场外建设不仅仅是一种趋势

NIA的专家小组在2020年4月的行业评估报告中将模块化建筑确定为“2020年有望增长”的一个行业部门,1和市场研究支持评估:估计,2020年,将全球市场的模块化建设价格为951亿美元,仅限美国市场达到275亿美元。2最近的道奇数据和分析研究提供了对今天和未来推动市场的洞察力。

安赫肯尼班

3月1日,2021年

几乎一年一年以前,世界上观看了中国在2周内武汉的2次紧急野外医院完成建设,以解决洪泛患者,患有未知,新的冠状病毒。并说世界看不起夸张:在中国中央电视台上划船的数千名工人视频的视频。他们真的在2周内建造2家医院吗?并且可以这样的结构,如此迅速上升,安全?

第一家医院——火神山医院,占地约18.5英亩,占地64.5万平方英尺,两层楼,仅在10天内就全面投入使用。它的特色是隔离病房、容纳1000名患者的床位和30个重症监护室(icu)。第一批入院的病人之一在YouTube上发布了一段视频,展示了他的病房,显然对病房的设施和里面的救生技术印象深刻。第二所医院雷神山医院建在距第一所医院约25英里的一个废弃停车场上,另外还有1600张床位,也用于隔离和治疗COVID-19患者。据报道,两家“即时医院”开业后不久就已接近满负荷运转。到2020年4月中旬,应急设施的案例数量已经下降到可以退役的程度,尽管在需要重新启用时不会拆除。

为了实现此类快速部署,该设施使用预制单位 - 基本上医院建筑块制造和运送到准备组装的网站。它有助于这不是中国第一次使用模块化建设来管理国家紧急情况。该方法建模为小塘山医院,在2003年严重急性呼吸综合征(SARS)爆发期间建造的北京内置的紧急设施;而该模型肯定适用于速度。对于有关建筑质量或安全的任何问题,在这些点上获取中国的后续信息就像追查该国爆发的根源一样困难。尽管如此,当需要时,“弹出”设施似乎根据需要运营;他们抓住了一个世界努力照顾越来越多的Covid-19患者的想象力,同时管理其公民的日常保健需求。可以是答案的预制模块吗?它似乎是中国的答案:今年1月,该国再次动员部队在河北省北部建造一个检疫中心,可以容纳4,000多人。

在过去的一年里,在美国,模块化建筑已被用于提供保健支持,并从便携式紧急和临时结构范围内,可以根据需要重新安置(或将来使用)到永久性新结构和/或添加到永久基础上建立的现有医院。考虑以下示例,所有这些例子都在5月和12月20日之间在线上网:

  • 丹佛大学的Covid-19测试中心,提供驾驶或步入式温度筛选和病毒测试,其中40英尺长,在加利福尼亚州贝克斯菲尔德的一家工厂制造,在10天内运到大学。在平板卡车上,在2020年秋天建立了1天。在其他大学和机场进出国会的类似豆荚.3
  • 模块化ICU工厂制造和部署在马里兰州和格鲁吉亚,在几周到几个月,而不是几年。这些不是拖车或运输容器,而是设备齐全的患者室,符合疾病控制和预防空中感染隔离的中心,4.通过管道(水槽和浴室)和医疗系统,以及ICU使用的HVAC系统。5.
  • 2020年12月在加州一家医院外建造的临时建筑,用于替代帐篷,为病人分诊提供紧急检查室,包括单独的暖通空调单元,以及用于x光、心电图测试、实验室绘图和公用设施使用的房间。

与传统的施工方法相比,所有这些项目都在加速时间框架中完成,并在批准运营之前,所有符合传统建筑方法的联邦和地方质量和安全标准,以及适用的建筑规范。大流行驱动的应用不是唯一用途制作预制/模块化建设的增长行业,即使全球经济的许多细分也在继续奋斗。过去几年已经看到了从星巴克和Chick-Fil-A分支机构到一个体育体育场的分支机构的项目的方法,所有类型的住房(单人族到多层公寓和无家可归者收容所),酒店,学校,数据中心 - 甚至是工厂制造的小型模块核反应堆和电力工业的地热单位,以及大麻行业的“提取豆荚”。

