HPM外部管路區施工工序最佳化探討

前言

隨著生活智慧化，生活週遭的各種裝置走向數位時代，智慧晶片已是日常生活中不可缺少的產品。因此，生產製造晶片的半導體業競爭日趨激烈，除了在製程技術與生產良率上的持續領先，是否具有足夠的產能可隨時滿足客戶的需求亦是競爭力的重要關鍵。在擴建新廠房時，工程施作的品質與工期進度的快慢對新建廠房何時可投入生產影響甚大，也是維持競爭力的重要因素。

在新建廠房的過程中，各工項施作皆儘可能尋求最佳化的工法以提升施作效率。例如：無塵室的上部各工種施工即利用高低平台工法，此施工法整合高空作業上的空間與安全需求，大幅縮短了施工工期；排氣風管的立管組裝工作也運用預先組裝法，先行於平面整段組立再整支吊入，如此可免除高空中層層組裝，既安全又快速。在施工前，若能將工序、動線、人員管理做詳盡規劃，往往能達到事半功倍的效果。

綜觀各施工區域，危害性物質儲存供應區(Hazardous Production Material area，以下簡稱HPM區)的外部管路區相對其它區域而言，施作工種較多、管路複雜，是新建廠房工進的一個瓶頸。HPM外部管路區俗稱“菜籃區”，因為其位於HPM前方的中空框架式鋼構外觀如同菜籃一般，故得此稱號。菜籃區內工項工種繁複，再加上此區域的施工空間狹小，各工項無法重疊施工，導致各施工順序安排及施工時間環環相扣，因此該區施工協商安排及管理就顯得格外重要。如 圖一所示，該區域依照施工種類，有下列四項主要工種：輕隔間外牆(Civil Works，土建工程)、排氣風管(Air Abatement System，廢氣排放處理系統)、空調風管(Mechanic, Electric & Plumbing，機械電力配管系統)及景觀複層板。本文探討該區域這四種工種施工所需的施工架需求與其相互關聯性，以3D圖像模擬出最佳化的一次性施工架搭設方式，期望能減少施工架的拆搭架次數，縮短各施工廠商的施工時間及成本，進而增加工程效率。

現況施工法說明與流程分析

菜籃區施工說明

在HPM結構完成後，菜籃區緊接著會有以下主要工項開始施作。

輕隔間外牆的澆灌及修飾

HPM區域於各樓地板完成後，輕隔間外牆即開始組立及澆灌，目的是讓酸房、氣體房與化學品倉儲區內裝可儘快完成，使設備可如期安裝。

排氣風管組立

由頂樓的中央廢氣處理單元主風管，經HPM區菜籃區以立管而下，進入酸房及氣體房與HPM無塵室，供無塵室設備與化學品機台排氣使用。

空調風管組立

由4樓外氣空調箱銜接風管至菜籃區，再以立管而下至2樓穿牆而入，主要提供空調給1~2樓酸房、氣體房與化學品倉儲區使用，避免溫度變化而影響化學品供應品質。

景觀複層板安裝

於排氣風管及空調風管施作完畢後，在外牆裝設骨架，再以景觀複層板將上述風管遮住，以達到建築美觀的目的。

施工項目流程分析

藉由上述施工現況可知，從輕隔間外牆牆面澆灌到各種風管連結之施工時間為菜籃區工進的關鍵。 圖二為目前的施工流程圖，由圖中可清楚了解目前施工流程及項目，並可從中找出有效減少各項施工時間與精簡施作流程的方法

由 圖二中可得知，菜籃區的各項工程皆需要搭設大面積的施工架，且各工項 圖三~圖七所搭設的施工架都只針對自身施工需求，而無法延續給下一個工項施工使用。因為風管組立使用的施工架需將風管的相對位置空出，然而土建所搭設的施工架卻沒有此需求，所以造成風管與施工架干涉無法繼續使用。而排氣風管與空調風管組裝也因穿管位置不同，在搭架時未相互考量也導致施工架要再重新搭設。如此反覆歷經3次搭架與拆架，不僅費時、費力、效率差，亦增加工作成本，非常不符合經濟效益。

整合性系統架搭設概念

為了節省上述的搭拆架時間，若能整合出一套整合性系統施工架，在搭設完成後可以供菜籃區的各項工種使用，就可以有效管控該區的工期。而這種整合式的施工架，只需要針對風管施工位置去規劃施工架搭設，就可以符合該區各工項的需求，而不用拆除整個施工架重新搭設。如此一來，便能使施工人員於協商後，各自安排施作的區域，不互相干涉，也無需等待前面的廠商施作完成後再拆架才能進場，可以大大提升該區各項工作的效率。因此，總觀各工項施工需求後，所調整出的整合性系統架施工項流程圖如 圖八所示。

