基于SPD系統的船舶電纜長度預估準確性

嚴 凡, 高 斌, 張燕琴

(滬東中華造船(集團)有限公司， 上海 200129)

基于SPD系統的船舶電纜長度預估準確性

嚴 凡, 高 斌, 張燕琴

(滬東中華造船(集團)有限公司， 上海 200129)

船舶電纜長度預估是電纜訂貨的依據，電纜長度預估的準確性直接影響著訂貨及采購成本。通過介紹常用的電纜長度預估方法，針對影響船舶電纜長度預估的要素進行了研究分析，給出了控制電纜長度預估誤差的措施及校驗方法，可供預估系列產品電纜長度及訂貨參考。

電纜長度預估；SPD系統；預估準確性分析

0 引言

SPD(Ship Product Design)系統全稱為船舶產品設計系統，是我公司自行開發設計的船舶三維設計系統，主要包含船體結構設計、鐵舾件設計、涂裝設計、電氣設計、風管設計、管系設計以及船體建造系統等幾大子系統[1]。船舶電纜長度預估是船舶電氣原理設計在詳細設計階段需解決的一個重要問題，由于船舶電裝生產設計的電纜長度表冊編制需要較長的周期，而在船舶建造過程中，電纜的訂貨、制造及配送也需要一定的周期，為滿足船舶生產節點的實際需要以及縮短船舶建造周期，需要對船舶電纜長度進行預估，并以此作為船舶電纜訂貨的依據。

一直以來，船廠慣用做法是按照電纜的預估清單訂貨，然后按照船舶電纜表冊進行調整，易造成電纜的浪費、積壓，當電纜長度預估不足時，將直接影響施工進度及交船周期，造成嚴重的經濟損失。為此，研究船舶電纜長度預估的準確性對于降低庫存、減少電纜浪費，尤其對于系列產品縮短訂貨周期、降低采購成本，具有重要意義。

電纜長度的預估方法與電纜長度預估準確性密切相關，針對通常使用的兩種預估方法展開討論，以船舶三維設計軟件SPD為例，進行電纜長度預估的準確性研究。

1 船舶電纜長度預估方法及優缺點分析

1.1 船舶電纜長度預估方法

根據電纜長度預估原則，結合系統圖中電纜走向和設備布置圖中設備的布置位置，在布置圖中測量電纜長度。

根據多型船試運行經驗，通常電纜長度預估遵循以下原則。

(1) 同一甲板層設備之間的電纜長度 = 橫向電纜長度+ 縱向電纜長度 + 兩端設備的接線距離+ 甲板間的層高。如船寬為28 m，肋距為1.0 m，則橫向電纜長度 = 14 m；縱向電纜長度 = 設備所在肋骨號之差 × 肋距1.0 m；一端設備接線距離一般為設備的寬與高之和，平均預估值取2 m即可，兩端設備的接線距離取4 m。

(2) 不同甲板層設備之間的電纜長度 = 橫向電纜長度(船的半寬) + 縱向電纜長度 + 兩端設備的接線距離(4 m)+ 甲板間的層高(每層層高按3 m計算)。

(3) 照明燈點間的電纜長度(包括接線盒—開關和開關—燈點的電纜長度)預估平均值按10 m計算，照明分電箱開關至第一個燈或接線盒的電纜長度按(1)統計。

(4) 火警探頭之間的電纜長度預估平均值按10 m計算。

1.2 預估實例及優缺點分析

圖1、圖2分別為某船照明系統圖及照明綜合布置圖示例。圖1照明系統圖中：10L是照明分電箱編號；10L1是電纜編號，指照明分電箱10L到1甲板電纜通道(105)的艙室開關之間的電纜編號；10L1-1是照明開關到燈之間的電纜編號。圖2照明綜合布置圖中：10L1是指開關的設備編號；10L1-1是燈的設備編號。

圖1 照明系統圖示例

圖2 照明綜合布置圖示例

該層甲板層高為3 m，根據電纜預估原則，預估照明系統圖中電纜編號為10L1的電纜長度應為：1.203+0.344+4(接線距離)+3(甲板層高)=8.547 m；預估照明系統圖中電纜編號10L1-1的電纜長度為：1.006+0.188+4+3=8.194 m。電纜預估詳細信息如表1所示。

