基于SPD系統(tǒng)的船舶電纜長(zhǎng)度預(yù)估準(zhǔn)確性

嚴(yán) 凡, 高 斌, 張燕琴

(滬東中華造船(集團(tuán))有限公司， 上海 200129)

基于SPD系統(tǒng)的船舶電纜長(zhǎng)度預(yù)估準(zhǔn)確性

嚴(yán) 凡, 高 斌, 張燕琴

(滬東中華造船(集團(tuán))有限公司， 上海 200129)

船舶電纜長(zhǎng)度預(yù)估是電纜訂貨的依據(jù)，電纜長(zhǎng)度預(yù)估的準(zhǔn)確性直接影響著訂貨及采購(gòu)成本。通過介紹常用的電纜長(zhǎng)度預(yù)估方法，針對(duì)影響船舶電纜長(zhǎng)度預(yù)估的要素進(jìn)行了研究分析，給出了控制電纜長(zhǎng)度預(yù)估誤差的措施及校驗(yàn)方法，可供預(yù)估系列產(chǎn)品電纜長(zhǎng)度及訂貨參考。

電纜長(zhǎng)度預(yù)估；SPD系統(tǒng)；預(yù)估準(zhǔn)確性分析

0 引言

SPD(Ship Product Design)系統(tǒng)全稱為船舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，是我公司自行開發(fā)設(shè)計(jì)的船舶三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)，主要包含船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鐵舾件設(shè)計(jì)、涂裝設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、風(fēng)管設(shè)計(jì)、管系設(shè)計(jì)以及船體建造系統(tǒng)等幾大子系統(tǒng)[1]。船舶電纜長(zhǎng)度預(yù)估是船舶電氣原理設(shè)計(jì)在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段需解決的一個(gè)重要問題，由于船舶電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)的電纜長(zhǎng)度表冊(cè)編制需要較長(zhǎng)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(chǎn)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際需要以及縮短船舶建造周期，需要對(duì)船舶電纜長(zhǎng)度進(jìn)行預(yù)估，并以此作為船舶電纜訂貨的依據(jù)。

一直以來，船廠慣用做法是按照電纜的預(yù)估清單訂貨，然后按照船舶電纜表冊(cè)進(jìn)行調(diào)整，易造成電纜的浪費(fèi)、積壓，當(dāng)電纜長(zhǎng)度預(yù)估不足時(shí)，將直接影響施工進(jìn)度及交船周期，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為此，研究船舶電纜長(zhǎng)度預(yù)估的準(zhǔn)確性對(duì)于降低庫(kù)存、減少電纜浪費(fèi)，尤其對(duì)于系列產(chǎn)品縮短訂貨周期、降低采購(gòu)成本，具有重要意義。

電纜長(zhǎng)度的預(yù)估方法與電纜長(zhǎng)度預(yù)估準(zhǔn)確性密切相關(guān)，針對(duì)通常使用的兩種預(yù)估方法展開討論，以船舶三維設(shè)計(jì)軟件SPD為例，進(jìn)行電纜長(zhǎng)度預(yù)估的準(zhǔn)確性研究。

1 船舶電纜長(zhǎng)度預(yù)估方法及優(yōu)缺點(diǎn)分析

1.1 船舶電纜長(zhǎng)度預(yù)估方法

根據(jù)電纜長(zhǎng)度預(yù)估原則，結(jié)合系統(tǒng)圖中電纜走向和設(shè)備布置圖中設(shè)備的布置位置，在布置圖中測(cè)量電纜長(zhǎng)度。

根據(jù)多型船試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通常電纜長(zhǎng)度預(yù)估遵循以下原則。

(1) 同一甲板層設(shè)備之間的電纜長(zhǎng)度 = 橫向電纜長(zhǎng)度+ 縱向電纜長(zhǎng)度 + 兩端設(shè)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(zhǎng)度 = 14 m；縱向電纜長(zhǎng)度 = 設(shè)備所在肋骨號(hào)之差 × 肋距1.0 m；一端設(shè)備接線距離一般為設(shè)備的寬與高之和，平均預(yù)估值取2 m即可，兩端設(shè)備的接線距離取4 m。

