張京偉，李獻軍，賈震江，王麗艷，周 華

(1. 中國能源建設(shè)集團廣東省電力設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510663；2.中國能建工程研究院海上風電研究所，廣東 廣州 510663)

0 引言

工程總承包(engineering procurement construction，EPC)建設(shè)模式實現(xiàn)了工程項目設(shè)計、采購、施工的一體化管理，具有業(yè)務(wù)一體化和管理專業(yè)化等顯著優(yōu)勢，有效提升了項目進度和成本績效，實現(xiàn)項目參建各方的共贏[1]。在“碳達峰、碳中和”目標引領(lǐng)下，我國海上風電總承包項目在2020年至2021年取得了快速發(fā)展。根據(jù)“十四五”期間沿海各省份海上風電發(fā)展規(guī)劃，未來5年的海上風電產(chǎn)業(yè)仍處于快速增長期[2]。

海上風電總承包項目具有設(shè)備交付一體化的特點，交付后立即組織施工，施工均采用大型機械船舶。海上風電項目施工成本費用較高，每天的船機成本可達百萬元以上。因此，要求設(shè)備交付必須滿足施工進度需求，避免施工資源浪費。目前，在我國海上風電項目建設(shè)快速推進過程中，風機、塔筒、鋼結(jié)構(gòu)加工等設(shè)備供應(yīng)鏈的產(chǎn)能尚不能完全滿足項目建設(shè)需要，在2020至2021年期間的“搶裝潮”中出現(xiàn)了持續(xù)的設(shè)備交付緊張情況，供應(yīng)鏈設(shè)備供應(yīng)緊張情況預(yù)計在“十四五”期間仍將持續(xù)[3]。為了保障項目進度可控、受控，保障項目按期投產(chǎn)，本文在分析海上風電項目主要設(shè)備情況的基礎(chǔ)上，總結(jié)海上風電總承包項目設(shè)備交付精細化管理的相關(guān)措施、管理要點和產(chǎn)生的效益。

1 精細化管理思想

精細化管理的主要思想是通過系統(tǒng)化分析實現(xiàn)全面管理和深度管控，提高管理水平。精細化管理產(chǎn)生于制造業(yè)，最早由豐田公司提出“管理從生產(chǎn)細化開始”，并通過不斷精細化，持續(xù)改進，提高專業(yè)化。梁建平[4]對比了中日兩國建筑施工企業(yè)精細化水平，發(fā)現(xiàn)以日本的鹿島、熊谷組等為代表的大型工程公司的項目精細化管理水平明顯高于同期(2010年)我國的特大型建筑工程企業(yè)水平，精細化水平是影響兩國企業(yè)人均營收、利潤率高低的重要因素；羅洋[5]在2010年將精細化管理的思想與工程項目結(jié)合，提出了精細化工程項目管理具有重要的工程應(yīng)用價值。張妍君[6]在2016年對精細化管理在電力EPC總承包項目中采購管理環(huán)節(jié)的應(yīng)用進行了研究，從采購計劃制定、供應(yīng)商管理、物資采購、現(xiàn)場交付和采購后評價這5個環(huán)節(jié)進行了討論和分析。總體而言，精細化管理對工程項目是一種通過系統(tǒng)化、深入化、精細化的工作，減少工程的不確定性，實現(xiàn)過程在控可控的管理方法。

海上風電項目的施工路徑明確、唯一，且船機費用高，對設(shè)備交付的可控性要求非常高，精細化設(shè)備交付對項目進度管理、成本控制均具有重大意義。劉慶輝[7]等對海上風電的安全管理進行了研究，官嫣嫣[8]等對海上風電項目的計劃管理進行了研究，元國凱[3]等對以設(shè)計為龍頭的海上風電總承包項目管理優(yōu)勢進行了研究。對海上風電項目采購設(shè)備交付管理目前尚未有文獻進行系統(tǒng)研究。本文基于多個海上風電總承包項目的實際執(zhí)行情況，總結(jié)和研究海上風電設(shè)備交付精細化管理需要采取的保障措施和管理要點。

