葛雨珩 鐘志剛 田富竟 洪興福 張勝

(中國空氣動力研究與發(fā)展中心高速空氣動力研究所，四川 綿陽 621000)

0 引言

大科學(xué)工程是指為了進(jìn)行基礎(chǔ)性和前沿性科學(xué)研究，大規(guī)模集中人力、物力、財(cái)力等各種資源建造的大型研究設(shè)施，或者多學(xué)科、多機(jī)構(gòu)協(xié)作的大型科學(xué)研究項(xiàng)目[1]。大科學(xué)工程既是許多學(xué)科領(lǐng)域開展創(chuàng)新研究不可缺少的技術(shù)支撐，也是科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的綜合體現(xiàn)和彰顯國家科技實(shí)力的重要標(biāo)志[2]。

大科學(xué)工程是由多個(gè)系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。某大型低溫試驗(yàn)裝置屬于典型的大科學(xué)工程項(xiàng)目，其中，低溫系統(tǒng)是該低溫試驗(yàn)裝置的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，決定著整個(gè)低溫試驗(yàn)裝置能否成功運(yùn)行。低溫系統(tǒng)涉及多個(gè)專業(yè)學(xué)科，集設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、現(xiàn)場施工、運(yùn)行調(diào)試于一體，需要眾多不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的承制單位共同建設(shè)。在低溫系統(tǒng)現(xiàn)場施工階段，由于施工單位眾多、現(xiàn)場條件有限，普遍存在交叉施工，導(dǎo)致項(xiàng)目質(zhì)量和進(jìn)度面臨較大風(fēng)險(xiǎn)。本文通過分析低溫系統(tǒng)現(xiàn)場施工階段交叉施工風(fēng)險(xiǎn)因素，基于項(xiàng)目管理全過程視角，提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施，以確保該系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量和進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

某大型低溫試驗(yàn)裝置包括動力系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)工程、設(shè)備進(jìn)出系統(tǒng)、低溫系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及土建工程等9個(gè)大系統(tǒng)，細(xì)分為55個(gè)分系統(tǒng)、188個(gè)子系統(tǒng)[3]。某大科學(xué)工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。低溫系統(tǒng)是該大科學(xué)工程的關(guān)鍵組成部分之一，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 某大科學(xué)工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 低溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 項(xiàng)目特點(diǎn)

(1)接口界面多且復(fù)雜。低溫系統(tǒng)是整個(gè)低溫試驗(yàn)裝置運(yùn)行的保障系統(tǒng)，為設(shè)備運(yùn)行提供液氮、氮?dú)?、冷卻水、天然氣并排放氮?dú)?，與其他系統(tǒng)接口界面眾多且十分復(fù)雜。

(2)涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科。低溫系統(tǒng)在深冷環(huán)境下運(yùn)行，對水含量的要求和低溫流體的流量控制精度要求極高，涉及流體力學(xué)、熱力學(xué)、材料學(xué)等專業(yè)學(xué)科，以及空分、流體控制、鋼結(jié)構(gòu)等工業(yè)領(lǐng)域。

(3)標(biāo)段/承制單位多。低溫系統(tǒng)具有技術(shù)指標(biāo)要求高、研制難度大、涉及專業(yè)面廣的特點(diǎn)，需要不同行業(yè)的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)集智攻關(guān)，并根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和工程類型劃分標(biāo)段，分別由承制單位進(jìn)行建設(shè)。

(4)交叉作業(yè)多。低溫系統(tǒng)在現(xiàn)場施工安裝和調(diào)試階段與其他系統(tǒng)存在頻繁的交叉作業(yè)，一個(gè)系統(tǒng)的階段成果往往是另一個(gè)系統(tǒng)的前置條件。

1.3 標(biāo)段劃分

結(jié)合該低溫系統(tǒng)項(xiàng)目特點(diǎn)，以技術(shù)實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)牽引，綜合考慮協(xié)調(diào)管理和責(zé)任劃分，將該系統(tǒng)劃分為6個(gè)標(biāo)段，包括液氮生產(chǎn)系統(tǒng)研制項(xiàng)目、液氮和氮?dú)夤┙o系統(tǒng)研制項(xiàng)目、排氣和清洗系統(tǒng)建設(shè)工程項(xiàng)目、內(nèi)絕熱系統(tǒng)研制項(xiàng)目、冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)研制項(xiàng)目[4]，分別由6家承制單位進(jìn)行總承包。