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

(3) 照明燈點(diǎn)間的電纜長(zhǎng)度(包括接線盒—開關(guān)和開關(guān)—燈點(diǎn)的電纜長(zhǎng)度)預(yù)估平均值按10 m計(jì)算，照明分電箱開關(guān)至第一個(gè)燈或接線盒的電纜長(zhǎng)度按(1)統(tǒng)計(jì)。

(4) 火警探頭之間的電纜長(zhǎng)度預(yù)估平均值按10 m計(jì)算。

1.2 預(yù)估實(shí)例及優(yōu)缺點(diǎn)分析

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

圖1 照明系統(tǒng)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(jù)電纜預(yù)估原則，預(yù)估照明系統(tǒng)圖中電纜編號(hào)為10L1的電纜長(zhǎng)度應(yīng)為：1.203+0.344+4(接線距離)+3(甲板層高)=8.547 m；預(yù)估照明系統(tǒng)圖中電纜編號(hào)10L1-1的電纜長(zhǎng)度為：1.006+0.188+4+3=8.194 m。電纜預(yù)估詳細(xì)信息如表1所示。

表1 電纜預(yù)估詳細(xì)信息

優(yōu)缺點(diǎn)分析：采用電纜預(yù)估原則，通過人工測(cè)量后計(jì)算電纜長(zhǎng)度，其測(cè)量及計(jì)算步驟繁瑣、工作量大，同時(shí)對(duì)于計(jì)算結(jié)果無法直觀校對(duì)，如需編制電纜長(zhǎng)度預(yù)估信息表需要手動(dòng)輸入完成，統(tǒng)計(jì)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)且準(zhǔn)確率低。

1.3 利用SPD軟件進(jìn)行電纜長(zhǎng)度預(yù)估

根據(jù)系統(tǒng)圖(圖1)，將電纜信息輸入SPD軟件中進(jìn)行自動(dòng)匯總統(tǒng)計(jì)。

以某船電纜編號(hào)為10L1的電纜為例，其預(yù)估方法如下。在SPD軟件的電氣原理處理中進(jìn)行電纜定義，定義需要輸入的數(shù)據(jù)如圖3所示。

電纜定義結(jié)束后，根據(jù)設(shè)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(zhǎng)度預(yù)估中自動(dòng)生產(chǎn)全船、某個(gè)系統(tǒng)或者單根電纜的預(yù)估長(zhǎng)度，其預(yù)估詳細(xì)信息表也可自動(dòng)生產(chǎn)。圖4為某船照明系統(tǒng)電纜預(yù)估結(jié)果。

圖3 電纜定義

圖4 電纜預(yù)估結(jié)果

優(yōu)缺點(diǎn)分析：電纜定義時(shí)信息輸入工作量大，設(shè)備的初始位置需要定義完整，其位置定義越準(zhǔn)確則估算結(jié)果越準(zhǔn)確。利用該方法預(yù)估電纜，統(tǒng)計(jì)方便快捷；可分別輸出對(duì)分支及總計(jì)的結(jié)果，如果系統(tǒng)圖在統(tǒng)計(jì)后出現(xiàn)有修改，可隨時(shí)修改并輸出修改后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；此外可校對(duì)重復(fù)編號(hào)的電纜，避免重復(fù)統(tǒng)計(jì)，提高預(yù)估準(zhǔn)確性。

可見，利用SPD軟件進(jìn)行電纜長(zhǎng)度預(yù)估比利用傳統(tǒng)方法預(yù)估更具優(yōu)勢(shì)，因此其應(yīng)用也越來越廣泛。為提高電纜預(yù)估準(zhǔn)確性，需要對(duì)影響SPD軟件電纜預(yù)估準(zhǔn)確性的要素進(jìn)行分析探討。

