祁永青， 魏 然， 孫義韜， 樊祥濱

(海洋石油工程(青島)有限公司，青島 266520)

0 引 言

當(dāng)前，新冠肺炎疫情對(duì)全球政治經(jīng)濟(jì)安全的直接沖擊或有減弱，間接或次生影響仍然不能忽視，大宗商品價(jià)格持續(xù)上升，海上油田開發(fā)受其高投入特性影響，投資規(guī)模持續(xù)壓縮。海洋石油平臺(tái)建造領(lǐng)域同時(shí)受到投資壓縮和材料成本持續(xù)上升的影響，利潤(rùn)空間逐漸壓縮。同時(shí)，國(guó)內(nèi)從事鋼結(jié)構(gòu)建造的施工人員年齡結(jié)構(gòu)逐步增加，新增從業(yè)新鮮血液補(bǔ)充減少，人力成本逐年以較快速度增長(zhǎng)。在嚴(yán)峻的外部環(huán)境和窘迫的內(nèi)部生存壓力下，通過不斷優(yōu)化建造板塊的生產(chǎn)設(shè)計(jì)和施工方式以降低成本和提高工效已經(jīng)成為海洋工程企業(yè)建造板塊降本增效的必行之路。本文通過分析海洋石油平臺(tái)電儀專業(yè)施工現(xiàn)狀，探討研究?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)和施工管理方法，實(shí)現(xiàn)降本提效的目的。

1 電儀專業(yè)、設(shè)計(jì)施工現(xiàn)狀

電儀專業(yè)工程設(shè)施作為海洋石油平臺(tái)的動(dòng)力系統(tǒng)和中樞神經(jīng)，其建造施工貫穿平臺(tái)建造始終。由于電儀專業(yè)涉及的系統(tǒng)較多，每個(gè)系統(tǒng)通常由核心控制設(shè)備、終端用戶設(shè)備及其相互連接的電纜組成，其專業(yè)特點(diǎn)決定了電儀專業(yè)的終端用戶數(shù)量龐大，在平臺(tái)上呈點(diǎn)狀分布，施工管理和項(xiàng)目管理的難度非常大，在建造工程項(xiàng)目全生命周期屬于關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其在工程收尾階段，往往會(huì)成為可交付成果移交的制約因素[1-2]。但通過梳理電儀專業(yè)工作項(xiàng)可以發(fā)現(xiàn)，電儀專業(yè)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)按照建造流程歸結(jié)為3個(gè)步驟： 第一步是電纜托架支架、設(shè)備支架等鐵舾裝件的預(yù)制安裝過程；第二步是電纜托架和設(shè)備的安裝過程；第三步是電纜敷設(shè)和接線過程。在多年的項(xiàng)目管理工作過程中，發(fā)現(xiàn)這3個(gè)環(huán)節(jié)的施工一直不順暢，通過總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，這些制約因素存在一定的共性。通過對(duì)這些制約因素的總結(jié)分析，可以找到優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工的方法。

1.1 末端通路設(shè)計(jì)深度不夠

目前，電儀專業(yè)的盤柜設(shè)備、照明燈具、電纜主通路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了三維模型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)部門提供設(shè)備定位圖、照明設(shè)備定位圖、托架支架定位圖用于施工[3]，但部分雜散設(shè)備如設(shè)備按鈕、在線儀表等未進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)單位不能提供該類設(shè)備的定位圖，只提供布置圖用于施工指導(dǎo)。由于設(shè)備布置圖沒有準(zhǔn)確的定位信息，施工人員在根據(jù)設(shè)備布置圖施工時(shí)，會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況并結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行安裝，為后續(xù)專業(yè)施工產(chǎn)生碰撞埋下隱患。管線上的在線儀表通常由配管專業(yè)進(jìn)行三維建模，其建模儀表的目的是配置管口信息，對(duì)于儀表的種類、規(guī)格、位號(hào)等信息在模型中標(biāo)識(shí)不全，配管專業(yè)和儀表專業(yè)都沒有出具儀表布置圖和定位圖。為滿足生產(chǎn)需要，目前生產(chǎn)設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)有模型抽取在線儀表的三維坐標(biāo)，施工人員結(jié)合三維模型現(xiàn)場(chǎng)找到配管專業(yè)施工完成的儀表接口后，再進(jìn)行儀表電纜路徑安裝、電纜敷設(shè)工作。電伴熱系統(tǒng)的末端通路一直是制約管線伴熱、保溫施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素。由于電伴熱系統(tǒng)是在配管專業(yè)PID 0版圖基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的，當(dāng)施工圖紙完成時(shí)，電儀專業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)施工已經(jīng)進(jìn)入電纜敷設(shè)高峰期，錯(cuò)過了鐵舾裝件施工的最佳時(shí)期。結(jié)合國(guó)內(nèi)外海洋石油平臺(tái)類建造項(xiàng)目實(shí)際情況，雜散設(shè)備定位設(shè)計(jì)和末端通路設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析如表1所示。

