徐國軍，董良志

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

由美國次貸危機(jī)所引發(fā)的經(jīng)濟(jì)危機(jī)給世界經(jīng)濟(jì)帶來了嚴(yán)重影響，造成了全球航運(yùn)需求下降，船舶企業(yè)也深受其影響，新船訂單減少，船廠間競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈;船東要求越來越高，船廠交船更加困難。面對(duì)這種嚴(yán)峻局面，船舶企業(yè)若要成功應(yīng)對(duì)，唯有苦練內(nèi)功，提升自身競(jìng)爭(zhēng)力，首先要建立一支強(qiáng)大的研發(fā)和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，開發(fā)節(jié)能環(huán)保、質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良受船東歡迎的產(chǎn)品;其次要具有嚴(yán)密的產(chǎn)品成本控制體系，降低船舶建造成本;第三，具有一套嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量保證體系，保證船舶建造質(zhì)量，只有做到以上3點(diǎn)企業(yè)才能在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于不敗之地。要使船舶制造達(dá)到低成本高質(zhì)量的目標(biāo)，需要重視船舶精益設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)手段保證船舶建造質(zhì)量，縮短船舶周期，降低船舶建造成本。

船舶電氣系統(tǒng)服務(wù)于船舶的正常安全航行，是現(xiàn)代船舶不可缺少的重要組成部分，它包含了船舶電力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通訊導(dǎo)航系統(tǒng)、控制和監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。船舶電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容較多，設(shè)備接口繁瑣，在設(shè)計(jì)過程中有很多細(xì)節(jié)問題需要注意，所以精益設(shè)計(jì)在船舶電氣設(shè)計(jì)中具有較大的實(shí)際意義。

1 船舶電氣精益設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

在設(shè)計(jì)階段從設(shè)備選型到出圖整個(gè)設(shè)計(jì)過程，每個(gè)環(huán)節(jié)都要做到精益設(shè)計(jì)，如選用質(zhì)量可靠、性能滿足規(guī)格書要求的設(shè)備;按照船級(jí)社要求精心配置系統(tǒng);同其他專業(yè)精心協(xié)調(diào)、精心布置設(shè)備;精心出施工圖，使圖紙能全面完整、詳細(xì)正確地反映采購、領(lǐng)料和施工信息，讓施工人員能夠方便快捷地完成領(lǐng)料、設(shè)備安裝、設(shè)備接線、設(shè)備調(diào)試和設(shè)備提交工作。目標(biāo)是以最低的設(shè)備和材料采購成本，以最低的人力成本和最少的材料和能源消耗成本建造出質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良的船舶，以獲取最大的利潤(rùn)。電氣系統(tǒng)的精益設(shè)計(jì)過程涵蓋了設(shè)備訂貨、設(shè)備間接口協(xié)調(diào)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣專業(yè)與輪機(jī)及其他專業(yè)間協(xié)調(diào)、電氣設(shè)備布置、電氣設(shè)備外接線圖出圖的整個(gè)過程。

2 船舶電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備的選型和采購

1)根據(jù)建造規(guī)格書和規(guī)范的要求編寫設(shè)備定購的技術(shù)要求，設(shè)備的功能不要有冗余，設(shè)備的性能和規(guī)格不高于建造規(guī)格書的要求，以控制設(shè)備采購成本。

2)技術(shù)協(xié)議簽署，根據(jù)建造規(guī)格書對(duì)設(shè)備的功能、容量、材料和設(shè)備的工作環(huán)境條件要求等進(jìn)行核對(duì)，對(duì)設(shè)備的電制、電壓、頻率、功率、輸入控制信號(hào)接口及輸出運(yùn)行和報(bào)警接口等要在技術(shù)協(xié)議里全部反映出來，避免遺漏，以免后期產(chǎn)生額外加帳費(fèi)用。

3)設(shè)備認(rèn)可圖退審，根據(jù)建造規(guī)格書和技術(shù)協(xié)議對(duì)設(shè)備的材料、油漆顏色、防護(hù)等級(jí)、安裝形式、外形尺寸、電制、電壓、頻率、功率、輸入控制信號(hào)接口及輸出運(yùn)行和報(bào)警接口等逐一進(jìn)行核對(duì)，把設(shè)備退審意見和設(shè)備廠家配填料函所需要的電纜外徑數(shù)據(jù)一同反饋給設(shè)備廠家，并做好留底備份，以便后期與廠家進(jìn)行核對(duì)。