1.4 施工現(xiàn)場條件

該低溫試驗(yàn)裝置項(xiàng)目工程建設(shè)內(nèi)容龐雜，前期系統(tǒng)研制周期和后期系統(tǒng)調(diào)試周期較長，項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)批復(fù)建設(shè)周期為4年，現(xiàn)場集中施工安裝周期不到1年。

低溫系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場由包括某大科學(xué)工程在內(nèi)的數(shù)座大型設(shè)備同時(shí)開展施工作業(yè)，施工單位多達(dá)數(shù)十家，高峰期有14家施工單位、上千名施工人員同時(shí)施工。同時(shí)，施工現(xiàn)場周圍建筑物密集，可用作材料設(shè)備預(yù)制和現(xiàn)場施工安裝的場地十分有限。各施工單位的設(shè)備安裝場地、臨時(shí)設(shè)施場地?fù)頂D，各施工作業(yè)面相互交叉、重疊的現(xiàn)象非常普遍。

2 低溫系統(tǒng)交叉施工風(fēng)險(xiǎn)因素分析

低溫系統(tǒng)現(xiàn)場施工階段存在施工作業(yè)面交叉、建設(shè)進(jìn)度交叉、系統(tǒng)間接口界面多、現(xiàn)場施工組織管理難度大等風(fēng)險(xiǎn)因素。下面從低溫系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的交叉、低溫系統(tǒng)內(nèi)部的交叉兩個(gè)角度對該系統(tǒng)交叉施工風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析。

2.1 低溫系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的交叉施工風(fēng)險(xiǎn)因素

低溫系統(tǒng)主要與土建工程、鋼結(jié)構(gòu)工程、動力系統(tǒng)等產(chǎn)生交叉，包括施工作業(yè)面交叉、建設(shè)進(jìn)度交叉、系統(tǒng)間接口界面交叉、現(xiàn)場施工組織管理4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.1.1 施工作業(yè)面交叉

排氣和清洗系統(tǒng)的設(shè)備安裝場地與鋼結(jié)構(gòu)工程部段安裝臨時(shí)設(shè)施場地、土建工程施工場地交叉。鋼結(jié)構(gòu)工程單個(gè)部段重達(dá)幾十噸甚至上百噸，需要用重型龍門吊吊裝上位。因此，在施工階段前期，需要將排氣和清洗系統(tǒng)設(shè)備安裝場地作為鋼結(jié)構(gòu)工程施工單位的臨時(shí)安裝場地。鋼結(jié)構(gòu)部段全部完成上位安裝后臨時(shí)設(shè)施撤場，建筑工程施工單位完成廠房和設(shè)備基礎(chǔ)施工是排氣和清洗系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)場安裝的前置條件。

內(nèi)絕熱系統(tǒng)的主要建設(shè)內(nèi)容是在鋼結(jié)構(gòu)部段的內(nèi)壁安裝絕熱層和防護(hù)層，使鋼結(jié)構(gòu)回路具備絕熱功能和氣動型面。鋼結(jié)構(gòu)部段進(jìn)行焊接施工時(shí)焊縫周圍產(chǎn)生高溫，且部段內(nèi)壁安裝有照明和監(jiān)控?cái)z像頭線路。因此，施工單位應(yīng)優(yōu)化安裝工藝，否則會對內(nèi)絕熱層安裝質(zhì)量和材料性能造成影響。

2.1.2 建設(shè)進(jìn)度交叉

排氣系統(tǒng)廠房內(nèi)最重的單體設(shè)備為消聲器，重達(dá)42t。土建工程施工單位完成排氣廠房主體施工后移交給排氣系統(tǒng)，消聲器需使用廠房內(nèi)的50t行車進(jìn)行吊裝。50t行車完成安裝調(diào)試是排氣系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行吊裝施工的前置條件，而行車外委廠家按合同約定須先保障其他系統(tǒng)的行車制造，因此排氣系統(tǒng)的設(shè)備吊裝施工面臨進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。