表1 電儀專業(yè)雜散設(shè)備定位設(shè)計(jì)和末端通路設(shè)計(jì)現(xiàn)狀Tab.1 Current status of small instruments and terminal path design

(續(xù)表)

1.2 施工工序不合理問題難以解決

由于設(shè)備按鈕、在線儀表等終端設(shè)備的無定位圖紙，電伴熱控制盒定位圖紙?zhí)峁┩淼纫蛩赜绊懀罅吭O(shè)備支架和末端通路在電儀專業(yè)鐵舾裝件安裝后期開始安裝，部分末端通路的施工落后于電纜敷設(shè)，既導(dǎo)致了鐵舾裝件安裝過程中施工人員工作量不飽滿，又制約了電纜敷設(shè)的施工進(jìn)度。尤其是電伴熱系統(tǒng)末端通路開始施工時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)已進(jìn)入電纜敷設(shè)階段，電伴熱電源盒的支架安裝、電伴熱動(dòng)力電纜路徑的安裝此時(shí)開始施工。此時(shí)各專業(yè)的主體施工工作已經(jīng)基本完成，進(jìn)行如此大的電纜通路焊接工作，與各專業(yè)的干涉問題較多，施工空間有限，極大地制約了電伴熱系統(tǒng)末端通路的施工效率。電伴熱系統(tǒng)的施工在海洋平臺(tái)建造的施工中滯后，進(jìn)而導(dǎo)致管線保溫工作工期緊張，因此必須抽調(diào)電儀專業(yè)處于高峰期的電纜敷設(shè)作業(yè)的施工人力補(bǔ)充到電伴熱系統(tǒng)末端通路的施工工作中來，這進(jìn)而又制約了電儀專業(yè)的主線作業(yè)。該主線作業(yè)就是電纜敷設(shè)階段，此時(shí)電儀專業(yè)的人力投入達(dá)到高峰期，而人力高峰期非常容易造成工效降低，電纜末端通路不通造成電纜敷設(shè)速度下降甚至局部工作停滯是造成人力高峰期期間人力浪費(fèi)的主要原因之一。

2 電儀專業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)化

綜上分析可見，現(xiàn)場(chǎng)施工容易發(fā)生施工人力浪費(fèi)、影響施工效率的現(xiàn)象主要在雜散設(shè)備支架安裝及其電纜敷設(shè)工作上，因此，電儀專業(yè)的設(shè)計(jì)優(yōu)化要著眼于雜散設(shè)備的定位設(shè)計(jì)和末端通路的設(shè)計(jì)。隨著系統(tǒng)能力的提升和設(shè)計(jì)軟件的進(jìn)步，當(dāng)前海洋工程行業(yè)的電儀專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)水平較往年進(jìn)步很大，電儀專業(yè)大部分雜散設(shè)備，如照明燈具、電源接線箱、探頭、現(xiàn)場(chǎng)按鈕、管線在線儀表等都已實(shí)現(xiàn)了三維模型建模，但現(xiàn)場(chǎng)按鈕和在線儀表在三維模型中的定位不準(zhǔn)，在施工中僅能作為參考卻不能起到指導(dǎo)施工的作用。由于電伴熱的設(shè)計(jì)工作要在配管專業(yè)的PID圖紙上開展，配管專業(yè)PID圖紙正式提供后再開展電伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電伴熱接線盒定位設(shè)計(jì)完成時(shí)間一般在電纜敷設(shè)開始時(shí)間前后，再按此做電纜敷設(shè)路徑的施工，對(duì)伴熱電纜的敷設(shè)制約比較大。目前，電纜敷設(shè)路徑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了主路徑，即200 mm及以上電纜托架的建模設(shè)計(jì)，分支路徑和末端通路的路徑設(shè)計(jì)僅做了典型設(shè)計(jì)。