2 海上風電項目主要設(shè)備

在海上風電項目中，風機、塔筒及風機基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)(如樁基、導(dǎo)管架、套籠等)、海底電纜、海上升壓站電氣設(shè)備是影響項目進度的關(guān)鍵性設(shè)備，對項目整體的工期實現(xiàn)有著決定性影響。海上風電項目設(shè)備交付的精細化管理，需要交付管理人員了解設(shè)備的功能特點及生產(chǎn)工藝。本文重點總結(jié)對施工進度有重要影響的風機設(shè)備、塔筒設(shè)備、風機基礎(chǔ)的生產(chǎn)工藝特點。

2.1 風機設(shè)備

風機設(shè)備作為海上風電項目的核心設(shè)備，風機設(shè)備的交付進度直接影響整個項目的施工進度。風機設(shè)備由風機廠負責設(shè)計、大部件采購、設(shè)備成套和試驗。風機設(shè)備的主要大部件包括主軸承、齒輪箱、鑄件(輪轂、彎頭或機艙架)、發(fā)電機、偏航及機艙系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、變流系統(tǒng)和葉片等。根據(jù)不同的技術(shù)路線，風機分為直驅(qū)機型、半直驅(qū)機型和雙饋機型。

制約風機裝配速度主要因素包括大部件到貨進度、車間場地、裝配工人數(shù)量和裝配工人熟練程度。以半直驅(qū)機型為例，總結(jié)風機系統(tǒng)、總裝和出廠測試，以及裝配工藝所需時間如圖1所示。

圖1 風機生產(chǎn)工藝流程圖

1)輪轂系統(tǒng)：輪轂是風機連接葉片的前端部分，是獲得風能并傳遞給傳動鏈的關(guān)鍵系統(tǒng)。輪轂系統(tǒng)在車間裝配，裝配工期約6～8 d。

2)偏航及機艙系統(tǒng)：偏航及機艙系統(tǒng)是風機實現(xiàn)獲取最大風能，迎風調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。主要由偏航軸承、偏航驅(qū)動、機艙彎頭、液壓潤滑冷卻系統(tǒng)等組成。偏航及機艙裝配需要5 d左右。

3)傳動鏈系統(tǒng)：傳動鏈系統(tǒng)是實現(xiàn)風能轉(zhuǎn)化為電能的傳動系統(tǒng)，處于輪轂系統(tǒng)和機艙系統(tǒng)中間位置，由齒輪箱(含風輪鎖定法蘭、主軸軸承)、發(fā)電機、高速軸聯(lián)軸器等組成，一般組裝需要7 d左右。

4)風機總裝：風機的輪轂系統(tǒng)、偏航及機艙系統(tǒng)、傳動鏈系統(tǒng)可以分別同時組裝，完成后進行總裝成套形成風機主機。風機總裝一般需要2 d左右，其中，輪轂系統(tǒng)單獨出廠測試和發(fā)貨。

5)出廠測試：風機生產(chǎn)裝配完成后進行輪轂靜調(diào)、主機靜調(diào)、整機聯(lián)調(diào)和全功率試驗等一系列性能試驗，一般需要2 d。

2.2 塔筒設(shè)備

塔筒是風力發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵支撐部件，是連接風機的重要部件，承受了風力作用在葉片上的推力、扭矩、彎矩、陀螺力矩、電機的震動及受力變化時的擺動。一般由3～5段直筒或圓錐筒通過高強螺栓將兩端的法蘭連接組成。塔筒設(shè)備生產(chǎn)主要由具有資質(zhì)和能力的鋼結(jié)構(gòu)制造單位，采購鋼板、法蘭、塔筒內(nèi)附件(生根件、橋架、鍍鋅件、螺栓、爬梯)、油漆等，在工廠內(nèi)制造，并完成塔筒內(nèi)電氣設(shè)備的安裝和試驗。塔筒生產(chǎn)工藝流程主要環(huán)節(jié)為：鋼板下料→坡口→卷圓→縱焊→回圓→組對→環(huán)焊→內(nèi)附件及門框焊接→黑塔驗收→噴砂→防腐→安裝塔筒內(nèi)鍍鋅件及電氣設(shè)備→電氣試驗→發(fā)運檢查，如圖2所示。按照常規(guī)4段塔筒，每套40張鋼板左右，正常單套塔筒生產(chǎn)工期在30～45 d，根據(jù)工廠機械條件及工人生產(chǎn)熟練程度略有不同。

