船舶電氣設(shè)計中敷線圖及六面體研究

高春曉，鄒智曦，姚 剛

（舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，浙江 舟山 316131）

0 引言

任何行業(yè)想將工程做好并達(dá)到預(yù)期效果，過程控制都不可或缺[1]，船舶設(shè)計也是一樣。設(shè)計人員通過精準(zhǔn)建模、繪制并下發(fā)滿足現(xiàn)場需求的圖紙，指導(dǎo)現(xiàn)場工人進(jìn)行施工，圖紙的質(zhì)量直接決定了現(xiàn)場施工進(jìn)度。設(shè)計的終極目標(biāo)就是提高生產(chǎn)效率、提高造船質(zhì)量、加速造船進(jìn)程。其中，電氣設(shè)計中最重要最核心的環(huán)節(jié)就是電纜敷設(shè)和設(shè)備安裝，現(xiàn)場施工中所有環(huán)節(jié)都是圍繞電纜敷設(shè)和設(shè)備安裝而進(jìn)行。在電纜敷設(shè)和設(shè)備安裝上下功夫，在設(shè)計源頭上通過一系列舉措的改進(jìn)優(yōu)化，可以提高工區(qū)的識圖及施工效率，從而提高施工質(zhì)量、縮短工期、節(jié)約造船成本。

1 船舶電氣生產(chǎn)設(shè)計圖紙的簡要介紹

傳統(tǒng)的船舶電氣生產(chǎn)設(shè)計圖紙主要包括電纜支撐件制作圖以及電氣設(shè)備支架制作圖、電氣設(shè)備及鐵舾裝件安裝圖。制作圖是電纜支撐件和設(shè)備支架的制作細(xì)節(jié)詳圖，安裝圖是電氣設(shè)備、電纜支撐件、設(shè)備支架等圍繞電氣安裝過程中的定位及尺寸詳圖。本文討論電氣設(shè)備及鐵舾裝件安裝圖的優(yōu)化簡化過程。

電氣專業(yè)下發(fā)的傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)計安裝圖紙（電氣設(shè)備及鐵舾裝件安裝圖）如圖1所示，以船體俯視圖為背景（通常是俯視圖，特殊情況下可以是仰視圖和側(cè)視圖）下，按照一定標(biāo)準(zhǔn)比例下的所有工序的施工信息，包括電纜支撐件、電氣設(shè)備底座、電氣設(shè)備、電纜節(jié)點(diǎn)名稱代號以及包括焊接件尺寸的定位、貫通件的開孔和封堵形式等信息，涵蓋舾裝件安裝、電纜拉放、設(shè)備安裝的所有信息。此圖設(shè)計的初衷是施工部門拿著一張圖紙就可以完成電氣部分施工全套流程，包括先行工區(qū)的分段預(yù)裝、后行工區(qū)的設(shè)備安裝及電纜拉放、質(zhì)量部門對施工質(zhì)量的檢驗、以及船東船檢對各個工序的報驗。

圖1 傳統(tǒng)的電氣生產(chǎn)設(shè)計安裝圖

在常規(guī)船舶的建造過程中，此圖發(fā)揮了重大作用，但是近年來隨著船舶自動化程度越來越高，電氣設(shè)備、電纜以及舾裝件量越來越多，傳統(tǒng)圖紙的缺點(diǎn)也明顯暴露出來。圖紙上信息過于密集對于缺少培訓(xùn)的新工人來說識圖難度較大，例如在分段預(yù)裝階段只需要完成鐵舾裝件的安裝，電纜節(jié)點(diǎn)、電氣設(shè)備的相關(guān)信息對于工人而言并不需要查看。進(jìn)行某個單一工種時需要篩選過濾的信息太多，工人容易產(chǎn)生諸多負(fù)面情緒，且在室外復(fù)雜惡劣的施工條件下，無關(guān)信息太多容易導(dǎo)致工人誤判造成施工錯誤。信息太多同樣導(dǎo)致圖紙幅面太大，由于圖幅和字高相互限制，字體太小打印不夠清楚、放大又會導(dǎo)致圖紙幅面太大不方便攜帶和查看。為了更好地指導(dǎo)現(xiàn)場施工，與設(shè)計相關(guān)專業(yè)以及后行施工部門的研討，對電氣專業(yè)下發(fā)的安裝圖進(jìn)行了優(yōu)化升級。