2.2 精心選用電纜，降低電纜的采購成本

1)根據(jù)電纜敷設(shè)區(qū)域合理選擇電纜類型，如敷設(shè)在上建區(qū)域的照明系統(tǒng)電纜 (兩端都在上建區(qū)域)可選用不帶鎧裝二芯+接地類型，這樣既滿足該區(qū)域?qū)Ψ笤O(shè)電纜的要求，降低了電纜采購成本，又省掉了鎧裝電纜的保護(hù)接地，同時(shí)又能保證照明設(shè)備能安全接地。又比如有些電氣設(shè)計(jì)過多的選用防火電纜，按照規(guī)范要求只有穿越高失火區(qū)域的電纜才需要選用防火電纜。

2)多根芯數(shù)少的電纜用1根多芯電纜代替，節(jié)約電纜成本。例如，原來5根2芯電纜從船首的水手長(zhǎng)儲(chǔ)藏室到在上建的監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)信號(hào)采集箱，改成5根2芯電纜先進(jìn)安裝在水手長(zhǎng)儲(chǔ)藏室內(nèi)的接線箱，再用1根10芯電纜從接線箱連接到信號(hào)采集箱。

3)改善電纜安裝方式，提升電纜載流系數(shù)。電纜成束敷設(shè)，電纜的載流系數(shù)為0.85，通過改善電纜敷設(shè)的散熱條件，將電纜成束敷設(shè)，改為單根平鋪敷設(shè)，那么電纜載流系數(shù)就可上升為1。例如，從發(fā)電機(jī)到主配電板的電纜，1臺(tái)1300kW的發(fā)電機(jī)載流系數(shù)如果按0.85計(jì)算需要11根3×120的電纜，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)到主配電板的電纜為單根平鋪，所以載流系數(shù)可按1進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際只需要10根3×120的電纜。

2.3 設(shè)備與設(shè)備之間和系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的接口匹配

1艘現(xiàn)代民用船舶由幾十個(gè)系統(tǒng)和上百種設(shè)備組成，要使這些設(shè)備和系統(tǒng)能相互協(xié)調(diào)正常工作，發(fā)揮正常功能，就需要解決好設(shè)備之間的信號(hào)接口問題，這也就是精益設(shè)計(jì)核心內(nèi)容。在設(shè)計(jì)階段能否解決好設(shè)備與設(shè)備間和系統(tǒng)與系統(tǒng)間的接口匹配，對(duì)船舶的建造周期影響很大，尤其是對(duì)首制船，如果這個(gè)問題不能在設(shè)計(jì)階段解決好，把它放在船舶設(shè)備調(diào)試階段等設(shè)備廠家服務(wù)工程師來解決，那么接口問題可以解決但調(diào)試進(jìn)度就無法控制，比如，1艘船在調(diào)試舵機(jī)系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)操舵儀與舵機(jī)不匹配，自動(dòng)操舵儀廠家送給舵機(jī)卸荷電磁閥的電壓為交流220 V，而舵機(jī)廠家配的卸荷電磁閥的工作電壓為交流110 V，結(jié)果只能把舵機(jī)的卸荷閥換掉，重新購買1只工作電壓為交流220 V的卸荷閥，最終問題得到解決，但花費(fèi)了時(shí)間又浪費(fèi)了錢。

又比如，設(shè)備調(diào)試時(shí)設(shè)備缺某個(gè)信號(hào)輸入，需要增加電纜，這樣既費(fèi)人工和材料，還需要花費(fèi)時(shí)間，增加造船周期，如果在設(shè)計(jì)階段就解決好這個(gè)接口問題就不會(huì)產(chǎn)生這種情況。所以設(shè)備間和系統(tǒng)間的接口問題放在調(diào)試階段解決，由于1艘首制船存在多少個(gè)接口問題不知道，解決這些接口問題要花多少時(shí)間不知道，勢(shì)必造成船舶建造周期無法控制。