圖2 塔筒生產(chǎn)工藝流程圖

2.3 風機基礎(chǔ)

海上風電風機基礎(chǔ)常規(guī)形式有單樁、導(dǎo)管架、高樁承臺，除此之外目前在三峽沙扒、南網(wǎng)桂山項目中少量使用了吸力筒基礎(chǔ)，三峽陽江沙扒項目中首次使用了漂浮式基礎(chǔ)。其中單樁式基礎(chǔ)、導(dǎo)管架基礎(chǔ)由于實現(xiàn)工廠化加工，吊裝方便工期可控，結(jié)合我國沿海海域地質(zhì)條件，成為海上風電場普遍采用的基礎(chǔ)形式[9]。單樁式基礎(chǔ)由鋼制圓管構(gòu)成，鋼板壁厚一般為45～80 mm，直徑一般為4.5～8.0 m，上部有與塔筒用大直徑同尺寸法蘭片連接[10]。導(dǎo)管架基礎(chǔ)主要由鋼結(jié)構(gòu)組合焊接，通過與固定于海底的鋼管樁(一般是3根及以上)之間連接形成整體后，為風機及塔筒提供基礎(chǔ)載荷的平臺，導(dǎo)管架上部同樣用大直徑同尺寸法蘭片連接。鋼結(jié)構(gòu)類的生產(chǎn)工藝根據(jù)形式不同、工廠機械、廠房條件等不同而不同。洪春用[11]等，陳小夏[12]等對導(dǎo)管架及單樁生產(chǎn)工藝進行了具體研究。

3 設(shè)備交付精細化管理保障措施

3.1 組織措施

海上風電項目設(shè)備的生產(chǎn)交付管理是一項系統(tǒng)性工程，為實現(xiàn)交付進度的在控、可控，在項目執(zhí)行過程中，需要建立交付管理團隊。交付管理團隊設(shè)立1名總負責人，按設(shè)備類型配備一定數(shù)量的設(shè)備催交工程師，分散到各生產(chǎn)廠家，具體的組織機構(gòu)如圖3所示。

圖3 交付管理組織機構(gòu)圖

在項目執(zhí)行過程中，根據(jù)項目的緊急程度及關(guān)鍵問題，向關(guān)鍵的上游大部件供應(yīng)商臨時性派出管理人員。

3.2 管理措施

駐廠催交工程師在工廠生產(chǎn)過程要實現(xiàn)緊密的跟蹤，細化管理顆粒度，動態(tài)盤點生產(chǎn)材料到貨計劃、生產(chǎn)進度及庫存情況，對生產(chǎn)進度實現(xiàn)日報制度，對重點風險采用風險提示單或者備忘錄形式，為團隊負責人提供真實、有效的信息，同時做好風險預(yù)警，重點問題及時反饋負責人及項目部。

與傳統(tǒng)電力項目不同，海上風電項目主機、塔筒和基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)等設(shè)備具有單臺套、多批次交貨等特點，大型海上風電項目設(shè)備交付的持續(xù)時間甚至長達12個月。根據(jù)前期多個項目的實踐情況，影響風機等主要設(shè)備交付的因素多，信息源繁雜，因此，有必要建立專門的制度，實現(xiàn)多層面、定期、持續(xù)性地與工廠的溝通。交付管理負責人，需要針對駐廠催交工程師從一線反饋的問題，制度性地與風機廠交付項目經(jīng)理進行持續(xù)對接，滾動溝通和解決一線反饋的問題。在溝通過程中，交付負責人需要重點關(guān)注未來2～3個月影響交付的關(guān)鍵問題，及早發(fā)現(xiàn)風險，提早采取措施。

