船舶電纜托盤先行設計與先行敷設技術研究

［摘 要］為均衡生產、提質增效，文章提出了將船舶生產制造過程中施工量大、施工周期集中、施工位序靠后、施工環境差的舾裝作業先行化施工。船舶電纜敷設作業符合以上特點，因此對該項作業先行化施工進行了研究，并向前延申至電纜托盤設計先行化研究。文中分析了電纜先行設計和先行敷設需要解決的問題；對目前的生產設計流程及電纜托盤清單設計改進進行研究，從而實現從設計到生產階段的先行化。

［關鍵詞］電氣生產設計；電纜托盤；電纜敷設

［中圖分類號］U671.99 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）04–0178–03

船舶電纜托盤設計在船廠屬于電氣生產設計，傳統的設計順序是先進行電氣舾裝件設計和出圖，再進行電纜托盤的設計和出圖，電纜托盤設計屬于電氣生產設計流程的最后一道設計工作，國內船廠基本也是按照此流程。隨著船舶市場訂單的激烈化競爭，船舶的設計周期被壓縮得越來越短，而電纜敷設先行化意味著生產工序提前，生產工序提前意味著設計更早時間提供電纜托盤清單圖紙。以往如機艙區域的電纜敷設最早是在搭載階段進行電纜敷設，先行化意味著要提前到更早的總組階段進行電纜敷設。在設計人力一定的情況下，實現更早時間提供圖紙，一定要對電氣生產設計流程進行改進，將電纜設計中的某些工作提前進行才能實現。

傳統的電纜托盤清單設計較簡單，即將托盤清單按照電纜所在區域進行分類，每一類按照從粗到細進行排列。這樣的設計其實不能滿足生產部門的需求。為了更方便施工，生產部門的施工班組會對電纜托盤清單進行梳理，對清單內的電纜順序重新排列，對所在區域重新分類。而如今的船舶自動化、智能化、環保要求越來越高，相應的船舶電纜種類和數量越來越多、長度越來越長、敷設路徑越來越復雜。以往依賴生產制造部門對電纜托盤清單進行梳理的模式難以達到很好的效果，必須依靠設計部門在設計階段對電纜托盤清單設計進行改進，實現電纜敷設先行化，文章對此展開研究。

1 先行化需解決的問題

1.1 電氣生產設計常規流程

電氣生產設計常規流程如圖1 所示，分為兩個獨立階段，即電舾裝設計階段主要根據策劃圖和系統圖進行3D 建模，輸出電舾裝相關圖紙；電纜設計階段主要錄制電纜信息，建立電纜通道，指定電纜路徑，測量電纜長度和輸出電纜托盤清單圖紙。

常規流程中存在的問題：①電纜設計放在最后階段，電纜托盤清單出圖節點較遲，無法滿足電纜先行化敷設對電纜相關圖紙的需求時間；②電纜設計與電舾裝設計是相互依賴的關系，設計上分為兩個獨立階段工作效率較低。

解決問題思路在于將電纜設計中某些工作前移至電舾裝設計階段，電纜設計階段常規流程如下。

（1）電纜信息錄制工作。即將系統圖內指示的相關信息，如系統圖代號、系統圖頁碼、首尾設備代號、首尾設備所在區域、電纜規格型號等信息錄入到預定的表格中。

（2）電纜敷設路徑設計。即指定電纜沿著哪些電纜支架進行敷設，一般是通過電纜節點代號表示電纜敷設路徑。

（3）電纜長度測量。即測量電路在敷設路徑中的長度，以及敷設路徑中余量的設置和設備端內部余量設置。

（4）電纜托盤清單設計。即根據電纜在船舶各區域內穿越的類型進行分類。如機艙各層平臺內敷設的電纜匯總一本電纜托盤清單；機艙各層平臺間敷設的電纜匯總一本電纜托盤清單；機艙至上建區域間敷設的電纜匯總一本電纜托盤清單。

（5）電纜切割清單設計。即指示電纜切割工廠將廠家各種型號的整卷電纜完成切割，并卷入船廠的施工電纜托盤內待轉運制造進行敷設。

以上工作中，（1）與系統圖相關，而系統圖是生產設計前道輸入圖紙，所以具備先行的條件。但需要考慮的是此項工作量非常大，若先行會影響電舾裝設計進度，應通過一些措施減少工作量即可實施改進。

