面向中小造船廠電氣生產設計實踐探析

劉家劼

摘 要：電氣生產設計是船舶綜合放樣中的重要一環。本文簡單介紹船舶電氣生產設計的定義、基本流程以及在實際設計運用過程中的經驗總結。

關鍵詞：船舶 電氣系統 生產設計 電纜

1.前言

金融危機以來，國際船舶市場進入了較長的調整和低迷期，多重因素疊加促使我國造船業進入求存發展的新常態。改革陣痛致使中小造船廠舉步維艱，基本沒有能力發展自主設計研發團隊，又深受規模局限，離建造大中型船舶所需的設計、工藝、管理水平還有一定距離，而生產設計恰好填補了這塊短板。筆者所屬船舶電氣生產設計專業，正是本著這個宗旨，認為為保證造船的進度和精度，只有重視和發展船舶生產設計，才能滿足當前中小船廠造船業務的需要。本文總結了筆者近十年來船舶電氣生產設計的經驗，簡要介紹電氣生產設計給船廠帶來的進度、質量和效益等各方面的利好，闡述電氣生產設計對中小船廠的重要性。

2.電氣生產設計簡介

2.1電氣生產設計的定義

電氣生產設計是在技術設計圖紙的基礎上，將設計、工藝、計劃、質量、生產管理數據全面反映到電氣綜合安裝圖和管理圖標中的設計過程，它是將電氣設計、工藝、管理融為一體，強調按施工區域、工藝階段進行一系列工藝準備，并能對船裝、機裝、管裝及舾裝各專業之間進行協調，從而成為指導電氣現場施工的唯一依據。科學合理的電氣生產設計能使電氣施工更有條不紊地進行，使其化繁為簡，并實現露天工作的內場化，船上作業的地面化，從而減輕勞動強度，減少交叉作業，減少返工現象，提高勞動效率，達到工種作業平衡目的，大大提高電氣專業鐵舾裝件的分段預裝率。

2.2電氣生產設計的任務及內容

電氣生產設計的主要任務有兩個：一是解決電氣設備布置安裝技術問題并提出合理的施工方法，繪制出符合現場“多、快、好、省” 工藝要求的電氣圖紙；二是為車間生產提供管理資料，如主干電纜冊、區域電纜冊、電氣托盤管理表、基座制造圖等。根據電氣生產設計的任務和基本要求，其設計內容主要包含下列圖紙：電氣設備綜合布置圖、電裝圖、主干電纜和區域電纜冊、托盤管理表、電纜敷設圖、基座制作圖、電纜導架制作表冊、電纜貫穿件制作表冊等。通過上述圖紙與表冊，完善了電氣施工工作相應的作業程序與方法，使預制與預裝工作得到最大程度的保證。

2.3電氣生產設計的重要性

電氣生產設計作為整個船舶生產設計的重要組成部分，它同船舶設計的其他各專業之間有著密切的有機聯系。生產設計不同于技術設計，為了合理布置電氣設備與敷設電纜線路，設計人員往往除熟練掌握電氣施工圖紙和資料外，也基本掌握船體、輪機、舾裝等專業圖紙。例如為決定電氣設備的布置及電纜走向，先要綜合考慮船體總布置圖（說明全船概況、船體參數、甲板層數等）及機艙布置圖（說明機艙設備布局等情況）；為決定電氣設備基座的高度和設備的放置位置，并先結合船體分段結構圖（標注了電氣設備及電纜線路布置處船體肋骨、橫梁、縱梁、扶強材等構建情況）和防火隔熱布置圖（繪出了艙室內鋪設的隔熱材料及絕緣層的厚度）等等。綜合各專業考慮后，在放樣明確電纜走線路徑，決斷結構是否適合開孔，考慮哪些結構開孔后需要補強，在進行電纜敷設及電纜架、貫穿件的安裝時才保證既合理實用又滿足規范。以上正是生產設計圖紙綜合性、完備性和基礎性特征使其能作為船廠一線工人現場施工的依據，并高效地指導船廠生產施工，確保其船舶的建造質量和進度要求。

3.電氣生產設計基本流程的更新

以往綜合放樣時，先由人工在放樣臺上按一定的比例將設備、管子、電纜等在船體的平面圖中放樣到位，定出坐標位置，再根據放樣臺上的放樣結果逐一畫成可用于施工的圖紙。這樣一艘船設計下來要花費巨大的工作量。如要在預定時間內完成船舶綜合放樣工作，勢必要投入大量人力才能完成。另在放樣臺放樣時是在二維平面基礎上進行的，存在不夠直觀的缺陷。如果設計人員空間想象能力不足，設計中難免會發生各專業之間碰撞的情況，返工情況屢見不鮮，耗時、耗資、耗力也在無形中增加了船廠的成本，壓縮了其利潤空間。