2.1 雜散設(shè)備定位優(yōu)化設(shè)計(jì)

電儀專業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)化的首要任務(wù)是將現(xiàn)場(chǎng)按鈕、在線儀表等定位信息不準(zhǔn)的雜散設(shè)備進(jìn)行精確定位，其中在線儀表是配管專業(yè)在三維建模時(shí)設(shè)計(jì)的，但配管專業(yè)僅關(guān)注儀表安裝的管口信息、儀表型號(hào)、定位信息在三維模型中體現(xiàn)不全面，對(duì)儀表安裝及儀表電纜路徑設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作非常有限，需要從設(shè)計(jì)內(nèi)部加強(qiáng)溝通解決此事，即在配管專業(yè)建模時(shí)，完善在線儀表信息型號(hào)、位號(hào)等信息，儀表專業(yè)根據(jù)配管專業(yè)三維模型進(jìn)行在線儀表的電纜分支路徑設(shè)計(jì)，并抽取儀表定位圖供現(xiàn)場(chǎng)施工。同時(shí)要重點(diǎn)解決電伴熱接線盒的定位設(shè)計(jì)問題，首先要改變按照配管專業(yè)正式提供的PID圖紙進(jìn)行電伴熱設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)工作方法，將電伴熱設(shè)計(jì)作為配管專業(yè)工藝設(shè)計(jì)的后續(xù)工作，根據(jù)過程版本管線PID圖紙?zhí)崆伴_始管線的電伴熱設(shè)計(jì)；然后是改變先做電伴熱帶設(shè)計(jì)，后做電源盒定位設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)先布置主管線電伴熱接線盒；最后根據(jù)支管的電伴熱設(shè)計(jì)補(bǔ)充電伴熱接線盒，創(chuàng)新使用電伴熱帶設(shè)計(jì)和電源盒布置設(shè)計(jì)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，并按此完成電伴熱電纜的路徑設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)方法已經(jīng)在陵水17-2氣田開發(fā)項(xiàng)目上部模塊建造中進(jìn)行了有益嘗試，在一體化建造施工階段完成了部分主管線電伴熱接線盒支架及其電纜路徑的設(shè)計(jì)、施工工作。

2.2 電纜分支路徑和末端通路優(yōu)化設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)電儀專業(yè)各類雜散設(shè)備的三維建模工作和定位設(shè)計(jì)，為電纜分支路徑和末端通路設(shè)計(jì)創(chuàng)造了必要條件，且電纜分支路徑和末端通路設(shè)計(jì)在模型里進(jìn)行三維設(shè)計(jì)在技術(shù)上是可行的，如照明燈具和探頭，圖1所示為探頭及其末端通路的三維模型設(shè)計(jì)。根據(jù)目前海洋石油平臺(tái)的一體化建造設(shè)計(jì)和施工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，電儀專業(yè)一體化施工的預(yù)舾裝率已達(dá)70%，對(duì)提高電儀專業(yè)鐵舾裝件安裝工效起到非常重要的作用。電纜分支路徑和末端通路設(shè)計(jì)要結(jié)合電儀專業(yè)的一體化設(shè)計(jì)，在短時(shí)間內(nèi)完成三維建模設(shè)計(jì)，并抽取施工圖紙供一體化設(shè)計(jì)使用，需要投入有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的三維建模人力比較多，而具有豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的三維建模人員匱乏是行業(yè)內(nèi)存在的普遍問題。完成電纜分支路徑和末端通路設(shè)計(jì)，電儀專業(yè)一體化建造施工預(yù)裝率有望提高10%～15%，提高了電儀專業(yè)施工前期鐵舾裝件的預(yù)制、安裝施工效率，減少電纜敷設(shè)時(shí)因電纜路徑不通造成的人力浪費(fèi)，加快房間完整性施工速度，減小對(duì)其他專業(yè)如涂裝、舾裝、調(diào)試的影響。相對(duì)而言，為完成電纜分支路徑和末端通路設(shè)計(jì)而增加的人力投入，性價(jià)比是非常高的。電纜分支路徑和末端通路優(yōu)化設(shè)計(jì)工作主要是在主路徑的基礎(chǔ)上，完善現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)雜散設(shè)備的電纜路徑，通常使用100 mm小托架和馬腳，部分防碰撞區(qū)域會(huì)使用電纜穿線管和電纜槽盒。