像造船大國韓國和日本有些船廠1年要造五六十艘船，為什么他們的造船計(jì)劃能安排如此緊湊，其中有2個(gè)原因:①韓、日船廠建造一種船型的設(shè)備配置相對(duì)固定，一般不會(huì)接受船東更改設(shè)備的要求。②韓、日兩國的造船工業(yè)非常發(fā)達(dá)，船舶的設(shè)備配套能力很強(qiáng)，船廠采用國產(chǎn)設(shè)備，設(shè)備間的接口問題都已由設(shè)備廠家間協(xié)調(diào)解決好，對(duì)船廠來講在設(shè)計(jì)階段設(shè)備間的接口問題已經(jīng)全部解決了，只要把詳細(xì)信息反映在圖紙里面，施工人員按圖施工，就能保證每個(gè)設(shè)備正常工作，所以船廠造船周期控制得很好，韓、日兩國的船舶建造模式已經(jīng)朝著汽車流水線生產(chǎn)模式方向發(fā)展。

相比韓國和日本，國內(nèi)建造的同一種船型由于不同的船東，設(shè)備配置就有可能不同，我國的船舶設(shè)備配套能力較弱，船上大部分設(shè)備還需要從國外進(jìn)口，其中有來自歐洲的，有來自日本和韓國的。要保證來自不同國家的設(shè)備組成的各個(gè)系統(tǒng)能正常運(yùn)行，就要求船廠做好精益設(shè)計(jì)，解決好設(shè)備間信號(hào)接口問題。仔細(xì)核對(duì)每個(gè)設(shè)備同其他設(shè)備間的輸入、輸出信號(hào)是否有遺漏，輸入、輸出信號(hào)類型(模擬量或開關(guān)量)是否匹配，如發(fā)現(xiàn)有問題，要及時(shí)通知設(shè)備廠家作修改，在施工圖紙圖下發(fā)前解決好所有接口問題，確保這些設(shè)備安裝工作完成后能正常工作，從而保證造船周期。

3 電氣設(shè)計(jì)出圖

電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，需要通過圖紙把船上各個(gè)電氣系統(tǒng)的信息全面詳細(xì)地反映出來，滿足電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)需要;滿足物資部門設(shè)備采購和倉庫發(fā)貨需要;滿足生產(chǎn)管理部門生產(chǎn)計(jì)劃制定和生產(chǎn)工時(shí)計(jì)算的需要;滿足品質(zhì)保障部門作為系統(tǒng)完整性和設(shè)備功能檢驗(yàn)依據(jù)的需要;滿足電氣施工人員準(zhǔn)備設(shè)備托盤和進(jìn)行施工的需要;滿足電氣調(diào)試人員作為調(diào)試參考的需要，還要滿足船東、船檢審圖的需要。電氣圖紙所反映的信息應(yīng)正確、清晰、全面，這些信息需要通過電氣系統(tǒng)圖 (電力系統(tǒng)圖、照明系統(tǒng)圖、通導(dǎo)系統(tǒng)圖、自動(dòng)化系統(tǒng)和消防安全系統(tǒng))、電氣設(shè)備布置圖和電氣設(shè)備外部接線圖來反映。

3.1 電氣系統(tǒng)圖繪制

電氣系統(tǒng)圖主要反映系統(tǒng)里的電氣設(shè)備和連接電纜，為了確保生產(chǎn)設(shè)計(jì)能正確編制電纜冊(cè)和統(tǒng)計(jì)電纜長(zhǎng)度，必須做到:①每根電纜的編號(hào)和每個(gè)設(shè)備的編號(hào)是唯一的。②同1根電纜在相關(guān)的系統(tǒng)圖里以實(shí)線形式表示只能出現(xiàn)1次，其余只能以虛線出現(xiàn)，避免編制電纜冊(cè)時(shí)重復(fù)統(tǒng)計(jì)。③由設(shè)備廠家提供船廠敷設(shè)的電纜和設(shè)備廠已接好的電纜要有明顯的標(biāo)志。④應(yīng)標(biāo)明系統(tǒng)所選用的電纜型號(hào)，并附上電纜的載流量表，以便系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備功率變更后，重新確定電纜規(guī)格。⑤系統(tǒng)的電纜編號(hào)應(yīng)為系統(tǒng)序號(hào)+系統(tǒng)圖頁碼+該頁的電纜序號(hào)，以確保電纜編號(hào)唯一性。⑥系統(tǒng)圖中的每個(gè)設(shè)備都標(biāo)明甲板、肋骨號(hào)和左右舷。在系統(tǒng)圖下發(fā)之前應(yīng)把船檢、船東意見和生產(chǎn)設(shè)計(jì)反饋的意見全部反映在圖紙里。