2 對電氣安裝圖的改進(jìn)過程

2.1 增加敷線圖

通過深入現(xiàn)場實地調(diào)研并進(jìn)行研討，充分考慮到現(xiàn)場生產(chǎn)需要，根據(jù)現(xiàn)場的分段預(yù)裝要求，給先行施工部門的分段預(yù)裝工序下發(fā)鐵舾裝件安裝圖，工人只需要按照圖紙上的焊接件規(guī)格及尺寸進(jìn)行鐵舾裝件的定位安裝。同理，鐵舾裝件安裝圖對后行施工部門不具有施工指導(dǎo)作用，僅僅供參考使用，相比較而言，后行部門需要的是設(shè)備布置、電纜拉放以及電纜接線相關(guān)的生產(chǎn)圖紙。

綜合考慮以上施工部門訴求，并結(jié)合設(shè)計實際，將電氣設(shè)備及鐵舾件安裝圖拆分為鐵舾裝件安裝圖與敷線圖。

鐵舾裝件安裝圖是在傳統(tǒng)的安裝圖的基礎(chǔ)上，剔除電氣設(shè)備、電纜節(jié)點(diǎn)等信息，幅面上保留了船體背景剖圖的主視圖及側(cè)視圖，以及對先行施工階段需要預(yù)裝的焊接件（包括電纜托架、扁鐵、貫通件、設(shè)備底座）進(jìn)行主視圖標(biāo)注定位，有必要的情況下進(jìn)行剖視圖詳解，并對安裝過程中需要特殊注意的工藝進(jìn)行配圖標(biāo)注或者文字說明且對施工部門下發(fā)指導(dǎo)工藝文件。優(yōu)化升級后的鐵舾裝件安裝圖，如圖2所示。

圖2 鐵舾裝件安裝圖

整體來看，優(yōu)化后的鐵舾件安裝圖幅面整潔清晰，傳統(tǒng)圖紙上信息密集繁多的情況得到了改善。為了便于現(xiàn)場識圖，放大字體也不會導(dǎo)致幅面錯亂擁擠，焊接件的規(guī)格型號以及尺寸定位信息一目了然，剖視圖符號以及開孔標(biāo)記等信息也比較明朗，不需要花費(fèi)很多時間查找施工信息，減少了工人的識圖時間，在一定程度上避免現(xiàn)場施工差錯，提高了現(xiàn)場施工效率以及施工質(zhì)量。

敷線圖中，船體結(jié)構(gòu)背景中的板縫線、小梁、板厚方向、扶強(qiáng)材等細(xì)節(jié)信息完全不需要體現(xiàn)。和鐵舾裝件安裝圖一樣，通常采用俯視圖的方式（必要時也可以是仰視圖、側(cè)視圖），以船體外輪廓及其艙壁、內(nèi)裝壁板、天花板為背景，通過僅保留后行電裝施工需要的設(shè)備、電纜相關(guān)信息，使得圖紙在幅面信息最清潔的情況下，將信息表述得最為詳盡。

考慮到現(xiàn)場拉放電纜的要求以及設(shè)備安裝的要求，將敷線圖分成：第一部分是電氣設(shè)備及節(jié)點(diǎn)示意圖，如圖3所示；第二部分是主干電纜以及主干節(jié)點(diǎn)走向圖，如圖4所示。

圖3 電氣設(shè)備及節(jié)點(diǎn)示意圖

圖4 主干電纜以及主干節(jié)點(diǎn)走向圖

為方便現(xiàn)場敷設(shè)電纜[2]，電氣設(shè)備及節(jié)點(diǎn)示意圖中的電纜綁扎件（托架、扁鐵、穿艙件等）使用粗實線表示，目的是用粗實線清晰地代表電纜走向。在粗實線旁做好標(biāo)注，如主干電纜，可以明確此處是該區(qū)域的主干托架，而標(biāo)注的動力電纜、信號電纜、B路廣播、本安電纜、網(wǎng)絡(luò)電纜、變頻電纜等信息可以判斷出此處為分支路徑，分支的電纜具體形式是什么。電纜類型的標(biāo)注可以提醒工人在拉放電纜時注意不同類型電纜的分開敷設(shè)，并嚴(yán)格按照對應(yīng)的扁鐵拉放電纜。設(shè)計人員按照建模實際情況標(biāo)注電纜節(jié)點(diǎn)以及電氣設(shè)備的位置信息，工人施工時根據(jù)圖紙信息可以很清楚地找到對應(yīng)節(jié)點(diǎn)所在的焊接件，完成電纜的拉放以及設(shè)備定位并完成相應(yīng)工序的作業(yè)。整個圖面清晰簡潔，后行部門施工需要的信息一目了然。按照圖上信息查找節(jié)點(diǎn)即可完成電纜的拉放，同時根據(jù)此圖上設(shè)備的信息可以完成天花板、內(nèi)裝板以及機(jī)械處所設(shè)備的定位安裝。