對于設(shè)備數(shù)量多、交付周期要求短的項目，在采買策劃階段可以統(tǒng)籌考慮設(shè)置多個標段，形成多個供應(yīng)商同期競爭的關(guān)系，并根據(jù)項目生產(chǎn)組織情況調(diào)節(jié)合同供貨數(shù)量，進行獎勵或者懲罰。

3.3 技術(shù)措施

在項目實施過程中，信息源多、信息量大，需要采取部分技術(shù)措施，實現(xiàn)信息管理的有效性、準確性。例如，每日的催交信息反饋，可以采用統(tǒng)一的水印相機，利用信息化系統(tǒng)或者微信群實現(xiàn)反饋信息標準化，并采用甘特圖等更加直觀的方式進行催交過程管理。

4 設(shè)備交付精細化管理要點

設(shè)備材料交付管理工作的主要目的是實現(xiàn)設(shè)備材料按時交付到現(xiàn)場，滿足施工安裝、吊裝進度，以確保項目整體工期節(jié)點的實現(xiàn)。海上風電項目設(shè)備交付是一項系統(tǒng)性、周期長、復(fù)雜度高的項目管理工作，需要抓住管理要點，解決關(guān)鍵問題，推動項目設(shè)備的順利交付。以下分述主要管理要點。

1)分包合同簽訂后主動管理推動外購設(shè)備、材料的訂貨

海上風電項目屬于重資產(chǎn)、高風險、運營期長的能源項目，為確保項目的質(zhì)量，建設(shè)方在EPC合同中對主要的設(shè)備都有外購件品牌的約定。如風機設(shè)備，一般對發(fā)電機、主軸承、鑄件、齒輪箱、偏航系統(tǒng)等均有名單要求。但是各個風機供應(yīng)商在設(shè)計和大部件選擇時，出于多種原因，會出現(xiàn)一定的偏差。如果外購的大部件無法達成共識，將會對項目的推動造成嚴重的影響。作為EPC總承包方在分包合同簽訂后，需要根據(jù)合同條款及項目進度等因素，主動、深度管理，推動各方達成共識，盡快確定大部件品牌，盡快促成外購件合同的簽訂，落實生產(chǎn)。避免外購件不確定，影響首臺風機的生產(chǎn)進度。

對于塔筒、風機基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)，EPC合同一般對鋼板及法蘭都有名單要求。分包合同簽訂后，需要及時落實提供備料圖及施工圖，為鋼板、法蘭的訂貨備料創(chuàng)造條件。同時由塔筒供貨商負責采購的塔內(nèi)黑件、鍍鋅件和橋架等等，項目駐廠催交工程師要主動管理，要求塔筒供貨商盡快招標并簽訂其上游的分包合同，為后續(xù)生產(chǎn)做好準備。交付管理工作一定要深入一線，對重點關(guān)鍵設(shè)備的上游二級分包方甚至三級分包方實施調(diào)研，確定其上游供應(yīng)商確實有能力在合同要求的交貨期交貨，避免在后續(xù)對項目的執(zhí)行造成影響。

