。工业工程服务的对象是生产、工艺，而建筑工程都是为人服务的，因此我们能够明显感受到在建筑工程中的机电安装工程密度要远小于工业工程，不利于模块的深化设计。

4.3 应用场所较少

相比于工业机电安装工程，建筑机电安装工程可进行模块化施工的位置较少，在工业机电安装工程中，由于机电安装工程量大、工程密度高，能够进行模块化深化设计的位置很多，可以最大限度地进行模块化设计。在建筑机电安装工程中，安装位置比较分散，能够进行模块化设计和应用的位置有限，主要集中在各种设备用房、地下室以及集中布置管线的通道，这也是阻碍模块化建造在建筑机电安装工程中推广的原因之一。

4.4 工程规模较工业工程较小

建筑工程的总投资额多集中在几十亿人民币，甚至几亿人民币，投资额超过百亿人民币的占比较少，然而在工业工程中，投资额超过百亿人民币的比比皆是，占比很大。相比之下在建筑工程中实行模块化建造，无论是经济、进度还是质量安全上取得的效果都无法和工业工程相比，这就导致相关参建单位推广模块化建造的积极性不高。另一方面，承接工业工程的设计单位和施工单位，在规模和能力上都明显强于承接建筑工程的设计单位和施工单位，它们有动力更，有能力去推广模块化建造[3]。

5 推广建议

5.1 设计单位

设计单位作为工程建设领域的排头兵，是模块化建造推广的源头，应在设计中考虑模块化建造。在机电安装工程的设计过程中，要充分考虑模块化建造的要求，将暖通、给排水、电气、智能化等各专业的设计充分融合，进行合理、紧密的排布，让施工单位能够进行模块化建造的深化设计。有能力的设计单位，还应完成整个工程的建筑信息模型（BIM）创建工作，让施工单位的模块化建造深化设计更加简单、直观。只有建筑设计研究院充分贯彻了模块化建造的理念，才能有效提高设计质量，设计出更多事宜模块化建造的工程，模块化建造才能在建筑机电安装工程乃至整改建筑工程行业得到广泛推广。

5.2 施工单位

施工单位是模块化建造的主力军，是模块化建造的直接执行者。有能力的大型施工单位或专业施工单位，应当建立模块化建造体系，成立针对机电安装工程的模块预制厂，配备模块化建造的技术人员，提高深化设计能力。模块预制厂不仅要有能力进行深化设计、生产出合格的产品，还要建立一整套的进度、质量、安全保证体系，应对模块化建造工作。模块预制厂的规模和生产能力要与本单位的机电安装工程规模相匹配，优秀的模块预制厂还应有能力承接其他单位的预制业务，实现市场化运作。

5.3 监理单位

监理单位是模块化建造的重要参与者，在模块化建造的浪潮中要提高自身能力，迎接新的挑战。在传统的施工现场，监理单位都是在工程所在地进行进度、质量、安全管理。实现模块化建造后，施工现场的工作量明显减少，更多的生产工作来自于模块预制厂，可能是一个模块预制厂，也可能是多个模块预制厂。模块化建造过程中，监理单位的管理工作已不再是单独的现场管理，因此监理单位要顺应建造模式的变化，提高参与人员水平和管控能力，为模块化建造保驾护航。

5.4 建设单位

建设单位作为整个工程建设的主导者，对模块化建造的推广起着举足轻重的作用。建设单位应从工程建设的源头抓起，在工程的规划设计阶段就要求相关单位进行模块化建造推广，选择有模块化建造经验和能力的设计单位进行合作，设计出能够实现模块化建造的工程项目。在施工单位和监理单位的选择上，优先选择有模块化建造经验和能的单位进行合作，保证模块化建造目标的顺利实现。

5.5 设备制造单位

机电设备制造单位作为模块化建造的推进者，可以通过产品的设计和制造推进机电安装工程模块化。机电设备制造单位应当密切关注用户需求，设计、制造出适宜模块化建造的机电产品，为设计单位提供更多的设计选项。如图1所示。

图1 模块化的机电末端

6 结束语

综上所述，模块化建造不仅能够在工业工程领域实现降本增效，在建筑工程领域也同样可以取得显著成效，值得建筑机电安装工程的各参建单位及参与人员大力推广。目前，模块化建造在建筑机电安装工程领域还未普遍应用，虽然推广潜力巨大，但在推广过程中也必定伴随着各种未知的挑战，望广大参建者不惧困难，贡献自己的力量。