2 影響電纜長(zhǎng)度預(yù)估準(zhǔn)確性的要素分析及控制措施

2.1 影響電纜長(zhǎng)度預(yù)估準(zhǔn)確性的要素分析

(1) 對(duì)主干電纜走向基本要求的熟悉程度。利用SPD軟件預(yù)估電纜長(zhǎng)度，測(cè)量的結(jié)果根據(jù)軟件預(yù)定的公式計(jì)算，而實(shí)際電纜走向需要遵循一定的原則，如主干電纜走向應(yīng)盡量減少穿過過多的防火區(qū)或水密隔艙；電纜走向應(yīng)避免潮濕場(chǎng)所或有水凝結(jié)的場(chǎng)所(廁所、廚房等)，且盡量遠(yuǎn)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(yīng)避免無關(guān)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(shè)任何門、孔、通風(fēng)管道或任何其他開口。電纜路徑該艙壁需要穿過時(shí)，應(yīng)繞到上一層甲板以避開此水密艙壁，通過甲板到達(dá)終點(diǎn)。圖5為某船主干電纜繞過水密艙壁穿甲板敷設(shè)圖[3]。

設(shè)計(jì)人員預(yù)估電纜長(zhǎng)度前應(yīng)熟悉并掌握主干電纜走向的基本要求，在進(jìn)行電纜長(zhǎng)度預(yù)估時(shí)能做到提前預(yù)判，且根據(jù)實(shí)際走向重新測(cè)量電纜長(zhǎng)度，并在預(yù)估表冊(cè)中修改電纜預(yù)估長(zhǎng)度，縮小預(yù)估誤差。

(2) 船體結(jié)構(gòu)建模準(zhǔn)確性及對(duì)船體結(jié)構(gòu)開孔要求熟悉程度。船體結(jié)構(gòu)模型是電氣設(shè)備布置及電纜布置的基礎(chǔ)，根據(jù)模型及電氣設(shè)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(yīng)在甲板或艙壁上安裝電纜貫穿件。對(duì)于電纜貫穿件的布置位置，還需要考慮并滿足船體結(jié)構(gòu)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(yù)估長(zhǎng)度。此外各甲板層高、肋骨間距、船寬、總長(zhǎng)等參數(shù)準(zhǔn)確性不僅直接影響著SPD軟件的測(cè)量結(jié)果，也影響著電纜的預(yù)估長(zhǎng)度。

圖5 某船主干電纜繞過水密艙壁穿甲板敷設(shè)圖

(3) 電氣設(shè)備施工圖紙的準(zhǔn)確性。施工圖紙的準(zhǔn)確性，尤其電氣設(shè)備布置圖、系統(tǒng)圖的準(zhǔn)確性，也是影響電纜長(zhǎng)度預(yù)估的關(guān)鍵因素。在SPD軟件中利用電氣設(shè)備布置圖進(jìn)行設(shè)備原理輸入時(shí)，設(shè)備在各艙室中的具體布置位置越精確，則輸入進(jìn)SPD軟件中的三維位置坐標(biāo)越準(zhǔn)確。系統(tǒng)圖中設(shè)備的電纜型號(hào)、規(guī)格等信息越準(zhǔn)確，那么輸入進(jìn)SPD軟件后其統(tǒng)計(jì)的結(jié)果也越準(zhǔn)確。

(4) 落地設(shè)備電纜進(jìn)線位置的準(zhǔn)確性直接決定著電纜的走向。利用SPD軟件進(jìn)行設(shè)備小樣建模時(shí)，設(shè)備電纜進(jìn)線位置定義的準(zhǔn)確性，尤其是落地設(shè)備進(jìn)線位置的準(zhǔn)確定義，將直接影響電纜預(yù)估長(zhǎng)度的精確率。例如：大部分落地設(shè)備是下進(jìn)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(shè)備其進(jìn)線位置在設(shè)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(duì)于這樣的落地設(shè)備，在進(jìn)行設(shè)備小樣建模時(shí)，根據(jù)設(shè)備資料的開孔尺寸及位置，在小樣模型中體現(xiàn)出來，并準(zhǔn)確定義電纜連接點(diǎn)位置，這樣利用SPD軟件可以更精準(zhǔn)地找到設(shè)備進(jìn)線位置，從而提高電纜長(zhǎng)度預(yù)估的準(zhǔn)確性。

