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《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出要“充分发挥海量数据和丰富应用场景优势，促进数字技术与实体经济深度融合，赋能传统产业转型升级，催生新产业新业态新模式，壮大经济发展新引擎”。以数字技术构建的数字经济将成为社会经济发展的新引擎。
概念
数字安装技术，是指利用建筑信息模型（BIM）技术对机电系统进行标准化设计、信息化管理及虚拟化安装，以数字驱动实体安装，实现机电设备管线的工厂预制、装配施工的数字化技术。
工艺流程
数字安装主要包含“虚拟安装”和“实体安装”两大部分，具体的工艺流程如图1所示：
图1 数字安装工艺流程
下面分别阐述数字安装技术落地应用的几个关键环节。
土建模型校核
机电设备、管线都依附在建筑、结构上，如果建筑、结构模型与现场尺寸偏差大，依附于其上的机电管线与现场偏差必然大，所以要尽量保证土建模型与现场的土建实体误差在允许的范围内。
土建实体尺寸一般采用两种方式采集，一是现场人工测量，根据测量数据调整模型；二是采用三维扫描形成点云模型，根据点云模型数据调整土建模型，如图2所示。
图2 土建实体尺寸采集
机电模型施工深化
机电模型施工深化是数字安装技术应用的最重要环节，是依靠计算机辅助，在施工前对机电安装工程进行模拟施工完成后的管线排布情况，即在未施工前先根据施工图纸在计算机上进行管线“预组装”。通过“预组装”，深化设计人员可以直观发现设计图纸上的问题，尤其是各专业之间设备管线的位置冲突和标高重叠等问题，并进行修改、调整，保证施工可执行。工厂只有按照施工可执行的模型进行预制加工，才能减少甚至避免工厂预制的返工。
// 管线避让基本原则
1）有压管道让无压管道，低压管道让高压管道；
2）小管让大管；
3）分支管道让主干管道，附件少的让附件多的；
4）气体管道让水管道；
5）常温管道让高、低温管道；
6）热水管道在上，冷水管道在下；给水管道在上，排水管道在下；电气管道在上，水管道在下。
// 管线避让深度原则
1）方便施工原则
要充分考虑安装工序及条件，机电设备、管线、阀门附件等对安装空间的要求，合理确定管线位置及距离。
2）方便维修原则
充分考虑机电系统调试、检测、维修各方面对空间的要求，确定机电设备、管线及各种阀门、开关的合理位置和距离。
3）节省成本原则
不同的排布方案，对应的成本会不同，比如图3右侧深化后比左侧深化前的可以节约支吊架的费用。
图3 某项目汽车库深化设计
4）排布美观原则
明装管线应充分考虑安装后外观整齐有序、间距均匀，如图4所示。
图4 某车库机电管线
预制模型创建
// Revit创建预制模型
Revit从2016版本开始自带预制加工模块，预制模型采用的是逐段拼接的模型创建方式，这种方式不仅预制模型生产效率低、成本大，而且工艺上还存在严重缺陷，比如：
1）Revit默认的断管方式
是从管件族的边缘进行断开统计管段长度，而实际的工艺管段是有一部分要伸进管件内的，如图5所示。
图5 Revit默认的断管方式
2）机械三通、机械四通断管方式
对于机械三通、机械四通来说，Revit默认的断管方式仍然是从管件族断开，实际的工艺是在主管上开孔，用机械三通、机械四通管件引出支管，主管不断开，所以模型与实际工艺不符，无法直接输出精准的下料清单。
图6 机械三通、机械四通断管方式
// HiBIM创建预制模型
HiBIM提供了机电预制模块，不仅解决了Revit存在的问题，而且封装了预制工艺，大大提高了预制模型的创建效率。
1） 非标管件的适用
三通、四通、弯头等管道管件，有国标和非标之说，软件一般都是按照国标规格来制作标准族，但实际工程采用非标的居多，软件提供了快速调整管件规格的功能，满足不同的非标管件，确保预制模型与管件实体尺寸的一致性。
2） 密封垫圈、密封条的空间
水管法兰连接的法兰片之间必须要有密封垫圈、风管法兰片之间必须要密封条，这是安装工艺的要求，如果预制模型不考虑密封垫圈及密封条的空间，往往就会造成部分管段安装不上，导致预制错误。应用HiBIM软件创建预制模型，不仅考虑了密封垫圈及密封条的空间，而且可以根据其材质调节其厚度，确保预制模型的精准度。
图7 密封垫圈及密封条
// 可预制管段确定
可预制管段的确定及分解是整个预制的第一步，对预制能否成功至关重要。通过管道分段，实现了预制和安装的分离，使管道预制加工成为一项独立的工作。
划分预制管段的原则是“工厂可预制、过程好运输、现场易安装”，预制管段划分时注意以下几点：