施工部門參照主干電纜以及主干節(jié)點(diǎn)走向圖，通過主干電纜的布置情況，提前做好電纜敷設(shè)規(guī)劃，并根據(jù)焊接件規(guī)格、腿高、轉(zhuǎn)彎、起伏等情況提前預(yù)判電纜量的多少以及某一處電纜拉放中會遇到的難題（包括轉(zhuǎn)彎半徑、電纜過渡等情況），通過現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)，簡潔整齊的幅面可以方便現(xiàn)場施工人員做備注，以及施工人員對圖紙給予正面反饋。此項圖紙升級措施可以更好地方便設(shè)計指導(dǎo)現(xiàn)場，加快現(xiàn)場施工進(jìn)度。

綜上可以看出，專門為分段預(yù)裝下發(fā)的舾裝件安裝圖，省去了電氣設(shè)備及電纜節(jié)點(diǎn)相關(guān)信息，極大地減少了施工部門的識圖時間。專門為后行電裝施工下發(fā)的敷線圖幅面干凈整潔、信息清晰明了、工序?qū)嵱眯詮?qiáng)，施工效率得到了提高。圖紙的優(yōu)化升級措施對于加速造船標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程具有里程碑意義。

隨著船舶設(shè)計技術(shù)的不斷進(jìn)步，電氣設(shè)備布置的精細(xì)程度越來越高[3]。雖然電裝設(shè)計下發(fā)了電氣安裝標(biāo)準(zhǔn)慣例，對每個設(shè)備在不同區(qū)域的安裝高度有明確的標(biāo)注，但是現(xiàn)場往往也會出現(xiàn)艙壁上設(shè)備如電源插座、網(wǎng)絡(luò)插座、電話接線盒、電視插座施工不均勻不統(tǒng)一導(dǎo)致?lián)Q板，尤其是類似的房間設(shè)備布置不一致（高度、順序、間距）等情況出現(xiàn)。而且不熟練的工人不能準(zhǔn)確地掌握設(shè)備安裝高度，會出現(xiàn)施工錯誤的情況。同樣，由于船東的個性化要求，某些特殊房間如船東辦公室、輪機(jī)長辦公室、甲板辦公室等特殊區(qū)域艙壁上電氣設(shè)備較多。對此，針對特殊情況需要進(jìn)行特殊考慮，現(xiàn)場的隨意安裝往往不能滿足船東的使用習(xí)慣，導(dǎo)致后期返工修改。

鑒于以上在施工過程中普遍存在的問題，并通過與船東、后行施工部門的溝通，本著更好的指導(dǎo)現(xiàn)場、提高施工質(zhì)量的原則，對敷線圖進(jìn)行再次優(yōu)化。

2.2 增加六面體圖

六面體圖是對天花板、地板、四周艙壁6個面上的設(shè)備進(jìn)行尺寸定位，將三維模型的情況完全轉(zhuǎn)換到平面圖紙上，尤其是指內(nèi)裝壁板及天花板上的設(shè)備定位。經(jīng)過與設(shè)計內(nèi)裝專業(yè)以及與后行施工部門進(jìn)行多次研討達(dá)成一致，在內(nèi)裝專業(yè)模型精確建模的前提下，電氣專業(yè)采取了一系列改進(jìn)舉措。

電氣設(shè)計人員對上建房間里的通用插座安裝制定通用要求，包括電源插座（單聯(lián)、雙聯(lián)插座）、電話插座、網(wǎng)絡(luò)插座、電視插座的擺放順序以及高度、間距要求等，在設(shè)計前期送審船東，上建各層通用房間插座均按照此標(biāo)準(zhǔn)安裝，特殊房間也繪制安裝標(biāo)準(zhǔn)并在設(shè)計前送審船東，與船東達(dá)成一致并根據(jù)船東要求制定方案。選取了其中一個項目的通用房間插座安裝要求示意，如圖5所示。

圖5 插座安裝通用要求

經(jīng)過設(shè)計前期的研討，在模型評審階段將實際建模情況與船東做好溝通，保證所有房間同類型的插座順序、高度、間距一致性，既美觀又滿足了船東的使用習(xí)慣，因為提前與船東達(dá)成一致意見，后期修改的幾率也大大減少。通過現(xiàn)場反饋的數(shù)據(jù)來看，目前已經(jīng)實現(xiàn)現(xiàn)場0返工，壁板開孔正確率達(dá)到100%。在源頭上實現(xiàn)了設(shè)計一小步、現(xiàn)場一大步。

