随着建筑工业化产业的大力发展，装配式建筑的机电安装施工面临着新的挑战，预制构件工厂化对施工现场管线预埋的施工质量要求有了提高。机电工程的特点和构配件生产工厂化的理念，促成研发了装配式机电管线生产线，将以往施工现场的加工设备、加工工艺通过集成、优化、组合等方式形成满足不同安装需求的成套、标准加工生产设备，通过工业控制程序、工厂数字化管理平台等形成智能化生产能力。其改变了传统手工业生产存在的分散、低水平、低效率的现状，促进了技术水平的提升，推进了建筑工业化进程，对建筑业产业升级具有积极意义。

1 工程概况

深圳国际会展中心（一期）机电承包工程项目位于广东省深圳市宝安区宝安机场以北，空港新城南部。深圳国际会展中心一期由展厅及相关配套、中央廊道、登录大厅、会议中心和地下车库及设备用房等构成，占地面积 121.42 万平方米，总建筑面积 150.7 万平方米，展厅及相关配套 94.7 万平方米（含地上及地下计规定面积，不含核增），地下车库及设备用房约 56 万平方米。

中建五局机电安装模块技术主要用于本工程位于 B7区域的 3# 站房，站房面积约 1000 平方米，净高 5.8m，制冷功能服务范围为 A6、A7、C6、C7，并与 2# 冷站系统通过 DN350 冷冻水管联动工作。

深圳国际会展中心效果图

2 装配式机电工厂智能化生产线简介

2.1 智能建造流程

模块化加工在中建五局安装华南装配式机电生产基地进行，工厂位于广东省东莞市黄江镇宝山工业区，占地面积约 6000平方米，距离深圳国际会展中心约 40公里，极大地方便了粤港澳大湾区项目开展装配式机电施工。

近年来，中建五局在智能建造领域建立了一套完整的智能建造体系，智能建造体系主要由数字化设计、自动化生产、智慧化施工、数字化交付构成。在智能建造体系不断完善下，装配式机电管线生产线在智能建造中发挥的作用也越来越重要。

装配式机电管线生产线属于自动化生产环节中重要的实现设备。按照不同安装需求，主要有风管加工生产线、管道焊接加工生产线、支架加工生产线、构件防腐除锈加工生产线。

设计阶段将装配式模块、产品等信息数据化、标准化，输入到相应加工生产线的操作控制平台。加工生产线的操作控制平台通过电气控制系统以动作指令的形式指挥相应的机械装置完成从原材料输入到最终产品完成的一系列动作和加工工艺，包括输送、固定、切割、焊接、测量、组对、冲孔、折弯等。

工厂数字化管理平台包括研发设计、质量监管、企业协同、物资采购、生产计划、市场服务、成品仓储、物流运输等模块，为智能建造提供可靠的信息数据保障，实现精细化、数字化的高效生产管控效果。

智能建造流程

2.2 核心技术创新点

基于 BIM 的支吊架批量加工

根据 BIM 模型综合排布的管道情况，点击任意位置，自动生成剖面，在剖面中智能生成联合支吊架，并自动进行力学计算，选取最优型号支吊架，导出构件清单，在加工场进行批量加工。

基于 BIM 的管道预制化加工技术（水管）

根据 BIM 模型选取某个系统或区域的管道，对管道按标准管（9 米或 12 米）进行分段，自动生成标准管和连接段，生产构件清单，在加工场进行批量加工。

基于 BIM 的管道预制化加工技术（水管）

基于 BIM 的管道预制化加工技术（风管）

根据 BIM 模型，将风管管件模型生成展平图，并将数据转化成机床可读的 G 代码，只需通过 U 盘将数据插入等离子切割机，即可加工生产风管，特别适合风管管件进行批量加工。

基于 BIM 的管道预制化加工技术（风管）

装配式机房模块制作技术

根据实际工程机房 BIM 模型，进行模块划分；绘制加工图纸，利用工艺流水线进行加工、组装、测试。

受限空间机电模块制作技术：根据受限空间机电 BIM模型，进行模块设计；绘制加工图纸，利用工艺流水线进行部件加工并组装成一定形式的定制模块。

2.3 技术经济指标

通过初略测算，装配式机电管线生产线与以上核心技术结合为机电安装工程带来的效益如表所示：

3 案例实施

3.1 前期设计阶段

项目前期 BIM 深化采用基于三维模型的可视化设计，模型本身带有数据信息和工艺信息，并且这些数据信息将随产品的全设计周期和全制造周期进行流转。模型不仅能指导生产制造和资源组织，而且还可以作为自动化加工的文件。最终交付不再是传统的二维图纸，而是包含设计信息的任务清单和基于模型的图纸。