在大流行之前,有更广泛采用预制和模块化建设的迹象。Dodge Data&Analytics于2019年秋季进行了一项调查,从美国横跨美国建筑行业的数百名专业人士进行了批准,以便现在并进入未来的市场。结果强调了建筑行业报告中有多少报告“对成本,进度,质量和安全性能,生产力,客户满意度以及减少废物的能力”的重大改进“6.从预制和模块化结构的使用。有了这样的评估,以及已经在使用的一系列应用,不难想象,随着越来越多的项目使用这种方法,机械绝缘行业将发现新的机遇和挑战。伟德亚州简单地说,如果你只想到液化天然气设施中的预绝缘管道,或者几年前在本杂志中介绍过的其他用途的预制绝缘弯头和配件,现在是时候扩展你的思维了——因为设计工程师和项目所有者肯定是这样的。

一切都是新的再次

非现场建设并不是新的,但它可能比你想象的更早。根据模块化建筑研究所(MBI),美国的第一座建筑物待在现场建造并交付到最终位置是1670年乘船过来的英格兰预制结构。7.后来,MBI报告称,在1849年,超过500套预制房屋从纽约的工厂运往西部,以满足人们为了追逐淘金热而迁往加利福尼亚的需求。随后,商业建筑开始出现,20世纪初至中期,模块化结构开始进入学校、政府大楼、商店和酒店。

这些天,国家建筑科学研究所的非现场建设委员会将非现场建设定义为“在其最终安装位置以外的地点对建筑元素进行规划、设计、制造和组装,以支持永久性结构的快速和高效建设。”8.正如我们所看到的那样,应用程序可以广泛地从该定义中想象。在住宅,商业和工业市场中使用了场外建设。在光谱的一端,是制造设施中制造的结构部件(墙壁,屋顶,地板等),并与现场的其余项目安装/集成;另一方面是您可以在Amazon.com上购买的家园准备定制。预制和模块化单位使用钢,木材或混凝土;它们可能成为永久性结构的一部分,或用于搬迁和重用。组件可能是“打开”,这意味着它们可以在没有拆卸的情况下在工作站上进行检查;或“关闭”,它是它的声音 - 机械,电气和/或管道安装在工厂,在其发货之前检查。它们可以包括在现场或3D容量单位/模块/豆荚中组成的二维(2D)“面板”,该组合为乐高的单位,只能需要连接到现场的实用程序和/或其他单元。虽然一些使用术语互换,但预制通常是指在工厂中制造的组件并运输到项目现场进行组装; modular construction refers to structures that are more than 50% finished at the factory before they are shipped to their destination.

场外施工的好处

在深入道奇研究发现之前,让我们考虑一下使用使用某种程度的场外施工的建筑方法所带来的好处。

更快的项目完成和提高生产力

与前面描述的示例一样,具有预制和模块化结构,可以在现场工作时构建组件,而现场工作正在进行中。当组件是预制,测试和检查之前,在他们到达工作岗位之前,外部因素像天气一样的可能性不太可能影响时间表;和现场设置和预组装时间减少。常见估计估计将项目完成使用场外施工,比使用“常规建筑”的速度快20%至50%。9.

成本控制/可预测性

除了更快地完成项目可以节省成本外,组件本身也可以节省成本,因为在工厂建造可能比在工地建造更经济。与非现场施工、存储成本等相比,影响项目成本的外部因素(天气、材料/人工成本(和可用性))更少,因此更容易预测和控制这些成本。更快地周转项目也意味着更短的建设贷款期限——房屋可以更快地被占用和使用,从而获得更快的投资回报。

解决劳动力短缺问题

The U.S. Chamber of Commerce Commercial Construction Index Report for the third quarter of 2020 indicated that 83% of contractors face “moderate to high levels of difficulty in finding skilled workers,” and more than a third (36%) “report turning down work due to a shortage of skilled workers.”10.鉴于这些数字,一种减少现场所需的工人数量的方法,以及他们需要致力于给定项目的时间,可以成为游戏更换器。

