QC案例：降低輸電電纜隧道的測量誤差

◆智纜創新工作室新睿QC小組 / 文

一、課題選擇

隨著近年來輸電電纜在城市電網的大規模應用，電纜在上海電網中所占比重已經超過了傳統的架空線路輸電方式，成為上海電能輸送的主力軍。上海地下管道錯綜復雜，市政施工、建筑施工等都要求地下電纜具備精準的測繪數據。電纜隧道測繪驗收時，小組多次發現測量結果與施工方提交的測繪資料相差較大，無法確定哪一方測量的結果更為準確。2016年1月，QC小組選用經上海市測繪院竣工測繪的世博隧道龍陽路—錦繡路路段作為樣本標準，豎井的30個工井測量點進行測量精度的檢驗。與要求測量結果相比，我方當前采用的電纜隧道測量方法在測量精度上距離公司的要求有較大差距，其中最大誤差在25#測量點，誤差值為0.52m，而平均偏差為0.38m，遠不能滿足測量誤差值≤0.1m的要求。為此，公司成立專項攻關小組，針對輸電電纜測量誤差較大問題開展攻關活動。小組課題設定為：降低輸電電纜隧道的測量誤差。

二、目標設定及可行性分析

依據公司內部質量要求，同時結合小組自身實際情況，本次小組活動將目標設定為：輸電電纜隧道的測量誤差≤0.1m。

小組成員對目前開展的電力電纜隧道測量步驟進行了調查，發現電纜隧道測量作業過程可劃分為技術方案編制、控制測量、軸線測量、數據處理校驗和成功輸出五個主體步驟，小組成員分析統計了世博電纜隧道五個豎井中的30個工井測量點的各個環節的測量誤差情況，并作排列圖分析，以確定問題產生的主導因素。

由排列圖分析可知，“控制測量”和“軸線測量”是導致電纜隧道測量誤差大的關鍵項，兩個關鍵問題占比為95.33%，若采取有效措施，使“控制測量”的誤差減小（0.31-0.02）/0.31=93.5%，“軸線測量”的誤差減小（0.24-0.015）/0.24=93.8%。2個環節總計誤差減小(0.55-0.035)/0.55=89%，即可將總誤差控制在0.1m以內。

為確保目標值的順利實現，公司分別指定了主任工程師、班長和質量主管各一名，以及多名經驗豐富的班員參與課題攻關。小組成員長期致力于測量方法和精度的改進，在質量、工藝等方面具有豐富的實踐經驗和良好的團隊精神與創新意識，先后完成了“圖紙資料向PMS電子平臺的轉換”、“非開挖頂管測量技術”等多項工藝技術攻關課題，取得了GPS輔助定位裝置、陀螺儀結合非開挖定位裝置、防護裝置等多項創新成果。

三、原因分析

在確立并分析了目標的可行性后，小組成員開展了頭腦風暴，集思廣益針對“控制測量”和“軸線測量”誤差大的問題進行討論。為了有效找出導致問題發生的所有可能因素，小組成員通過變量流程圖、C&E矩陣以及FMEA等質量工具和方法進一步尋找所有可能的潛在因素，并繪制出了關聯圖，如圖1。

圖1 控制測量和軸線測量誤差大的關聯圖

四、要因確認

小組成員根據關聯圖分析出導致控制測量和軸線測量誤差大的8個末端因素，并進行了現場調查、驗證。對各末端因素制定了要因確認計劃表，根據計劃進行了逐個確認。

要因確認1：隧道濕度大

小組在控制其他末端因素不變的情況下，通過對測量結果對比分析，總結出：（1）隧道內濕度值均不大于75%；（2）隧道內的濕度值與控制測量和軸線測量的偏差值不是強相關，影響占比較小。判定此項因素為非要因。

要因確認2：隧道內光照強度低

小組在控制其他末端因素不變的情況下，通過對測量結果對比分析，總結出：（1）隧道內光照強度均大于500LX ；（2）隧道內的光照強度與控制測量、軸線測量的偏差值不是強相關，所造成的影響占比很小。判定此項因素為非要因。

要因確認3：水平鋼尺安放位置偏移大

小組在控制其他末端因素不變的情況下，通過對測量結果對比分析，總結出：（1）水平鋼尺安放位置偏移的誤差值均小于標準規定的觀測點絕對誤差值不得大于0.01m；（2）水平鋼尺安放位置偏移值與軸線測量的偏差值不是強相關，對軸線測量偏差量的影響占比小。判定此項因素為非要因。