1）由于预制工厂设备的限制，运输过程和现场吊装的难度，预制建议不考虑三维立体管组，如图8所示；
图8 三维立体管组
2）考虑成本和预制工厂设备限制，预制管道尺寸范围为DN150—DN800,管道长度一般不超过6m，要结合运输和吊装的实际情况，预制部分总长不超过8m；
3）分段时应保证X、Y、Z方向上至少分别预留有1段可调管段；
4）考虑到设备法兰孔洞方向未知，设备进出口配管预制时不建议“直管段+弯头+法兰片”成组，如图9所示。
图9 设备进出口管段
// 材料损耗控制
划分管道预制长度时，应充分考虑原材料的规格长度，尽量减少废料，减少焊口。
1） 镀锌铁皮风管材料损耗控制方法
镀锌铁皮风管预制拆分相对简单，根据角钢法兰风管、共板法兰风管的制作工艺，直管段一般根据镀锌铁皮的宽度来确定其标准段的长度，详细参数见表1。
需要特别说明的是，根据深化设计模型进行拆分时，建议选择不避让风口方式，当风管法兰与风口碰撞时，适当调整风口位置，可以最大程度减少非标段，降低预制成本，如图10所示。
图10 风管法兰与风口碰撞示意图
2） 管道损耗控制方法
管道拆分时，要对预制清单进行大数据分析，合理选择下料，对于大批量规格的管道，可以要求厂家进行定尺寸供货，这样会大大降低材料损耗，节约成本。
// 误差控制方法
首先“控差”，重点控制“设计、预制 、装配” 三种精度，有效减少误差范围，实现误差精确控制。
其次“减差”，将多个预制构件集成为单个装配模块，使大量的误差点集中至几个关键误差点，有效减少误差控制点，实现减差。
最后“消差”，采用控制段+调节段的递推式施工消差技术，合理选择装配路线及关键节点，利用少量现场加工调节段进行累积误差的消除，提高预制准确率。
预制出图
预制模型完成后，下一步就是对预制构件进行编号、出图。HiBIM已经开发了预制构件编号、预制出图、预制下料清单明细等功能，确保数字安装技术的落地性。
图11 预制管道出图
预制设备
不同管道工艺连接方式，预制流水线设备稍有不同，但大致由以下几部分组成：
1）管道输送设备
管道输送主要包含纵向输送和横向输送两种类型。
图12 管道纵向物流输送系统(带调头机构)
*注：其适用管径范围为DN400~DN1000的管道，具有快速液压升降、液压回转调头、变频无级调速、自动机械调心等特点（此图引自前山管道官方 站）
2）管道切割设备
管道切割主要有等离子切割、激光切割及冲压切割3种方式。
① 冲压切割
用冲压方法可以完成管端切割、管壁切孔、切槽，效率高、成本低、省能源、污染少。但由于管道结构的特殊性，采用冲切在模具结构和管断面变形控制方面比较困难，容易出现管壁塌陷、截面畸变、管壁材料撕裂等严重影响成形质量的问题。
② 激光切割
用激光切割管材，可以替代机械钻孔、铣削、锯切、冲压或清理毛口等需要不同设备和硬质工具的加工工序，实现管道下料切割、倒角、切槽或孔、刻痕以及其他可能的尺寸和形状特征加工等。
③ 等离子切割
等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使管道切口处的金属局部熔化和蒸发，并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。
图13 管道切割设备
3） 管道坡口设备
管道坡口是指管道与管道进行焊接时，需要对接口处进行加工打磨而形成的一个斜坡。
图14 管道坡口机
4）管道组队设备
图15 管道组队设备
5）管道焊接工位
管道焊接工位一般分为特短管道焊接工位、中长管道焊接工位及组合管道焊接工位，适用不同的管道焊接，如图16所示。
图16 管道焊接工位设备
预制件管理
将预制模型上传至工程数据云平台、生成预制件二维码，对预制件的加工、运输、安装进度、安装质量等进行施工全过程、全方位管理，提高管理效率，如图17所示。
图17 预制构件二维码
数字安装技术落地的关键在于效率工具。HiBIM预制功能模块从模型创建→预制构件拆分→预制下料清单→预制出图展开研发，工程数据云平台从预制构件编码→信息添加→任务派发→进度模拟→质量管理等展开研发，两者结合提供了完整的数字安装技术业务闭环的工具，让数字安装技术真正的落地应用。
数字安装技术在建筑机电安装工程中的应用已经成熟，无论是软件工具还是预制设备，与国外相比都没有明显的差距，但相应的项目管理水平还有待提高，需要从业人员足够重视、积极推广和应用，不断探索和总结，其价值才能充分的体现。
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