通常，液氮和氮?dú)夤┙o系統(tǒng)的部分管路和設(shè)備存儲在廠房內(nèi)。鋼結(jié)構(gòu)工程所有部段完成上位安裝、土建工程完成設(shè)備基礎(chǔ)、液氮管溝及廠房施工完成是液氮和氮?dú)夤┙o系統(tǒng)管路和設(shè)備進(jìn)場安裝的前置條件，因此該系統(tǒng)的現(xiàn)場施工面臨進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。

燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)的管道沿施工現(xiàn)場內(nèi)部的道路敷設(shè)，途經(jīng)部分臨時(shí)承重道路以及鋼結(jié)構(gòu)工程安裝臨時(shí)設(shè)施場地，涉及道路、水溝、電纜管溝的穿插跨越，因此必須協(xié)調(diào)沿途各單位的施工進(jìn)度，擇機(jī)施工。

2.1.3 系統(tǒng)間接口界面交叉

低溫系統(tǒng)與其他系統(tǒng)存在供液氮、供氮?dú)?、供冷卻水、排氮?dú)獾炔煌愋偷慕涌?。對于每個(gè)接口界面，必須明確接口連接形式、尺寸口徑、接口標(biāo)準(zhǔn)、工程內(nèi)容責(zé)任方以及施工進(jìn)度計(jì)劃等，并考慮設(shè)計(jì)迭代因素的影響，協(xié)調(diào)工作量巨大。

低溫系統(tǒng)的土建基礎(chǔ)條件由土建工程負(fù)責(zé)保障實(shí)施。低溫系統(tǒng)工程內(nèi)容復(fù)雜，且相當(dāng)一部分設(shè)備需要承制單位進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，造成該系統(tǒng)的土建基礎(chǔ)條件需要經(jīng)歷多輪迭代才能最終確定。因此，土建設(shè)計(jì)單位出圖過程中難免出現(xiàn)差錯(cuò)或遺漏，現(xiàn)場施工階段面臨返工、進(jìn)度延誤等風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.4 現(xiàn)場施工組織管理

低溫系統(tǒng)現(xiàn)場施工場地緊張，各施工單位的設(shè)備安裝場地、臨設(shè)場地十分擁擠，大型設(shè)備的運(yùn)輸以及各種施工車輛進(jìn)出場地等都可能導(dǎo)致施工片區(qū)交通堵塞。水電氣、道路、場地等公共資源緊張，施工人員的組織管理、施工安全管理等是現(xiàn)場交叉施工的風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.2 低溫系統(tǒng)內(nèi)部的交叉施工風(fēng)險(xiǎn)因素

2.2.1 接口界面交叉

排氣系統(tǒng)能夠?qū)⒌蜏氐獨(dú)饧訜岷笈懦觯虼藢θ細(xì)廨斔拖到y(tǒng)的燃?xì)鈮毫?、流量、接口位置、?shù)量等技術(shù)指標(biāo)要求較高。該系統(tǒng)中的進(jìn)口燃燒加熱模塊存在設(shè)計(jì)未定型、施工進(jìn)度計(jì)劃滯后等問題，對燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)的施工進(jìn)度造成一定影響。

排氣系統(tǒng)的管道在與鋼結(jié)構(gòu)部段的接口處須進(jìn)行外絕熱處理，而接口內(nèi)部由內(nèi)絕熱系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)絕熱處理。因此，需要明確絕熱邊界位置，防止絕熱層覆蓋不到位導(dǎo)致漏冷風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 建設(shè)進(jìn)度交叉

低溫系統(tǒng)調(diào)試需要保障液氮、冷卻水、燃?xì)獾墓?yīng)，因此液氮生產(chǎn)系統(tǒng)、冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)、燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)必須在低溫系統(tǒng)調(diào)試前完成施工安裝和調(diào)試，這對其施工進(jìn)度和施工組織管理提出了更高的要求。

3 低溫系統(tǒng)交叉施工風(fēng)險(xiǎn)管控措施

基于低溫系統(tǒng)項(xiàng)目特點(diǎn)，從前期策劃、施工準(zhǔn)備、現(xiàn)場施工三個(gè)階段分析交叉施工風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