表1 電纜預估詳細信息

優缺點分析：采用電纜預估原則，通過人工測量后計算電纜長度，其測量及計算步驟繁瑣、工作量大，同時對于計算結果無法直觀校對，如需編制電纜長度預估信息表需要手動輸入完成，統計時間相對較長且準確率低。

1.3 利用SPD軟件進行電纜長度預估

根據系統圖(圖1)，將電纜信息輸入SPD軟件中進行自動匯總統計。

以某船電纜編號為10L1的電纜為例，其預估方法如下。在SPD軟件的電氣原理處理中進行電纜定義，定義需要輸入的數據如圖3所示。

電纜定義結束后，根據設備在SPD軟件中初始定義的位置，可直接在SPD軟件電氣原理處理的電纜長度預估中自動生產全船、某個系統或者單根電纜的預估長度，其預估詳細信息表也可自動生產。圖4為某船照明系統電纜預估結果。

圖3 電纜定義

圖4 電纜預估結果

優缺點分析：電纜定義時信息輸入工作量大，設備的初始位置需要定義完整，其位置定義越準確則估算結果越準確。利用該方法預估電纜，統計方便快捷；可分別輸出對分支及總計的結果，如果系統圖在統計后出現有修改，可隨時修改并輸出修改后的統計結果；此外可校對重復編號的電纜，避免重復統計，提高預估準確性。

可見，利用SPD軟件進行電纜長度預估比利用傳統方法預估更具優勢，因此其應用也越來越廣泛。為提高電纜預估準確性，需要對影響SPD軟件電纜預估準確性的要素進行分析探討。

2 影響電纜長度預估準確性的要素分析及控制措施

2.1 影響電纜長度預估準確性的要素分析

(1) 對主干電纜走向基本要求的熟悉程度。利用SPD軟件預估電纜長度，測量的結果根據軟件預定的公式計算，而實際電纜走向需要遵循一定的原則，如主干電纜走向應盡量減少穿過過多的防火區或水密隔艙；電纜走向應避免潮濕場所或有水凝結的場所(廁所、廚房等)，且盡量遠離鍋爐、熱管或電阻器等熱源。此外，防爆艙室(加油站、蓄電池室等)應避免無關電纜穿過等。

以船舶艏尖艙與貨艙之間的艏尖艙艙壁為例。由于該艙壁為船舶首道水密橫艙壁，又稱防撞艙壁，也是重要的一道水密橫艙壁，該艙壁上不得開設任何門、孔、通風管道或任何其他開口。電纜路徑該艙壁需要穿過時，應繞到上一層甲板以避開此水密艙壁，通過甲板到達終點。圖5為某船主干電纜繞過水密艙壁穿甲板敷設圖[3]。

設計人員預估電纜長度前應熟悉并掌握主干電纜走向的基本要求，在進行電纜長度預估時能做到提前預判，且根據實際走向重新測量電纜長度，并在預估表冊中修改電纜預估長度，縮小預估誤差。

(2) 船體結構建模準確性及對船體結構開孔要求熟悉程度。船體結構模型是電氣設備布置及電纜布置的基礎，根據模型及電氣設備的布置位置確定電纜通道的位置及走向，電纜通道需要穿過甲板或艙壁的，應在甲板或艙壁上安裝電纜貫穿件。對于電纜貫穿件的布置位置，還需要考慮并滿足船體結構開孔要求，這些因素都影響著電纜的走向并決定了電纜的預估長度。此外各甲板層高、肋骨間距、船寬、總長等參數準確性不僅直接影響著SPD軟件的測量結果，也影響著電纜的預估長度。

圖5 某船主干電纜繞過水密艙壁穿甲板敷設圖

(3) 電氣設備施工圖紙的準確性。施工圖紙的準確性，尤其電氣設備布置圖、系統圖的準確性，也是影響電纜長度預估的關鍵因素。在SPD軟件中利用電氣設備布置圖進行設備原理輸入時，設備在各艙室中的具體布置位置越精確，則輸入進SPD軟件中的三維位置坐標越準確。系統圖中設備的電纜型號、規格等信息越準確，那么輸入進SPD軟件后其統計的結果也越準確。