质量和过程的可预测性

自动化预装配要求遵循可重复的过程,产生可预测的结果。减少现场施工减少产品质量差异的机会。在工厂外建造的部件在出厂前都要经过质量控制。此外,模块化施工和建筑信息模型(BIM)经常一起使用,从而在设计(和期望)和建造之间产生更大的一致性。

增加工人安全

减少现场施工,在工厂建设中采用自动化,降低了现场事故的风险。大流行期间的另一个考虑因素是:场外施工减少了工人花在现场的时间,在保持社交距离方面,这种环境比工厂更不受控制。

减少现场建筑垃圾,屈服于更环保的项目

除了减少了包装和运输单个物品所使用的所有材料在现场产生的垃圾外,场外建筑产生的垃圾更少,因为在工厂制造比在单个工地制造更精确。受保护的建筑环境意味着更少的材料因天气破坏而浪费。工厂经常回收材料,模块化组件本身可以重复使用——可以根据需要拆卸和迁移到其他地点——节省能源和原材料。

增加客户满意度

列出的所有其他福利都有助于整体更高的客户满意度,结果因参与者在道奇调查中占据了绝大多数。

调查:预制/模块化建筑趋势的深入研究

在2019年秋季的在线调查中,道奇对来自美国各地的600多名建筑师、工程师、总承包商(gc)和施工经理(CMs)、专业/贸易承包商和建筑商/制造商就预制和模块化建筑市场的当前和未来状态进行了调查。受访者都有最近(过去3年)使用预制和/或模块化组件(永久性或可搬迁)的经验。研究结果发表在2020年报告预制和模块化建设和唐娜Laquidara-Carr提出的,博士,LEED美联社,和道奇行业洞察力研究主管,在一个研讨会,“模块化建筑的崛起:深入了解建筑师和承包商的角度对其当前和未来的使用。”本节概述了该研究的一些关键发现。有兴趣的读者请浏览报告全文,以获取更多资料:www.construction.com/toolkit/reports/prefabrication-modular -construction --2020

无论其在施工过程中的作用如何,受访者高度评价了使用这种方法的结果。图1显示了报告达到“中等,高或非常高”的受访者的百分比11.所引用的方法中列出的福利。

该报告提供了介绍如何不同的函数 - 架构师/工程师,GCS / CMS以及交易以及不同的福利,以及他们如何在将来影响他们的工作。所有参与者都回应了一组类似的一致性问题,但也分为两个轨道预制和模块化构建 - 对于旨在获得更多关于使用各种方法的更多信息的具体问题。(有关参与者的调查方法和背景/经验的详细信息,请参阅第16页的侧边栏,“预制和模块化施工调查基础规则和方法”。)

预制

过去3年预制体验的受访者的百分比是94%的压倒性。13.预制的例子包括单行业组件(如用于医院房间的墙后管道组件)和多行业组件(如走廊架)。调查参与者报告了更多使用单一行业程序集的经验,但大多数人预计在不久的将来会使用这两种类型。所有被调查类型的过去和预测使用情况如下:14.

  • 单一贸易大会占过去3年使用预制的62%的项目,预计未来3年的75%的项目;和
  • 在过去的3年中,多贸易组装用于33%的项目,在未来3年内攀升至58%。

关于机械绝缘业的注意事项,单一和多贸易组件最受欢迎伟德亚州的特定用途之一是包括HVAC和管道的类别 - 见图2。

使用镶板的模块化建筑——墙模块、屋顶和地板,以及结构隔热板——的数据显示了不同功能之间的经验和预期使用的差异。80%到84%的建筑师/工程师和gc /CMs报告说,现在使用预制,在未来3年将上升几个百分点。然而,在目前/近期使用68%的专业交易中,对未来3年的预测增长到了76%。16.

图3总结了所有角色中报告的预制使用的当前和预计驱动程序。

使用顶级障碍是“项目交付方法可防止有效预制规划”(96%),“项目设计的预制部分”(94%),“我们的项目类型不适用于预制件”(92%),“预制的可用性本地购物“(81%)和”培训员工的可用性安装预制组件(70%)。18.