3.1 前期策劃階段

3.1.1 標(biāo)段劃分

結(jié)合低溫系統(tǒng)項(xiàng)目特點(diǎn)，以技術(shù)實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)牽引，綜合考慮協(xié)調(diào)管理和責(zé)任劃分，根據(jù)專業(yè)學(xué)科、工業(yè)領(lǐng)域、工程類型等進(jìn)行合理的標(biāo)段劃分，從而減少系統(tǒng)內(nèi)部的接口界面，便于建設(shè)單位和承制單位進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃的編排和現(xiàn)場施工的組織管理。

例如，根據(jù)空分行業(yè)、流體輸送控制專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)，將液氮系統(tǒng)劃分為液氮生產(chǎn)存儲及輸送系統(tǒng)項(xiàng)目、液氮供給及氮?dú)夤┡錃庀到y(tǒng)項(xiàng)目兩個(gè)標(biāo)段，并將氣氮排出系統(tǒng)和清洗系統(tǒng)兩個(gè)現(xiàn)場制安工程項(xiàng)目合并為一個(gè)標(biāo)段。

3.1.2 承制單位遴選

項(xiàng)目采購前，應(yīng)充分開展調(diào)研工作，分析行業(yè)現(xiàn)狀，了解潛在承制單位的營業(yè)資質(zhì)、規(guī)模實(shí)力、研發(fā)/生產(chǎn)制造能力等，就項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)、工程內(nèi)容等與潛在承制單位進(jìn)行充分交流。同時(shí)，合理設(shè)置招標(biāo)資質(zhì)要求、評分辦法，確保中標(biāo)單位有能力承接項(xiàng)目。

3.2 施工準(zhǔn)備階段

3.2.1 進(jìn)度計(jì)劃編制

建設(shè)單位根據(jù)上級批復(fù)的建設(shè)周期，充分研究設(shè)備各項(xiàng)性能指標(biāo)要求，綜合考慮各系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)、方案設(shè)計(jì)、材料設(shè)備采購、廠內(nèi)加工制造、現(xiàn)場施工安裝、調(diào)試等建設(shè)全過程、各環(huán)節(jié)的施工周期，科學(xué)合理地編制低溫系統(tǒng)總體建設(shè)進(jìn)度計(jì)劃。

現(xiàn)場安裝調(diào)試階段應(yīng)編寫詳細(xì)的現(xiàn)場施工進(jìn)度計(jì)劃，根據(jù)低溫系統(tǒng)各子系統(tǒng)建設(shè)特點(diǎn)，重點(diǎn)分析各系統(tǒng)的現(xiàn)場工程量、界面劃分和接口要求以及各項(xiàng)施工工藝的邏輯順序和前置條件等，最大限度地減少進(jìn)度干擾、作業(yè)面交叉等導(dǎo)致的項(xiàng)目進(jìn)度和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

建設(shè)單位應(yīng)督促各系統(tǒng)承制單位依據(jù)總體進(jìn)度計(jì)劃編制分系統(tǒng)進(jìn)度計(jì)劃，按照年度計(jì)劃、月計(jì)劃、周計(jì)劃的層級進(jìn)一步細(xì)化，體現(xiàn)具體的建設(shè)任務(wù)和時(shí)間節(jié)點(diǎn)，并充分考慮計(jì)劃的可操作性、靈活性和可控性。同時(shí)，應(yīng)及時(shí)跟蹤現(xiàn)場施工的實(shí)時(shí)動態(tài)，根據(jù)實(shí)際情況對總體進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整和完善。

3.2.2 進(jìn)場前準(zhǔn)備

承制單位在進(jìn)場施工前應(yīng)編制項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)方案并通過建設(shè)單位評審。施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)包括現(xiàn)場組織準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備、物資準(zhǔn)備等，涵蓋人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等各個(gè)方面。其中，現(xiàn)場組織準(zhǔn)備包括建立現(xiàn)場組織管理機(jī)構(gòu)，建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度，合理配備管理人員、技術(shù)人員，組織勞動力按需分批進(jìn)場；與建設(shè)單位進(jìn)行施工場地復(fù)測、完成交接手續(xù)，修建臨時(shí)設(shè)施、敷設(shè)臨時(shí)水電線路；辦理有關(guān)施工證件，合法合規(guī)開展施工。技術(shù)準(zhǔn)備包括組織技術(shù)人員進(jìn)行施工圖樣會審、理解設(shè)計(jì)意圖，制訂總體工藝流程和各分項(xiàng)工程施工方案；組織專業(yè)工長對各施工班組進(jìn)行技術(shù)交底，熟悉施工文件、作業(yè)指導(dǎo)書等，并進(jìn)行三級安全教育。物資準(zhǔn)備包括根據(jù)材料需用量計(jì)劃分批安排材料進(jìn)場，并進(jìn)行材料質(zhì)量、規(guī)格、數(shù)量驗(yàn)收；根據(jù)現(xiàn)場施工進(jìn)度調(diào)配施工機(jī)械機(jī)具，進(jìn)行分期、分批加工預(yù)制。