要因確認4：儀器精度低

通過檢查分析，所使用的設備儀器均達到標準規定的精度，判定此項因素為非要因。

要因確認5：鉛垂線偏移角度大

通過現場試驗和過程能力動態分析，對世博隧道龍陽路—錦繡路路段30個測量點的鉛錘線偏移情況進行了檢查，得出結論：（1）鉛垂線偏移的角度不滿足《工程測量規范》中規定的、鉛垂線偏移度不得大于10″的要求；（2）過程能力CPK=0.43＜1.67，顯示過程能力不足；（3）鉛垂線偏移值與控制測量偏差值顯示強相關，且影響占比較大。判定此項因素為要因。

要因確認6：地面布控點正確率低

小組成員對30個測量點的地面布控點進行核查，布控點的正確率均滿足規范要求。判定此項因素為非要因。

要因確認7：圖紙給定布控點偏差大

小組成員通過對30個測量點的控制點信息與圖紙結果進行核對和過程能力動態分析，總結出：（1）圖紙給定布控點不滿足標準規定的測量控制點坐標應與圖紙給出坐標中誤差不得大于10cm的要求；（2）過程能力CPK=0.46＜1.67，顯示過程能力不足；（3）圖紙給定布控點偏差值對造成控制測量偏差量顯示強相關，并且影響占比較大。判定此項因素為要因。

要因確認8：單井定向誤差大

小組成員隨機選擇了世博隧道龍陽路—錦繡路路段的工井，對單井定向法的測量誤差進行相關性分析，單井定向法中測量的高程值與軸線測量誤差相關度顯著（R=90.8%＞80%）。判定此項因素為要因。

表1要因確認計劃表

經過對擬定的關鍵因素進行逐條確認，小組成員最終確定造成控制測量和軸線測量誤差大的主要原因：1.鉛垂線偏移大；2.圖紙給定布控點偏差大；3.單井定向誤差大。

五、對策制定及實施

小組成員對確認的3個要因，分別提出了不同的解決方案，并對不同解決方案的優缺點進行了闡述，從有效性、可行性、經濟性等幾個維度進行矩陣分析，確定最佳實施方案，制訂了對策表并實施。

對策實施1：針對高落差垂直定位問題。為了減弱隧道內氣流對鉛錘擺的擾動影響，設計了高落差垂直定位裝置。同時，為了克服鉛錘擺底部設計的鉛錘過重所帶來的搖擺慣性較大的問題，小組特別設計了一個安全鎖扣，用來增強連接錢與重鉛錘的牢固性。改進后，設備穩定性好，誤差值比較小，效果顯著。

對策實施2：針對圖紙給定控制點偏移較大的問題，小組經過類比、分析，設計了利用靜態GPS獲取控制點的方法。經過選購設備，制定GPS參數，編制《靜態GPS測量控制點標準作業規范》，全員培訓、考核，并對實驗電纜隧道段的勘察，小組投入7臺GPS接收機進行作業，采用同步靜態觀測模式進行測量。經過測量數據的比對分析，發現測量精度滿足要求，改進措施有效。

對策實施3：針對電纜隧道采用單井定向法誤差大的問題，小組成員結合現場測繪條件，設計出利用多井定向法測量隧道軸線的方法，隨后根據現場多次試驗測試，編制了《多井定位法測量隧道軸線標準作業流程草案》并對操作人員進行培訓考核。利用多井定向法對30個工井進行測量后發現，誤差均滿足規定，改善效果顯著。

六、效果檢查

小組成員總結了PDCA循環改進總效果，對輸電電纜隧道測量誤差情況進行了統計分析。對策措施實施半年來，輸電電纜隧道測量誤差超過規范（大于等于10cm）的情況共出現5次，經分析和現場校驗，造成超限的原因為施工人員操作不當（4次）和儀器誤差（1次），后經改進，均達到了測量誤差≤10cm的目標值，活動目標達成。

此次QC活動，小組成員綜合運用多種改進方法，找出了問題的根本原因并逐一解決。在測量中，采用了新儀器、新設備進行測量，大大縮短了作業時間，提高了作業效率，同時也縮減了作業人員數量，減少了車輛交通運輸成本。一條電纜隧道每公里測量周期平均5天，以每個月需要測3千米為計，則每個月電纜隧道測量實際產生的經濟效益為（2400+144）×5×3=38160元人民幣。

小組將本次活動的改進措施進行了固化，形成了《高落差垂直定位法獲取聯系測量控制點作業流程草案》等3項標準文件，并經審批、歸檔，下發實施。QC小組經上海市質量協會推薦參加評選，榮獲“2017年全國優秀質量管理小組”稱號。