对于机械保温行业伟德亚州,这些数字涉及熟悉过程和应用 - 从设计通过安装 - 由于预制的使用预期会变得更加普遍。

模块化建筑

模块化施工经验远低于预制施工经验:在过去3年里,只有38%的受访者有永久模块化施工经验,只有28%有可搬迁模块化施工经验。19.

图4根据公司类型总结了目前/最近使用的模块化结构类型。

目前,最大的用途是通过设计功能,交易预计的最高增长。在未来3年内,交易预计使用其项目的76%的块模块化建设;和全体积施工75%。

图5总结了电流和投影的司机-1.,那些具有“高或非常高的影响力” - 对于永久性模块化施工使用。21.

据报道,模块化施工使用的压倒性屏障是业主缺乏使用方法(90%)。附加考虑因素包括“模块化组件制造商的可用性”(66%),项目类型未“适用于模块化构造”(54%),“项目递送方法可防止有效的模块化使用规划”(51%)和“培训的可用性Workforce“安装组件(41%)。23.

过去和未来使用永久性模块化建设突破如下:24.

  • 过去3年,48%的项目使用了镶板结构(例如墙板),预计未来3年将增长到59%;和
  • 3D模块/全体积施工占过去3年的44%的项目,预计未来3年将增加到61%。

使用BIM

据2020年代“凝视着水晶球”预测,“承包商报告的最大效益之一是BIM改善制造过程的能力之一。许多机械承包商是其系统外场制造的频繁用户,并且该研究表明,在它们预制的组件中的50%或更多的组件上几乎一半的使用BIM,表明BIM是该过程的必备工具。利用BIM来辅助预制的益处被广泛报道,超过80%的机械承包商使用它来预制报告,他们看到所产生的材料废物量,劳动力成本,安装工作质量,避免购买额外的管道和配件。并安排绩效。“25

道奇研究支持“水晶球”评估。在那些经常使用BIM进行预制的公司中,64%的公司表示“在性能上得到了很大的提高。”26目前的使用在各个行业中最为普遍(38%的项目在50%或以上的项目中使用),相比之下,建筑师/工程师的使用比例为17%,gc /CMs的使用比例为22%。在未来几年内,所有群体的使用都将增长,达到53%(行业)、31%(建筑师/工程师)和35% (gc /CMs)。在某些情况下,一个角色的使用是由另一个角色授权的。,当所有者要求GC/CM使用它,或GC/CM从交易中要求它时。27


预制和模块化建设调查基础规则和方法

为了参与调查,受访者必须有最近的相关经验,定义为“在2018年参与过多户住宅或非住宅建筑项目,在过去三年里参与过预制或永久模块化建筑项目。”*此外,为了确保调查的重点是商业建设,在参与者的经验中,不超过一半的项目可以是单户或双户住宅。最后,参与者的比例如下:44%的建筑师或工程师,31%的gc /CMs, 25%的专业行业/承包商。

从那里,参与者分为两条轨道,基于他们的经验:预制(受访者的66%)和模块化建设(34%的受访者)。一些调查问题为这两个群体讨论了同样的主题,但其他议题是特定于给定群体的经验。(有关参与者如何满足给定轨道的经验阈值的其他详细信息,以及受访者类型的经验和调查轨道的细分,请参阅完整的报告,可以在线下载www.construction.com/toolkit/reports/prefabrication-modular -construction --2020

布拉德利公司、MBI、Pinnacle Infotech、机械承包商协会为这项研究提供了支持。和斯坎德。

*道奇数据和分析,预制和模块化建设2020 SmartMarket报告,2020,Page 64,
www.construction.com/toolkit/reports/prefabrication-modular -construction --2020


场外建设并非没有挑战

如在调查结果中提到与使用预制障碍和模块化建设相关的调查结果,它们可能存在挑战,包括(但不限于)以下内容。(注意:第20页的“模块化和预绝缘设备冲击机械绝缘系统”中描述了特定于机械绝缘体的伟德亚州额外挑战。)