現階段通過采用計算機軟件進行三維設計后，情況就大不一樣了。根據技術設計的圖紙，將電氣設備的位置及電纜的代號規格錄入到軟件的數據庫中。同時與船廠做好溝通工作，按照他們的習慣選擇相應的托架及貫穿件形式。及時獲取船廠已訂購設備的資料，按照其外型在軟件中構建與實物成相同比例的立體模型。以船體放樣作為背景模型，將設備、電纜通道按詳細設計圖紙及工藝要求進行布置。電纜通道安裝相應規格的托架及貫穿件。同時選擇合適的底座將設備固定于船體結構上。等設備、管子、電纜通道全部布置到位后，通過干涉檢查的方式，檢查各專業相互之間是否有相碰之處。在保證留有一定的安裝及檢修空間的前提下進行細節調整。根據調整結果，生成電氣設備綜合布置圖、電裝圖及與他們相配套的圖紙。下一步則依據已定位的設備位置，通過軟件將電纜敷設在電纜通道中。最后通過設計軟件生成電纜冊及電纜敷設圖。

4.電氣生產設計中的幾個注意點

在艙內的有限空間下，為滿足設備、管系和通風的安裝要求，電纜需穿過船體結構的情況時有發生。然而在構件上開孔，是以影響構件機械強度為代價的，因此為保證船舶質量，船體構件上盡可能不開、少開孔，萬不得己要開孔則開孔高度應小于強結構高度的0.35倍。否則必須征得船體設計人員的認可，并應采取相應的補強措施，以降低對船體構件強度的破壞。電纜通道在船體結構上開孔時，每個電纜孔的尺寸、位置及其所配貫通件的規格都要在相應圖中標明。

在綜合放樣的過程中各專業之間經常會發生相碰或過于接近的情況。特別是過于接近的情況比較容易被忽視，比如電纜通道與蒸汽管或熱水管交叉時，電纜通道到熱管絕緣材料外壁的距離小于80mm； 電纜通道與蒸汽管或熱水管平行時， 電纜通道到熱管絕緣材料外壁的距離小于100mm。一旦出現這種情況我們一般會實行相對方便原則，就現實需要與相關專業人員協調解決。一是方便團隊原則，即在各專業都能保證工藝要求的大前提下，一般由修改工作量相對少的專業做出調整，或由各個專業共同進行修改。二是方便船廠原則，由于各專業的設計周期及供圖時間各不相同，在部分專業已供圖的前提下，盡量由未供圖的專業進行修改，以減少船廠返工。

主干電纜通道的大小一般在電氣生產設計的初期就需要進行預估。特別是對那些比較粗的電力電纜如何走線要有個初步的規劃。對敷設于托架上電纜有小于3層的層數要求，且電纜束的橫斷面，宜敷設成矩形，矩形的長邊應盡可能大，寬邊應盡可能小，其長寬比最好不小于3：1。對于與輪機專業相關的電纜管，則有必要將所有電纜在一開始就進行統計。考慮電纜的最大40%的穿管系數，由此確定電纜管的通徑。同時應注意電纜管折彎的情況，以折彎數量不過多，電纜管折彎夾角大于135度為宜。

電纜的敷設和緊固是船舶電氣工程中一道比較繁重的工序，目前我國仍大多使用人力來敷設電纜，因此正確編制電纜表冊和電纜敷設圖，就顯得尤為重要。優秀的電纜表冊和電纜敷設圖能夠減輕勞動強度，提高敷設電纜的速度，同時能減少電纜的交叉，保證電纜束整齊，使電纜緊固工作順利有序進行。在編制主干電纜及區域電纜清冊時，可對所敷設的每根電纜兩端各預留大于等于150mm的余量。同時對于各規格電纜的訂購長度可以在實際計算統計的電纜長度總和的基礎上再加10%的余量進行備料，從而防止電纜的短缺情況的發生。

電氣生產設計工作是個繁雜艱巨工作，要求設計人員的工作必須足夠細致。很多問題在后期繪制完成的圖紙中很難被發現，又會在船舶施工時才會暴露出來。這就需要設計人員能夠經常檢查，將問題消滅在出圖之前，避免減少不必要的返工現象的發生。

5.結語

生產設計已成為現代造船設計不可或缺的一環。電氣生產設計雖沒有船體等設計引人注目，但確確實實是一項良心工程，每一條電纜如同一條船舶的血脈，設計人員是否賦予了一艘船一套科學的機器血管，決定著這艘船能否血脈通暢、運行良好。在當前的經濟形式下，我們整個船舶行業在艱難中求發展，在改革中求機遇，尤其是中小造船廠的掙扎我們看在眼里，所以我們船舶電氣設計人員，更應立足本職，服務客戶，著眼大局，激發出我們船舶人自己的工匠精神。

參考文獻：

[1]黃廣茂.造船生產設計[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2008.

[2]王承文.現代造船模式研究[D].哈爾濱工程大學，2006.

[3]CB/T 3908-2007.船舶電纜敷設工藝[S]，2007.