航道疏浚施工工藝優(yōu)化組合路徑

陳雯揚(yáng)+張廣雷

【摘 要】 為提高航道疏浚施工效率，在分析當(dāng)前國內(nèi)疏浚業(yè)施工工藝現(xiàn)狀和疏浚市場環(huán)境的基礎(chǔ)上，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，提出施工工藝優(yōu)化組合路徑：籌建體系，軟硬結(jié)合；創(chuàng)新管理，多措并舉；大數(shù)據(jù)計(jì)算，確定施工參數(shù)；多管齊下，多維推進(jìn)。通過大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化航道疏浚施工工藝，可提高港口和航道工程建設(shè)中的施工效率，為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造效益。

【關(guān)鍵詞】 大數(shù)據(jù)；互聯(lián)網(wǎng)+；疏浚施工工藝

1 背 景

近年來，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”國家政策的實(shí)行，在航道疏浚業(yè)務(wù)內(nèi)，計(jì)算機(jī)、傳感器、全球定位系統(tǒng)（GPS）、網(wǎng)絡(luò)電子技術(shù)在挖泥船上得到廣泛應(yīng)用，大大提高了挖泥船的安全性和自動(dòng)化水平。但是，國內(nèi)始終沒有一整套成熟的關(guān)于確定耙吸式挖泥船最佳施工參數(shù)的理論或方法。疏浚業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交互的專業(yè)，要對其施工效率進(jìn)行較為精確的計(jì)算和指導(dǎo)，需要對土力學(xué)、流體力學(xué)的相關(guān)應(yīng)用知識(shí)及泥泵等關(guān)鍵疏浚設(shè)備的原理有較為深入的了解，同時(shí)還要對泥漿流速、密度等多種關(guān)鍵參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行建模計(jì)算。目前，在耙吸挖泥和艏吹施工中還無法將經(jīng)驗(yàn)型的人工操作轉(zhuǎn)化為精確的計(jì)算結(jié)果用以指導(dǎo)施工，這就對航道疏浚的施工效率造成了一定的影響。

從2008年開始，國內(nèi)興起了一股耙吸式挖泥船建造熱潮，各種艙容的耙吸船應(yīng)運(yùn)而生，國內(nèi)疏浚市場競爭也愈演愈烈，三大航道局在國內(nèi)疏浚市場中占有的份額從幾乎100%迅速跌至80%左右，而在國際疏浚市場中占有的份額卻不到5%。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航道施工工藝改進(jìn)也勢在必行。面對嚴(yán)酷的市場環(huán)境，提高技術(shù)水平，創(chuàng)新管理，形成新的施工工藝管理體系，已迫在眉睫。

2 優(yōu)化組合路徑

2.1 籌建體系，軟硬結(jié)合

工藝管理組織是管理目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的決定性因素。公司應(yīng)在內(nèi)部常設(shè)一個(gè)施工工藝管理機(jī)構(gòu)。施工工藝管理小組成員由總經(jīng)理牽頭，總工程師負(fù)責(zé)日常工作，成員專業(yè)涵蓋工程技術(shù)、航海技術(shù)、輪機(jī)技術(shù)、電氣控制等方面。組織成員均有著明確的工作職責(zé)，日常管理要求分工到人、責(zé)任明確，并建立相關(guān)的管理制度。

總工程師對施工工藝管理小組工作負(fù)總責(zé)，總師室負(fù)責(zé)施工工藝測試的策劃、組織協(xié)調(diào)及成果的推廣應(yīng)用；分管施工工藝的副總工程師主要負(fù)責(zé)施工工藝及機(jī)具改進(jìn)，分管科技信息的副總工程師主要負(fù)責(zé)信息技術(shù)，分管電氣控制的副總工程師負(fù)責(zé)儀表儀器；海務(wù)監(jiān)督長負(fù)責(zé)對施工工藝中涉及船舶適航性及安全可靠性的指導(dǎo)；機(jī)務(wù)監(jiān)督長負(fù)責(zé)對施工工藝中設(shè)備適用性及安全性的指導(dǎo)；總師室施工工藝主管負(fù)責(zé)工藝方式、工藝參數(shù)、施工設(shè)備更新改造方案的確定及施工效率測試；工程部項(xiàng)目主管負(fù)責(zé)工程邊界條件確定；項(xiàng)目部總工負(fù)責(zé)現(xiàn)場組織協(xié)調(diào)及后勤保障；工程船舶船長和輪機(jī)長負(fù)責(zé)船舶端工藝的組織協(xié)調(diào)；施工員負(fù)責(zé)施工工藝的具體實(shí)施和施工數(shù)據(jù)的具體分析；電機(jī)員負(fù)責(zé)船舶端儀器儀表設(shè)備狀態(tài)檢查；公司總師室負(fù)責(zé)施工工藝管理小組的日常工作。

2.2 創(chuàng)新管理，多措并舉

在新建項(xiàng)目開工前，工程部項(xiàng)目主管須向公司施工工藝管理小組提交必要的施工邊界條件、工況等技術(shù)資料。當(dāng)在建項(xiàng)目的施工邊界條件發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)知施工工藝管理小組；當(dāng)在建項(xiàng)目遇到施工難題時(shí)，應(yīng)報(bào)施工工藝管理小組，小組將收集資料，予以判斷處理。施工工藝管理小組對收集的資料進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、綜合計(jì)算，以確定最優(yōu)施工方案。