同樣，為避免天花板上設(shè)備在同一層出現(xiàn)施工不統(tǒng)一的情況，在模型中對天花板上電氣設(shè)備精確標(biāo)注尺寸，如圖6所示。

圖6 天花板上電氣設(shè)備

天花板上電氣設(shè)備的安裝原則是單個設(shè)備在每塊板上居中放置、多個設(shè)備均勻布置且每塊板上的布置尺寸一致，對此需要對每個設(shè)備進(jìn)行橫向和縱向尺寸標(biāo)注，使得相鄰的設(shè)備中心對稱，保證橫向和縱向的設(shè)備尺寸一致平齊，實現(xiàn)橫平豎直的視覺美感。采取中心對稱的方法使得現(xiàn)場施工對基準(zhǔn)點(diǎn)也比較好掌握，找到一個中心點(diǎn)拉一條直線就可以實現(xiàn)定位。某些特殊情況如駕駛室抬頭板因為前壁處需要起翹，可能導(dǎo)致幾個燈不能居中放置的，一般是在模型評審階段和船東單獨(dú)討論，船東根據(jù)實際建模情況進(jìn)行認(rèn)可并給出可行的方案。

六面體工作最難的是對每塊內(nèi)裝板上的設(shè)備進(jìn)行定位，這就需要對每塊內(nèi)裝板上的設(shè)備完全建模。經(jīng)過與內(nèi)裝專業(yè)溝通，內(nèi)裝板完成建模后，電氣專業(yè)根據(jù)板縫位置調(diào)整設(shè)備間距離，將AM三維模型導(dǎo)出到二維出圖模型并完全按照AM建模中的定位進(jìn)行尺寸標(biāo)注，避免現(xiàn)場隨意發(fā)揮導(dǎo)致誤差。同時，在施工圖紙下發(fā)后，將三維模型導(dǎo)出給工區(qū)工藝人員，便于在施工階段參考模型。通過三維模型建模以及二維出圖精確標(biāo)注，避免了現(xiàn)場隨意安裝導(dǎo)致開錯孔、定錯位的問題，減少二次修改。內(nèi)裝板上設(shè)備二維出圖標(biāo)注情況，如圖7所示。

圖7 內(nèi)裝板上設(shè)備二維標(biāo)注

圖7是三維模型中完整建模后導(dǎo)出到二維模型進(jìn)行設(shè)備名稱和尺寸標(biāo)注。根據(jù)項目之初與船東達(dá)成的共識，通用房間的插座上表面距離桌面300 mm，插座從左往右依次是電力雙插、電力單插、電話插座、網(wǎng)絡(luò)插座的順序均勻布置。此項措施產(chǎn)生的最直觀的效果就是施工部門可以根據(jù)六面圖上的定位尺寸直接開孔施工，因工人缺乏經(jīng)驗或者自行發(fā)揮而導(dǎo)致二次修改的情況減少，避免二次換板導(dǎo)致的工時費(fèi)、材料費(fèi)問題。增加六面圖還可以減少圖紙幅面，工人在具體進(jìn)行哪個工種、哪個區(qū)域施工時選擇攜帶哪份圖紙，施工更為高效便捷。設(shè)備開孔安裝的正確率目前已達(dá)100%，根據(jù)與施工現(xiàn)場管理人員溝通交流，目前施工部門對六面體圖的實施效果有非常正面的反饋。此方法已在多型大型船舶上得到應(yīng)用和實踐，并取得了良好的效果[4]。

3 結(jié)語

設(shè)計中的一小步就是現(xiàn)場的一大步，在船舶設(shè)計過程中需要注意的細(xì)節(jié)問題非常多，稍有不慎就會對生產(chǎn)的質(zhì)量與效率造成極大的影響。同樣，在設(shè)計細(xì)節(jié)上下功夫能最大限度地提高施工效率、降低造船成本。在電纜敷設(shè)過程中使用敷線圖和六面圖能有效減少現(xiàn)場施工人員的識圖時間，降低施工錯誤率、提高施工質(zhì)量。隨著科技發(fā)展日新月異，在日常設(shè)計工作中要不斷積累知識并拓展新思路和新方法，堅持與時俱進(jìn)，才能為加速造船標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程添磚加瓦。