試論我國水電站機(jī)電安裝施工中虛擬裝配技術(shù)的應(yīng)用

摘 要:眾所周知，水電站機(jī)電安裝施工是一個工序復(fù)雜且交叉作業(yè)多的系統(tǒng)工程。目前，我國水電站的建設(shè)規(guī)模正朝著大型化與巨型化發(fā)展，與其對應(yīng)的單機(jī)容量也就越來越大，機(jī)組臺數(shù)也就越來越多，而由此引發(fā)了很多困難，集中表現(xiàn)在機(jī)電安裝施工組織難度大，施工技術(shù)要求高;安裝強(qiáng)度高。為了能夠合理組織安排安裝施工并且降低工程得總成本，保證工程的順利實施，運用科學(xué)的安裝施工方法與先進(jìn)的技術(shù)手段是非常有『必要的。虛擬裝配技術(shù)作為當(dāng)今較為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，在我國水電站機(jī)電安裝施工的過程中，發(fā)揮了極為重大的作用，下面，我們就針對此點展開簡要論述。

關(guān)鍵詞:水電站 機(jī)電安裝施工 虛擬裝配技術(shù)

虛擬裝配技術(shù)作為一種新發(fā)掘不久的技術(shù)，還為很多人所陌生，要掌握虛擬裝配技術(shù)如何在我國水電站機(jī)電安裝施工過程中發(fā)揮作用，我們首先要了解虛擬裝配技術(shù)。

1 關(guān)于虛擬裝配技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，一種新人機(jī)交互的技術(shù)，它允許人們沉浸在計算機(jī)產(chǎn)生的虛擬環(huán)境中，并能夠通過聽覺、視覺、觸覺、味覺等多種感知模式與虛擬環(huán)境中物體進(jìn)行實時的交互。而虛擬環(huán)境提供的交互性、沉浸感與實時性則促進(jìn)了設(shè)計者充分發(fā)揮其直覺、想象力和創(chuàng)造力的巨大作用。虛擬裝配技術(shù)最早出現(xiàn)在90年代中期，經(jīng)過十多年發(fā)展，取得了長足進(jìn)步。虛擬裝配技術(shù)可在無物理樣件的情況下，對產(chǎn)品可裝配性、可拆卸性、可維修性以及裝配過程中需要了解的裝配性能、裝配精度等進(jìn)行科學(xué)的分析、預(yù)測與驗證，并且支持針對生產(chǎn)現(xiàn)場的裝配工藝全程的動態(tài)仿真與規(guī)劃、優(yōu)化，進(jìn)而能夠減少產(chǎn)品研制過程中實物試裝的次數(shù)，有效提高產(chǎn)品裝配的一次性成功率以及裝配質(zhì)量。

與傳統(tǒng)裝配工藝規(guī)劃方法相比，虛擬裝配的工藝規(guī)劃主要特點:

1.1 虛擬性虛擬裝配的工藝規(guī)劃十分強(qiáng)調(diào)充分高效的運用計算機(jī)仿真以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)來進(jìn)行實物的裝配規(guī)劃。虛擬現(xiàn)實技術(shù)尤為注重為復(fù)雜產(chǎn)品的裝配規(guī)劃提供一種高度逼真、直觀自然的交互環(huán)境，使人可以沉浸其中，與環(huán)境中各種虛擬物體融為一體，進(jìn)而直接對虛擬原型進(jìn)行交互性操作，并能夠?qū)崟r的觀察裝配過程以及產(chǎn)生效果。這種工作方法改變了傳統(tǒng)裝配工藝規(guī)劃的工作模式，最大限度的發(fā)揮了人的智慧與創(chuàng)造力。

1.2 協(xié)同性虛擬裝配工藝規(guī)劃特別強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)同進(jìn)行裝配規(guī)劃。這種協(xié)同是指在人與機(jī)器之間建立一種新型、各發(fā)揮所長的人機(jī)一體化的系統(tǒng)的協(xié)同。而人機(jī)一體化系統(tǒng)就是指”以人為中心”，走人機(jī)一體的技術(shù)路線，人和機(jī)器處于平等合作的地位上，共同構(gòu)成一個系統(tǒng)，各自執(zhí)行自身最擅長工作，從而取長補(bǔ)短、共同認(rèn)識、共同感知、共同思考、共同決策等。這種協(xié)調(diào)的核心是強(qiáng)調(diào)人在整個系統(tǒng)中的重要性及人主導(dǎo)作用。

1.3 集成性虛擬裝配是一種面向裝配全過程的裝配規(guī)劃技術(shù)，它實現(xiàn)了裝配建模，裝配仿真以及裝配工藝規(guī)劃的科學(xué)有機(jī)集成。其裝配建模的成果是不但能獲得實物的初始裝配工藝，還可以獲得實物可裝配性等方面的信息。

2 虛擬裝配技術(shù)我國水電站機(jī)電安裝施工中的實際應(yīng)用

虛擬裝配技術(shù)作為當(dāng)今較為流行的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，在我國水電站機(jī)電安裝施工的過程中，發(fā)揮了極為重大的作用。網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)作為虛擬裝配技術(shù)的一種突出表現(xiàn)，被作為一種科學(xué)計劃管理的方法普遍的應(yīng)用于水電站機(jī)電安裝施工工程的建設(shè)中，下面，我們就簡要介紹下網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)在我國大朝山水電站金結(jié)、機(jī)電安裝過程中的應(yīng)用與作用。