以上工作中，（2）和電纜支架的設計相關，而電纜支架是在電氣生產設計流程中靠前端的工序，所以也具備先行的條件。但需要考慮在整個電氣生產設計流程中如何組織不會造成工作效率下降，應考慮電纜設計數據在電舾裝設計中的復用。

1.2 電纜托盤清單常規設計方法

常規電纜托盤劃分方法見表1。

常規設計方法存在的問題：①電纜托盤放置的甲板位置沒有指示，且哪些電纜需在總組階段敷設，設計人員由于沒有現場經驗難以判斷；②區域電纜托盤劃分方式并沒有考慮電纜先行化敷設需求，常規在搭載階段敷設電纜的工序提前到總組階段有很多設備并未安裝，對于跨甲板的設備電纜，其敷設的前后長度難以判斷。

解決問題的思路：①需要將電纜托盤清單按照先行化的思路劃分，確定哪些電纜需要先行敷設，需設計部門與生產部門共同研討出電纜托盤基準，根據此基準設計；②電纜托盤清單的設計應考慮設備未安裝的情況下敷設電纜，應結合電纜托盤基準考慮增加停止點信息。

2 電氣生產設計流程改進及電纜托盤設計改進

2.1 電氣生產設計流程改進

將傳統電纜設計階段的電纜錄制工作和路徑策劃工作提前到電舾裝設計階段，制作成電纜配線表，并以此表格指導電舾裝階段的設計，達到電纜基本信息數據復用的效果。改進后的電氣生產設計流程如圖2所示。配線表即全船各區域內的電纜基本信息，含穿越該區域的電纜基本信息，設計者可根據配線表完成各區劃分的電裝設計。

為解決制作電纜配線表對電舾裝設計階段進度的影響，需要開發一套系統圖解析軟件和電纜處理軟件。具體而言：①系統圖解析軟件在系統圖繪制階段應用一定規則進行繪制，使用軟件對圖紙進行“掃描”，“一鍵生成”電纜基本信息；②電纜處理軟件在電纜基本信息的基礎上，預先設定電纜可能穿過的最長幾條途徑區域，由軟件判斷出每根電纜的主路徑，并輸出各區域的電纜配線表。

解決以上軟件開發問題后，電纜設計工作可以先行化，且效率得到提升。改進后的電纜設計流程如圖3 所示。

2.2 電纜托盤清單設計改進

將傳統按照區域劃分的電纜托盤清單改為根據總組階段先行化電纜敷設的需求進行劃分，形成電纜托盤設定基準。機艙區域電纜托盤設定基準如圖4所示。

電纜托盤基準設定原理為：①考慮將電纜托盤按照電纜穿越類型區分，即將全船電纜的主路徑類型梳理出來，用線條的形式在船舶背景中標識出來，與生產部門研討哪些主路徑可以合并到一個托盤中，以及電纜托盤擺放的甲板。以上信息確定后，將先行敷設的部分用實線標識，后敷設的電纜用虛線標識，停止點位置用實心圓點標識。②考慮將這些電纜托盤分解得更小，即將一個電纜托盤內貫穿船舶左舷的電纜設定一個托盤，右舷的再設一個托盤，以此方法設定更適合總組階段先行敷設；若現場有需求可在以上托盤分解的基礎上，再次將某些電氣設備出來的電纜再設一個托盤，這樣就可以將托盤設定的更小，現場施工效率可大幅提升。③需要給大量的電纜托盤清單設定代號，現場可以根據代號知道將電纜托盤放置在哪層甲板的哪個位置，以及大致的主路徑，大幅提高電纜先行敷設效率。

3 結束語

通過實船的應用和驗證發現，改進后的電氣生產設計流程和電纜托盤清單設計方法，可以使電氣生產設計效率提升，并能實現電纜在總組階段敷設，使生產部門生產效率大幅提升，是電氣生產設計和電氣現場施工效率提升的關鍵技術，可進一步在船舶設計和建造中推廣應用。

參考文獻

[1] 顧燦虹，顧紅軍，劉建忠. 電纜托盤表的編制和電纜預切割工藝的運用[J]. 江蘇船舶，2007（3）：35-36.