最佳化施工法分析與討論

要整合出各系統皆適用之施工架，必須先針對各工項施工架搭架重點進行了解。

輕隔間外牆施作

土建承攬商為施作牆面澆灌、批土及油漆作業，施工架位置需只搭設離牆面較近的位置，且施工架需搭設一整面即可，無需考慮風管預留孔的問題。

排氣風管組立

排氣風管於菜籃區數量最多，共約30多支，風管尺寸為450A~ 1500A不等。風管吊裝由菜籃區頂樓開孔處整組吊入至定位。施工架搭設時需考量風管組立與安裝人員相對位置，為增加吊裝工作之方便及安全，增加施工架搭設的寬度為兩排架。

空調風管組立

空調風管數量約為排氣風管的一半，約有20支左右，風管為方管，尺寸最大為1400mm×1000mm。施工架搭設重點與排氣風管相似，但空調風管組立從4樓施工架分段安裝，人員在施工架使用上較排氣風管安裝複雜。

景觀複層板安裝

景觀複層板面積大，故施工架搭設更大 圖七。

菜籃區空間限制

菜籃區的寬度只有兩米七，扣除樑寬後實際淨空間為兩米四，為保留各工種施工架調整的彈性，在施工架尺寸的選用上需特別注意。

在詳細了解以上工項搭架的需求與菜籃區空間限制後，歸納出整合系統架的設計要點：首先要保有施工架修改的彈性，故選用適合的標準施工架作三排搭設，並含括菜籃區內各施工所及的區域。目前常用長寬比1800mm×760mm的施工架，是可以符合三排尺寸小於兩米四的菜籃區空間限制，且管徑最大限制1600mm也符合管徑大小的使用。其次是考量各風管的位置與施工架骨架的干涉，預先將風管位置與骨架位置錯開。這個部分也正是此施工法的關鍵，因此需要確切知道管路位置之後才可較精準的規劃施工架搭設，如 圖九。

為使搭設及施工順序能更精準表達，將上述論點及觀念藉3D圖像模型模擬，說明整合性系統施工架是否能滿足各工項需求及達到最佳化施工法之目的。

整合性系統施工架模擬結果說明如 圖十。

• 內層架：考量外牆施作，在靠近內牆面開始搭設施工架。
• 中層架及外層架：依據內層架位置續搭至外牆景觀複層板骨架架設位置，以上搭架皆必須考量門型架放置位置或變更搭架方式，避免與風管干涉無法組立問題。
• 依據排氣風管立管組立位置，將腳踏板移除，並做適當的防護措施。
• 排氣風管於頂樓下管吊裝完成後，再依據空調風管組立位置，將腳踏板移除，並做適當的防護措施。
• 空調風管於4樓吊裝每段風管完成後，將踏板露空處加以復原。
• 景觀複層板組立完成後，開始拆架。

建廠期間，各施工廠商發包及進廠時間較無法確定，有土建結構完成後，系統包尚未進廠的狀況；亦有各系統包同時進廠施工，如火如荼的將新建廠房如期完成的情形。本文探討的一次性整合系統架搭設之方式及順序，基於各施工廠商已確認可進廠施工及各項管路規劃均已完成前提下，建議以該區風管數量最多的排氣風管承攬商統合事前施工架搭架位置規劃，避免施工架單元的門框架剛好落在風管處，而發生風管無法安裝的情形。

在使用整合式搭架作業後，菜籃區風管安裝作業具有以下優點：

可減少搭拆架之次數

如 表一、表二所示，此為南科最近完成建廠專案的HPM區施工進度表，可看出各工項都需要獨自經歷一次拆搭架的時間。若採用一次性共用搭架，如 表二所示，在緊密的工序下至少可減少28工作天，約可節省該區24%以上工期。

可節省搭架成本

如 表三以同一專案為例：以長、寬、高180cm×76cm×170cm施工架為1個單元，原有的各工項分別搭架，依廠商施工架搭設計算書計算重覆搭架所需要的單元數為5215個搭架單元數。若採用一次性共用施工架依CAD圖面推算，則只需要4113的搭架單元數，可節省該區21%的搭架成本。

結論

在建造廠房的過程中，因為施工廠商多，且工項複雜，常會有同個區域施工時間互相衝突的情況發生，為了使工程能夠順利推動，事前規劃各施工工序是相當重要的，往往在工序工法整合的情形下，就可產成非常大的效益。在萬丈高樓平地起的過程中大都是不斷反覆的動作：搭架、釘模、綁筋、燒焊、拆模、拆架等…，從反覆的小細節中著眼，用心就可以不斷找到精進的機會。

本文從分析HPM菜籃區各工項的作業中找到工程躍進的機會，以各系統包完成管路配置設計且可進廠施作的前提下，藉由軟體以3D圖像模擬整合並建議由排氣風管承攬商統籌設計該區施工架的搭設，避免施工架骨架座落風管施工處，以期達到各工種工進最佳化，在施工複雜的區域中大幅提升工作的效率。此應用在HPM菜籃區施工區域上，不僅可節省約24%以上工期，同時也降低21%的施工成本。希望此一概念與工法，可實際應用在後續新建工程中，冀望在工進上帶來實際的助益。