建筑结构模型核对

为保证虚拟建造模型与现场保持一致，首先利用 3D激光扫描仪对建筑结构进行实测实量。所得数据导入模型分析现场建造误差，调整建筑结构模型。使其能真实的反应现场实体。

设备建模

统计机房内所有相关设备，沟通厂家提供对应选型样本，创建设备模型。要求设备尺寸大小及管道接口位置及接口大小等关键数据必须精准。保证能真实反应设备形状及接口特征。

设备及管道排布

机房内设备排布按功能需求，设备布置合理。同类型设备成排布置，设备与设备、墙体之间距离满足检修要求。预留机房内主要通道。管道排布实现管道整体排布，大型管道成排布置，设置综合支架，支架充分利用结构梁柱，节省钢材，增加稳定性。

深化设计三维效果图

模块化管段划分

依据管道路由、型号、重量及长度，将管道进行分解。要便于管道模块运输及安装。依据模块化管段划分图生产模块化管段编号方案图，再生成模块化管段加工详图，如图 所示。

模块化管段划分图

支架系统设计

按管道重量级排布，设置支架的形式及位置，并经迈达斯软件进行有限元受力分析，保证支架设置安全可靠。

3.2 模块化加工阶段

切割下料阶段

依据设计阶段 BIM 模型导出物料清单，管段模块切割采用数控相贯线等离子切割机，所有配件均一次切割成型。对下料范围内的生产系统、智能物流系统、人机互动、互联网、信息控制、信息管理、数字控制、自动化运用等方面进行全面管理，采用数字化技术全面管控工艺产品设计、运行、指导、安全预警等，建立智能下料中心的全数据管理系统，拟采用物联网技术，对所有设备、管道、附件从设计、运输到现场安装进行全过程管控。

模块组对焊接阶段

采用物流系统对切割好的配件运送至组对平台，常规模块采用机械组对平台，复杂模块采用复杂组对平台。组装好的模块采用悬臂自动焊焊接成型，特殊模块采用焊接机器人焊接成型。

存放运输阶段

各模块从工厂到施工现场的运输依靠卡车进行，行吊和运输过程中，通过高精度的 BIM 模型，对模块平衡点进行准确计算，保障运输和吊装过程中的平稳及安全。对于机组和水泵整体模块，运输到达现场后，利用拖车从前期规划好的通道运输至机房地面；而水平管线模块可以从现场吊装孔中垂直下吊，在机房内利用叉车辅助运输转移。

现场组装阶段

采用 BIM 技术模拟组装，确保各模块按编号依次组装成型，最终现场效果如图 所示。

组装成型现场效果

3.3 主要创新点

（1）设备模块与运转设备减震断桥连接设计，精确控制基础，预埋件误差在 3 毫米以内。

（2）应用了 DN700 大口径管道地面预制整体提升技术，减少高空作业，操作都在地面完成，提升施工质量和效率。

（3）采用倒装法施工，确保水流方向阻力最小化，达到节能减排效果。

3.4 应用成效

中建五局安装华南装配式机电生产基地自成立以来先后向深圳国际会展中心项目、中央援建香港防疫医院项目、深圳地铁 9 号线、东莞国贸等 20 余个项目供应装配式机电管线产品。其中深圳国际会展中心项目 3 号制冷机房最具代表性，该机房如按传统施工建设，检修通道仅 2 米宽，现在宽度达到了 3.5 米。如采用传统施工，土建主体结构耗时 90 天，机电安装再耗时 62 天，施工总周期长达 152 天；而采用装配式机电管线，土建主体结构耗时 90天，土建主体结构施工的同时机电预制用时 30天，现场装配及调试 20 天，施工总周期仅为 140 天，节省建造费用总额高达 40 余万元。

4 结语

机电工程通过装配式机电工厂智能化生产线预制成型，通过信息化管理、物流化运输、装配式施工能显著缩短工期、提高施工质量、降低施工成本、减少安全隐患、杜绝环境污染，是未来机电工业化绿色施工必然趋势