(4) 落地設備電纜進線位置的準確性直接決定著電纜的走向。利用SPD軟件進行設備小樣建模時，設備電纜進線位置定義的準確性，尤其是落地設備進線位置的準確定義，將直接影響電纜預估長度的精確率。例如：大部分落地設備是下進線形式，其電纜走向通過從下層甲板穿孔上來，如圖6所示；而有些落地設備其進線位置在設備頂部，則其電纜走向是從本甲板或上層甲板穿孔下來(見圖7)，對于這樣的落地設備，在進行設備小樣建模時，根據設備資料的開孔尺寸及位置，在小樣模型中體現出來，并準確定義電纜連接點位置，這樣利用SPD軟件可以更精準地找到設備進線位置，從而提高電纜長度預估的準確性。

圖6 落地設備下進線電纜走向圖

圖7 落地設備上進線電纜走向圖

2.2 提高電纜長度預估準確性的措施

(1) 建立設備小樣時準確定義設備電纜連接點，尤其是落地設備電纜進線位置在模型中的示意及電纜定義。此外，如主配電板、區配電板等大型落地設備，其進線孔通常較多，在小樣建模時應根據其進線孔，采取分屏建模，確保設備電纜長度預估的準確性。

(2) 設備原理定義時準確輸入設備的三維坐標，這樣通過SPD軟件計算的電纜長度結果更加準確。

(3) 對于系列產品，通過完善設備電纜在SPD模型中的布置，即當設備在SPD模型中布置及定位完成后，對進入該設備的電纜在SPD模型通道中進行布置和連通，尤其對各電纜路徑的節點定義越詳細，則其預估結果與實際電纜走向越接近，估算誤差將越小。

3 電纜預估長度的校驗方法

根據主干電纜表冊，在現場敷設電纜時測量其長度，并根據現場實際情況確定各電纜的實際長度及節點，然后對主干電纜表冊中的電纜長度進行調整，書面反饋給主干電纜表冊編制人員，電纜表冊編制人員進行核對并更改電纜表冊。

同時主干電纜表冊編制人員，可在各設備布置完成后通過完善電纜的布置，包括各分支電纜的布置，以及對各電纜節點的定義后，利用SPD軟件的自動統計功能，將電纜預估長度結果輸出并與實際電纜敷設長度進行比對，統計其誤差，進行電纜校驗。

這樣對于系列產品而言，對完善后的主干電纜表冊中各種型號、各種規格電纜的總長度進行統計，并以此電纜預估長度作為訂貨依據，則電纜訂貨將更加準確，從而避免電纜浪費，節省造船成本。

4 結論

以SPD軟件預估的電纜長度作為訂貨依據，對多型船的電纜長度訂貨數量與實際電纜使用長度進行統計和對比，將其誤差范圍控制在±15%以內。對于系列船而言，采用在SPD軟件中輸入全船電纜，自動統計出全船總的預估電纜長度，在主干及分支電纜表冊編制及修改完成后，通過匯總主干及分支電纜表冊中各型號規格的電纜總長度，比較兩者結果，可為后續船的電纜訂貨提供比較準確的依據，減少電纜訂貨誤差，避免電纜的浪費，降低船舶電纜采購成本。

[1] 高雯雯，劉陽，張曉彤.SPD系統在結構送審設計中的應用[J].滬東中華技術情報，2015(4):15-19.

[2] 錢驊,周永平,劉虹,等.利用EXCEL軟件編制電纜冊的改進與實踐 [J].滬東中華技術情報,2012(3):41-44.

[3] 張燕琴,錢驊,黃夏.船舶主干電纜網綜合布置設計解讀[J].滬東中華技術情報,2012(2):41-43.

[4] 姚勝華, 劉正, 游宇.船舶電纜長度計算研究[J].管理與技術,2005(4):22-28.

Accuracy of Ship Cable Length Prediction Based on SPD System

YAN Fan, GAO Bin, ZHANG Yanqin

(Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China)

The cable length prediction is the basis of cable ordering. The accuracy of cable length prediction affects the ordering and procurement costs. The method of estimating the length of ship cable is introduced. In view of the factors affecting the prediction of ship cable length, the measures and calibration methods of the control cable estimation error are given, which can be used to estimate the cable length of the series products and to provide some reference for cable ordering.

cable length prediction； SPD(Ship Product Design)system； prediction accuracy analysis

嚴 凡(1985-)，女，工程師，從事船舶電氣設計的相關工作。

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