3.2 材料表的編制

系統(tǒng)圖材料表應(yīng)列全系統(tǒng)里設(shè)備，標(biāo)明設(shè)備名稱、規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量和供應(yīng)商，以設(shè)備圖形+電纜編號(hào)表示該設(shè)備，確保設(shè)備的唯一性，避免重復(fù)統(tǒng)計(jì)。

3.3 電氣設(shè)備布置圖繪制

1)機(jī)帶電氣設(shè)備 (如泵帶的電動(dòng)機(jī)、貨艙里的液位開關(guān)、遙控閥和錨絞機(jī)等甲板機(jī)械上的電動(dòng)機(jī))的布置，這些設(shè)備布置時(shí)要與輪機(jī)專業(yè)和舾裝專業(yè) (錨絞機(jī)等甲板機(jī)械上的電動(dòng)機(jī))進(jìn)行協(xié)調(diào)，按照輪機(jī)專業(yè)和舾裝專業(yè)的布置圖進(jìn)行布置，并進(jìn)行跟蹤，一旦這2個(gè)專業(yè)的布置圖有變化要及時(shí)修改電氣設(shè)備布置圖。

2)電氣控制箱和啟動(dòng)箱的布置，運(yùn)用人體工程學(xué)原理，進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)，設(shè)備布置要使船員平時(shí)操作和維修保養(yǎng)方便，還要考慮設(shè)備通風(fēng)和避潮、避震和避開熱源，保證電氣設(shè)備能在良好的環(huán)境下正常運(yùn)行。

3)設(shè)備在布置圖里以設(shè)備圖形符號(hào)+進(jìn)設(shè)備的電纜編號(hào)表示，方便查找。

3.4 電氣設(shè)備外部接線圖繪制

電氣設(shè)備外部接線圖是反映全船每個(gè)電氣設(shè)備的外接線端子同相對(duì)應(yīng)電纜芯線的連接，電纜在電氣系統(tǒng)中承擔(dān)輸送電能和傳遞控制信息，為了保證施工人員能正確接好每個(gè)電氣設(shè)備外接線，使全船的電氣設(shè)備能相互協(xié)調(diào)正常運(yùn)行，發(fā)揮應(yīng)有的功能，所以電氣設(shè)備外部接線圖應(yīng)該正確反映全船每根電纜兩端每根芯線所連接設(shè)備的端子。電氣設(shè)備外接線圖是以設(shè)備工作為依據(jù)設(shè)繪的，在圖紙下發(fā)前應(yīng)根據(jù)設(shè)備完工圖校對(duì)1遍，以確保下發(fā)的圖紙絕對(duì)正確。

4 結(jié)束語

1)做好電氣精益設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)人員熟悉各種電氣設(shè)備原理，平時(shí)要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)，提高設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平。

2)設(shè)計(jì)人員要定期對(duì)不同的電氣設(shè)備使用情況進(jìn)行交流，對(duì)好的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行積累，讓大家共享，共同提高，不斷提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3)同國內(nèi)船舶設(shè)備供應(yīng)商建立長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，優(yōu)先選用國產(chǎn)船用設(shè)備，促進(jìn)國內(nèi)船用設(shè)備行業(yè)發(fā)展和船用設(shè)備質(zhì)量的提高，增強(qiáng)國內(nèi)船舶設(shè)備配套能力，提高船用設(shè)備國產(chǎn)化率，降低造船成本。

4)應(yīng)用電氣輔助設(shè)計(jì)軟件，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。