在工程開工前，施工工藝管理小組負(fù)責(zé)開展典型段試驗(yàn)，通過大數(shù)據(jù)計(jì)算，確定最佳施工工藝參數(shù)；在開工之后，管理小組負(fù)責(zé)跟蹤船舶施工工藝的落實(shí)情況，并結(jié)合工況提出工藝改進(jìn)措施。施工工藝管理小組對施工工藝進(jìn)行分析、提煉，形成固化、可推廣應(yīng)用的施工工藝標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 大數(shù)據(jù)計(jì)算，確定施工參數(shù)

耙吸式挖泥船現(xiàn)場最佳施工工藝的測定需要建立具體的測試流程，預(yù)先制訂詳細(xì)的計(jì)劃，對數(shù)據(jù)作嚴(yán)謹(jǐn)、可信的分析，并將得到的真實(shí)有用的結(jié)果用以指導(dǎo)船舶施工，以切實(shí)提高船舶的施工效率。在測試前，施工工藝管理小組均會(huì)預(yù)先制訂具體的施工工藝測試大綱，確定本次施工工藝測試的重點(diǎn)和方法。在測試中，小組計(jì)算出船舶的最佳對地航速、耙頭高壓沖水壓力、波浪補(bǔ)償器壓力、泥泵轉(zhuǎn)速等參數(shù)。對于吹填施工來說，影響吹填施工效率的邊界條件有土質(zhì)、吹填長度、排管直徑、管線布置、標(biāo)高、耙吸船性能、耙吸船吹填模式等?；谝陨蠑?shù)據(jù)，最終確定最優(yōu)化的施工工藝參數(shù)及方案，并交予施工人員嚴(yán)格執(zhí)行。

2.4 多管齊下，多維推進(jìn)

施工工藝管理小組采取多因素敏感性分析法、大數(shù)據(jù)分析法、艏吹關(guān)鍵流速云計(jì)算法、最佳施工工藝軟件體系等對施工數(shù)據(jù)進(jìn)行測試分析。在目前的大數(shù)據(jù)計(jì)算中，小組通過正交方陣排列組合和敏感性比較，分析施工參數(shù)的變化趨勢，確定最佳施工工藝參數(shù)，其中關(guān)鍵流速的準(zhǔn)確計(jì)算直接關(guān)系到艏吹施工的效率和經(jīng)濟(jì)性。為此，公司還開發(fā)了耙吸船施工效率分析、耙吸船管道輸送效率分析、耙吸式挖泥船艏吹計(jì)算分析等計(jì)算軟件。具體過程：通過輸入工程參數(shù)和變量，輸出包括圖像信息、最佳施工參數(shù)組合、特征粒徑、特征濃度、沉降速度曲線、原狀土、關(guān)鍵流速、泵性能、蒸汽壓力、呼吸閥、排水口和局部水頭損失系數(shù)等分析數(shù)據(jù)，使軟件功能覆蓋從工況條件到船舶設(shè)備、從耙吸挖泥到艏吹艏噴施工、從公式推導(dǎo)到曲線繪制的耙吸式挖泥船施工的全過程，以此最終甄選出最優(yōu)的施工工藝流程，形成最優(yōu)化的施工工藝。

3 優(yōu)化后的效果

目前，國內(nèi)尚無全面的耙吸式挖泥船疏浚及艏吹系統(tǒng)的施工工藝管理體系。若該項(xiàng)管理體系成功創(chuàng)建，則代表上海航道局疏浚業(yè)在大數(shù)據(jù)云計(jì)算時(shí)代科技化、精細(xì)化、數(shù)值化領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。長江南京以下12.5 m深水航道工程施工工藝經(jīng)優(yōu)化后，施工船舶泵吸效率提高了5.27%。在香港某人工島吹填工程中，通過優(yōu)化施工參數(shù)、改進(jìn)施工工藝等一系列措施后，施工船舶泵吸效率提高約17.1%，縮短了取砂時(shí)間，有效降低了運(yùn)砂船機(jī)成本的支出，工藝優(yōu)化后工程總體減少支出約710萬元。

4 結(jié) 語

創(chuàng)新管理，任重道遠(yuǎn)。目前，經(jīng)過公司兩年的踐行，施工工藝管理體系已經(jīng)形成一套成熟的創(chuàng)新管理模式。公司相繼對所有新項(xiàng)目展開了施工方案測試工作。經(jīng)過實(shí)踐，施工效率得到大大提高，為公司的精細(xì)化發(fā)展、企業(yè)效益的提高、核心競爭力的增強(qiáng)作出了重要貢獻(xiàn)。更為重要的是，創(chuàng)新管理模式為踐行中交集團(tuán)“五商中交”戰(zhàn)略，“互聯(lián)網(wǎng)+”國策、信息化管理，實(shí)現(xiàn)上海航道局“改革創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級(jí)、再次創(chuàng)業(yè)”的目標(biāo)，開拓了具體可行的路徑。endprint