大朝山工程金結(jié)、機(jī)電安裝的一級網(wǎng)絡(luò)計劃是其安裝施工初期利用原有的資料與施工經(jīng)驗先編制出的網(wǎng)絡(luò)計劃初稿，然后再結(jié)合實際中大朝山工程金結(jié)、機(jī)電安裝的特點對網(wǎng)絡(luò)計劃進(jìn)行合理的修正與完善。

2.1 大朝山電站施工場地狹小、工位緊張我們知道，大朝山電站處于深山峽谷之中，其可供施工布置的場地寥寥無幾。而本標(biāo)是最后進(jìn)場，金結(jié)、機(jī)電安裝所需的拼裝場地也就更為緊缺。尤其是地下廠房的安裝間面積僅僅50×23.5m²，發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)輪，上下機(jī)架等大型的組裝件在工期限制下，相互之間的工位轉(zhuǎn)換都擺不開。加之，其進(jìn)場交通洞尺寸偏小，而蝸殼大頭要在安裝間拼裝等，都是制約金結(jié)、機(jī)電安裝進(jìn)度的關(guān)鍵因素。為此，我們專門的編制了工位網(wǎng)絡(luò)圖，并及時的向業(yè)主提出增設(shè)兩個工作平臺。

2.2 大朝山電站進(jìn)場道路條件差大朝山電站的設(shè)備轉(zhuǎn)運站設(shè)在祥云，離工地的距離為300km。而其進(jìn)場道路在雨季受泥石流沖擊，再加上道路本身雨水沖刷的塌方，使進(jìn)場的道路經(jīng)常性中斷。為此，我們利用虛擬技術(shù)，編制了成套的運輸計劃，把主要的大件運輸安排在旱季。

2.3 金結(jié)、機(jī)電安裝的工期緊，與土建的高峰重疊要實現(xiàn)快速裝機(jī)必須和土建的施工緊密協(xié)調(diào)，且許多工序還需穿插進(jìn)行。例如，壓力鋼管下平段安裝在主廠房，通過這些節(jié)點的按期實現(xiàn)來有效保證年度工期的目標(biāo)實現(xiàn)以及廠房開挖結(jié)束時的再進(jìn)行安裝。

2.4 機(jī)電安裝本身的極特殊性通常情況下，水電站的水輪機(jī)設(shè)有筒形閥，并且筒形閥、上機(jī)架以及下機(jī)架都必須進(jìn)行預(yù)裝:虛擬裝一配技術(shù)就是在這個過程中發(fā)揮了巨大作用，使其預(yù)裝進(jìn)行的更為安全、合理、高效，更有利于一次性通過，節(jié)省成本和時間。

2.5 大朝山電站的聯(lián)營體新運作方式這屬于內(nèi)部切塊施工，就機(jī)電組的安裝而言，大朝山電站1#～3#機(jī)為葛局安裝，而4#～6#機(jī)為局安裝，在施工過程中的配合銜接需在計劃中給予充分周密的考慮。我們利用虛擬裝配技術(shù)進(jìn)行分析和實驗，對一級網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修正，使編制的網(wǎng)絡(luò)計劃更符合裝配施II程的實際，始終有效指導(dǎo)整個金結(jié)、機(jī)電的安裝過程，使1#機(jī)組得并網(wǎng)發(fā)電時間比原計劃工期提前6天。通過實踐有效的證明了應(yīng)用虛擬技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)計劃的科學(xué)性以及先進(jìn)性。根據(jù)這些成果，還編制出二級、三級等一系列網(wǎng)絡(luò)計劃，使關(guān)鍵施工項目的每道工序都處于網(wǎng)絡(luò)計劃的有效控制之下，便與合理安排安裝施工、勞力調(diào)配以及資源消耗量的計算。

3 通過典型看虛擬裝配技術(shù)在機(jī)電安裝施工中的應(yīng)用

通過對大朝山水電站在機(jī)電安裝施工施工中對虛擬裝配技術(shù)，特別是網(wǎng)絡(luò)計劃的運用，我們可以科學(xué)的分析出虛擬裝配技術(shù)對機(jī)電安裝施工的巨大貢獻(xiàn)。

首先，有效的解決了機(jī)電安裝工程空間沖突明顯、工作安排緊湊、工期要求緊張等難題，且?guī)椭鉀Q機(jī)電安裝工程中的空間優(yōu)化問題。虛擬裝配技術(shù)對涉及的空間，根據(jù)特點歸納分類，并通過抽象資源形式，提出空間優(yōu)化的模型，并通過網(wǎng)絡(luò)計劃資源優(yōu)化的方法有效解決空間沖突問題。其次，利于應(yīng)對機(jī)電安裝工程中工作間干擾大、各方面協(xié)調(diào)多等工作執(zhí)行中不確定性因素多，容易產(chǎn)生偏差的問題。虛擬裝配技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)計劃對機(jī)電的安裝實施過程進(jìn)行動態(tài)的監(jiān)控管理，并運用三維可視化技術(shù)有效實現(xiàn)機(jī)電的安裝過程動態(tài)演示以及實時面貌查詢等。

4 總結(jié)

科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力發(fā)展的關(guān)鍵，而依靠科技進(jìn)步是保證水電站的工期“實現(xiàn)目標(biāo)”的關(guān)鍵。依靠科技進(jìn)步是縮短水電站的項目施工工期，從而保證發(fā)電目標(biāo)實現(xiàn)的最好辦法。虛擬裝配技術(shù)作為先進(jìn)科技，在機(jī)電安裝施工中發(fā)揮了巨大的作用，我們必須給予充分重視，積極探索，不斷創(chuàng)新，加強(qiáng)其應(yīng)用力度。

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