  • 供应商的选择至关重要
    对于模块化建筑来说,这一点尤为重要。道奇公司的所有调查对象都将经验和专业知识置于价格、相对于项目所在地的位置以及对公司使用的熟悉程度之上。对决策过程有如此影响的唯一选择标准是业主偏好——在交易报告中,这个因素只超过了供应商的专业知识。如果供应商错过了它的最后期限,使用不合格的材料或工艺,在运输过程中没有充分保护组件,或其他方面表现不佳,整个项目都会受到影响
  • 物流会阻碍时间和金钱的节省
    如果组件在气候控制的工厂中是预制的,但在运输期间暴露于元素或以其他方式损坏(或者在现场损坏,因为它们太早交付并坐在外面),而不是节省时间和金钱,而相反。可能需要更换材料,减慢过程并提高成本。进入游戏的物流的其他方面包括在组件到达时,确保正确的设备在现场准备就绪,并将其组装。没有任何效率的模块粘在别的东西上,因为将它们设置到位的起重机是其他地方。运输考虑也可能施加设计限制,因为它对超出尺寸或重量参数的船舶模块是成本禁止的。
  • 设计必须早期锁定
    设计阶段可以比传统结构更强烈,因为需要先前做出决定。您多久遇到一次客户在现场看到它的情况时遇到思想的情况,并且它在整个交易中揭示了涟漪变化(和成本)?想象一下,如果请求是改变现场周前制造的东西,则交付到原始规格 - 例如,移动部件会影响导管或管道的位置,或周围的空间量,以允许绝缘安装和检查。
  • 协调至关重要,特别是对于绝缘工作
    交易之间的协调至关重要,所有团队成员都需要提前参与其中。似乎在我们行业中的每个人都有恐怖故事的项目,计划和预算因缺乏协调而增加,绝缘通常从落后的其他专业的价格支付最大的价格。如果有一个设计问题 - 例如,没有足够的空间来绝缘管道,如指定的,需要在制造,发货和现场制造。
  • 方法需要熟练的劳动力
    虽然需要更少的工人来在现场构建碎片,但必须在与模块化组件一起工作和集成模块化组件的那些存在的人。

还有其他挑战,包括一些可能由疫情引起的问题——如劳动力或供应链问题——以及有时在涉及使用非现场建设的项目的保险、融资、投标和检查时模糊的界限。与传统建筑一样,通过适当的规划,大多数问题都可以避免或减轻。

结论

显然,预制和模块化建筑不仅仅是一种趋势,为机械绝缘行业提供了机遇和挑战。伟德亚州随着业主越来越适应预制和模块化施工,以及整个供应链的培训和资源使这种方法更容易获得,该行业有望看到更广泛的应用。

再次借用《凝视水晶球》,引用德勤咨询公司技术业务负责人、工程和建设(E&C)业务负责人米歇尔·迈泽尔斯的话:

2020年需要关注的趋势之一是组件模块化和预制件的发展,这可能会影响目前许多建设和控制公司面临的盈利能力和利润率挑战。模块组装场的兴起——位于战略位置的制造和组装建筑元素的场所,然后可以转移到一个建筑工地进行快速组装——借用了建筑行业的一些成本效率的制造实践。模块化有可能显著影响建设与工程公司的生产率和利润率。

根据过去一年的活动和道奇调查的结果,这种预测的延伸似乎是合理的;而机械绝缘行业需伟德亚州要做好准备。

参考文献

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  20. 预制和模块化建设2020 SmartMarket报告,第32页和33页。
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  24. 预制和模块化建设2020 SmartMarket报告,第5页。
  25. “凝视水晶球,”绝缘前景,4月1日,2020年4月1日,//www.cosmepot.com/io/articles/gazing-into-the-crystal-ball-12/
  26. 预制和模块化建设2020 SmartMarket报告,第18页。
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  28. 2020年智能市场报告,第43页。
  29. “凝视水晶球,”绝缘前景,4月1日,2020年4月1日,//www.cosmepot.com/io/articles/gazing-into-the-crystal-ball-12/