圖1 探頭及其末端通路的三維模型設(shè)計(jì)Fig.1 3D model design of probe and its terminal path

3 電儀專業(yè)施工優(yōu)化

結(jié)合前述電儀專業(yè)的施工特點(diǎn)，施工優(yōu)化的重點(diǎn)要放在鐵舾裝件安裝和電纜敷設(shè)2個(gè)方面。在鐵舾裝件安裝階段，受優(yōu)化設(shè)計(jì)不到位、人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和平臺(tái)結(jié)構(gòu)不熟悉、鐵舾裝件預(yù)制返場(chǎng)速度慢等因素影響，工作飽和度和施工效率都比較低。在電纜敷設(shè)階段，施工人力達(dá)到高峰期，受前期電纜分支路徑和末端通路不通暢、施工人員對(duì)整個(gè)平臺(tái)的電纜托架及敷設(shè)路徑不熟悉等因素影響，容易造成電纜敷設(shè)工作不飽滿甚至局部工作停滯，進(jìn)而造成電纜敷設(shè)高峰期期間的人員低效，人力浪費(fèi)比較大。

一體化建造可以節(jié)省施工人力、吊車資源，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，在建造階段最主要的表現(xiàn)是施工效率高。一體化建造是電儀專業(yè)施工優(yōu)化的有利措施，為提高鐵舾裝件預(yù)制和安裝工作的工效創(chuàng)造了條件，當(dāng)前正在大力推行。施工單位要抓住一體化施工的有利時(shí)機(jī)，在甲板片預(yù)制釋放前、吊裝前完成既定的一體化預(yù)舾裝和預(yù)安裝工作，有技術(shù)能力的施工單位還要細(xì)化一體化施工方案，對(duì)設(shè)計(jì)的一體化施工方案的合理性進(jìn)行梳理和反饋，以提高一體化建造階段的預(yù)裝率[4-5]。在鐵舾裝件安裝過程中的施工領(lǐng)班，尤其是負(fù)責(zé)電纜路徑、分支路徑及末端通路的施工領(lǐng)班，要繼續(xù)負(fù)責(zé)或參與到電纜敷設(shè)的組織工作中，利用其熟悉電纜路徑的技能為電纜敷設(shè)提供支持。在電纜敷設(shè)過程中，要控制電纜敷設(shè)的數(shù)量和人員增減的節(jié)奏，結(jié)合調(diào)試需求順序安排電纜敷設(shè)的施工計(jì)劃，避免在前期電纜通路不暢、在調(diào)試的壓力下突然增加大量人力，造成施工人員成本增加和撤人不及時(shí)造成的人力浪費(fèi)。

4 結(jié) 語

電儀專業(yè)是海洋石油平臺(tái)建造中繼結(jié)構(gòu)、配管專業(yè)之后的第三大專業(yè)，經(jīng)過多年發(fā)展，其設(shè)計(jì)、施工已日趨成熟，從項(xiàng)目管理和現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際考慮，其設(shè)計(jì)、施工的優(yōu)化空間還非常大。通過深化設(shè)計(jì)，優(yōu)化雜散設(shè)備的定位設(shè)計(jì)、電纜分支路徑和末端通路設(shè)計(jì)，解決電儀專業(yè)一體化施工“最后3～5 m”的問題，從而實(shí)現(xiàn)90%以上的預(yù)裝率，既提高了鐵舾裝件安裝的效率，又為電纜敷設(shè)高效實(shí)施創(chuàng)造了前提條件。隨著設(shè)計(jì)優(yōu)化的穩(wěn)步推進(jìn)，施工單位要重視關(guān)鍵階段的組織管理工作，重點(diǎn)解決鐵舾裝件安裝階段的人員低效、工作量不飽滿問題和電纜敷設(shè)階段的施工停滯問題，堵住人力浪費(fèi)的“出血點(diǎn)”，既可以實(shí)現(xiàn)本專業(yè)的降本提效，又為平臺(tái)尤其是關(guān)鍵房間后續(xù)的涂裝、舾裝調(diào)試工作創(chuàng)造條件，為海洋石油平臺(tái)陸地建造實(shí)現(xiàn)最優(yōu)完工狀態(tài)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。