圖6 落地設(shè)備下進(jìn)線電纜走向圖

圖7 落地設(shè)備上進(jìn)線電纜走向圖

2.2 提高電纜長(zhǎng)度預(yù)估準(zhǔn)確性的措施

(1) 建立設(shè)備小樣時(shí)準(zhǔn)確定義設(shè)備電纜連接點(diǎn)，尤其是落地設(shè)備電纜進(jìn)線位置在模型中的示意及電纜定義。此外，如主配電板、區(qū)配電板等大型落地設(shè)備，其進(jìn)線孔通常較多，在小樣建模時(shí)應(yīng)根據(jù)其進(jìn)線孔，采取分屏建模，確保設(shè)備電纜長(zhǎng)度預(yù)估的準(zhǔn)確性。

(2) 設(shè)備原理定義時(shí)準(zhǔn)確輸入設(shè)備的三維坐標(biāo)，這樣通過SPD軟件計(jì)算的電纜長(zhǎng)度結(jié)果更加準(zhǔn)確。

(3) 對(duì)于系列產(chǎn)品，通過完善設(shè)備電纜在SPD模型中的布置，即當(dāng)設(shè)備在SPD模型中布置及定位完成后，對(duì)進(jìn)入該設(shè)備的電纜在SPD模型通道中進(jìn)行布置和連通，尤其對(duì)各電纜路徑的節(jié)點(diǎn)定義越詳細(xì)，則其預(yù)估結(jié)果與實(shí)際電纜走向越接近，估算誤差將越小。

3 電纜預(yù)估長(zhǎng)度的校驗(yàn)方法

根據(jù)主干電纜表冊(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)電纜時(shí)測(cè)量其長(zhǎng)度，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定各電纜的實(shí)際長(zhǎng)度及節(jié)點(diǎn)，然后對(duì)主干電纜表冊(cè)中的電纜長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，書面反饋給主干電纜表冊(cè)編制人員，電纜表冊(cè)編制人員進(jìn)行核對(duì)并更改電纜表冊(cè)。

同時(shí)主干電纜表冊(cè)編制人員，可在各設(shè)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(duì)各電纜節(jié)點(diǎn)的定義后，利用SPD軟件的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能，將電纜預(yù)估長(zhǎng)度結(jié)果輸出并與實(shí)際電纜敷設(shè)長(zhǎng)度進(jìn)行比對(duì)，統(tǒng)計(jì)其誤差，進(jìn)行電纜校驗(yàn)。

這樣對(duì)于系列產(chǎn)品而言，對(duì)完善后的主干電纜表冊(cè)中各種型號(hào)、各種規(guī)格電纜的總長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并以此電纜預(yù)估長(zhǎng)度作為訂貨依據(jù)，則電纜訂貨將更加準(zhǔn)確，從而避免電纜浪費(fèi)，節(jié)省造船成本。

4 結(jié)論

以SPD軟件預(yù)估的電纜長(zhǎng)度作為訂貨依據(jù)，對(duì)多型船的電纜長(zhǎng)度訂貨數(shù)量與實(shí)際電纜使用長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對(duì)比，將其誤差范圍控制在±15%以內(nèi)。對(duì)于系列船而言，采用在SPD軟件中輸入全船電纜，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出全船總的預(yù)估電纜長(zhǎng)度，在主干及分支電纜表冊(cè)編制及修改完成后，通過匯總主干及分支電纜表冊(cè)中各型號(hào)規(guī)格的電纜總長(zhǎng)度，比較兩者結(jié)果，可為后續(xù)船的電纜訂貨提供比較準(zhǔn)確的依據(jù)，減少電纜訂貨誤差，避免電纜的浪費(fèi)，降低船舶電纜采購(gòu)成本。

[1] 高雯雯，劉陽(yáng)，張曉彤.SPD系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)送審設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].滬東中華技術(shù)情報(bào)，2015(4):15-19.

[2] 錢驊,周永平,劉虹,等.利用EXCEL軟件編制電纜冊(cè)的改進(jìn)與實(shí)踐 [J].滬東中華技術(shù)情報(bào),2012(3):41-44.

[3] 張燕琴,錢驊,黃夏.船舶主干電纜網(wǎng)綜合布置設(shè)計(jì)解讀[J].滬東中華技術(shù)情報(bào),2012(2):41-43.

[4] 姚勝華, 劉正, 游宇.船舶電纜長(zhǎng)度計(jì)算研究[J].管理與技術(shù),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(yán) 凡(1985-)，女，工程師，從事船舶電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)工作。

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