3.3 現(xiàn)場施工階段

3.3.1 分段施工

根據(jù)不同的施工作業(yè)面劃分施工段，現(xiàn)場進(jìn)行分段施工。實(shí)行分段施工能夠減少交叉施工，提高施工效率和施工進(jìn)度銜接的流暢性。例如，內(nèi)絕熱系統(tǒng)根據(jù)不同的鋼結(jié)構(gòu)部段制定相應(yīng)的施工文件，提前開展人員培訓(xùn)，部段通過驗(yàn)收后立即開展施工作業(yè)。

3.3.2 并行施工

為保證施工進(jìn)度，可以根據(jù)施工內(nèi)容的專業(yè)性劃分不同的施工班組，各班組在各自的施工作業(yè)面相對獨(dú)立地開展并行施工，并根據(jù)現(xiàn)場情況和進(jìn)度要求相互支持。例如，氣氮排出和清洗系統(tǒng)可以分為4個(gè)現(xiàn)場施工班組，分別負(fù)責(zé)室外排氣塔區(qū)域的設(shè)備安裝、室內(nèi)排氣管道和消聲器的安裝、室內(nèi)抽真空子系統(tǒng)的安裝以及清洗系統(tǒng)地溝內(nèi)管道的安裝，并根據(jù)施工進(jìn)度相互調(diào)配支援。

3.3.3 接口界面管理

各系統(tǒng)之間的接口界面管理是現(xiàn)場交叉施工管理的關(guān)鍵。清晰的接口界面劃分有利于施工單位編排進(jìn)度計(jì)劃，明確施工順序，避免窩工/返工。

在設(shè)計(jì)階段，各系統(tǒng)要互相核對任務(wù)書和施工圖樣，確保界面內(nèi)容清晰、接口條件準(zhǔn)確無誤。在施工前，施工單位要編制詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)并通過建設(shè)單位評審；建設(shè)單位組織各施工單位做好交叉施工交底，并就管控措施達(dá)成一致意見；接口前序施工單位完成施工后及時(shí)移交，后序施工單位及時(shí)做好驗(yàn)收工作，對各自的成品、半成品做好安全防護(hù)。

3.3.4 現(xiàn)場例會制度

建立現(xiàn)場例會制度，便于建設(shè)單位及各施工單位實(shí)時(shí)掌握施工動態(tài)，及時(shí)解決交叉施工產(chǎn)生的各種問題?，F(xiàn)場例會原則上由建設(shè)單位組織召開，各施工單位參加。施工單位負(fù)責(zé)匯報(bào)本期施工情況和下期施工計(jì)劃，建設(shè)單位負(fù)責(zé)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)交叉施工的進(jìn)度計(jì)劃和矛盾問題。施工單位可視具體情況申請召開專題會議，以協(xié)調(diào)解決專項(xiàng)問題。

在現(xiàn)場施工階段，除定時(shí)召開現(xiàn)場例會，還定期召開各施工單位現(xiàn)場負(fù)責(zé)人現(xiàn)場站會，大大提高了溝通效率，有效解決了交叉施工過程中的各種問題。

4 結(jié)語

通過對某大科學(xué)工程低溫系統(tǒng)現(xiàn)場交叉施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，基于項(xiàng)目管理的全周期，從前期策劃、施工準(zhǔn)備、現(xiàn)場施工三個(gè)階段提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。目前，該項(xiàng)目施工組織管理順暢高效，現(xiàn)場施工有序開展，保障了低溫系統(tǒng)建設(shè)的有序推進(jìn)。