2)在生產(chǎn)準備階段關(guān)注上游大部件生產(chǎn)，確保設(shè)備材料的齊套性

外購設(shè)備材料的齊套性是生產(chǎn)準備階段影響進度的重點問題，也是設(shè)備交付管理工作需要重點關(guān)注的問題。對于風機設(shè)備生產(chǎn)，主要關(guān)注各大部件的排產(chǎn)、生產(chǎn)情況，是否能夠按照風機裝配的順序提前到達工廠做好準備。對于塔筒、鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等，由于采用鋼板的厚度不同，如塔筒底端多采用60～80 mm的鋼板，頂部采用30～40 mm的鋼板，經(jīng)常分批次軋鋼和發(fā)貨，甚至分多個鋼鐵基地發(fā)貨，需要關(guān)注各種類的鋼板、法蘭是否能夠齊套到達工廠，是否影響車間塔筒的連續(xù)組對，是否影響車間的連續(xù)生產(chǎn)。在執(zhí)行的多個項目中，出現(xiàn)過由于鋼板到貨缺一個型號，導(dǎo)致塔筒無法組對，無法齊套生產(chǎn)和發(fā)貨。在最近2年的“搶裝潮”期間，風機生產(chǎn)過程由于上游供應(yīng)商的產(chǎn)能擴張不及時或者其他原因，不同階段出現(xiàn)過齒輪箱、偏航變槳、彎頭、輪轂等缺貨的情況，影響風機的整套組裝效率和節(jié)奏。以上問題的出現(xiàn)，主要是由于提前策劃的不足、風險控制的不足。因此，在設(shè)備交付管理過程中，要穿透式管理，要關(guān)注外購的上游設(shè)備、材料、大部件的生產(chǎn)情況及影響因素，針對短板問題及時與工廠及上游供應(yīng)商協(xié)調(diào)解決。海上風電項目設(shè)備生產(chǎn)及上游設(shè)備生產(chǎn)過程中需要關(guān)注的重點問題見表1所列。

表1 海上風電項目設(shè)備生產(chǎn)需要關(guān)注的重點問題

3)在生產(chǎn)階段注重工序之間的產(chǎn)能銜接

在風機塔筒、單樁或?qū)Ч芗?、海上升壓站等設(shè)備的生產(chǎn)階段，駐廠催交工程師要關(guān)注工廠的生產(chǎn)計劃安排，針對工廠的產(chǎn)能、場地及工機具等情況，工廠的各個工序的安排是否合理，能否充分發(fā)揮該廠的產(chǎn)能，能否按照合同的交貨時間要求完工。以塔筒生產(chǎn)為例：一天能下料多少張鋼板，卷制和校圓多少張鋼板，組對和焊接是否能跟隨前面的產(chǎn)量，如果每一個工序都能分配合理，生產(chǎn)廠家不因為其中一道工序的安排不足造成窩工，那么該生產(chǎn)計劃安排就比較合理，工序之間的銜接就比較順暢，否則就要針對關(guān)鍵工序，與生產(chǎn)廠家協(xié)商增加資源投入。

4)在發(fā)貨階段做好出廠檢查及船期安排

在設(shè)備發(fā)貨前必須做好出廠前的檢查，核對發(fā)貨設(shè)備是否與現(xiàn)場吊裝機位匹配，發(fā)貨的工裝工具及配件是否與現(xiàn)場要求相符，同時需要對海運的綁扎情況進行檢查，避免因為吊裝、綁扎及運輸?shù)仍驅(qū)е略O(shè)備損壞。海上風電設(shè)備在海上安裝完成后，海上消缺工作成本高、難度大、危險因素多，因此，要盡可能將問題在陸上檢查、處理完成后再發(fā)運。

海上風電項目的設(shè)備基本都是超大超重件，在設(shè)備發(fā)運前對運輸船機的安排要重點關(guān)注和協(xié)調(diào)。特別是在連續(xù)施工階段，應(yīng)詳細安排好設(shè)備運輸船機，連續(xù)供貨到施工現(xiàn)場，以保障現(xiàn)場施工，過程中做好策劃和對接。

5 設(shè)備交付精細化管理產(chǎn)生的效益

海上風電總承包項目設(shè)備精細化交付管理產(chǎn)生的效益主要包括以下3個方面：

1)實現(xiàn)項目進度可控，提升項目履約能力

項目進度目標是項目建設(shè)的核心目標，也是EPC總承包商履約盡責、實現(xiàn)項目管理的核心目標。精細化交付管理是根據(jù)項目工期目標及三級設(shè)備交付計劃，通過系統(tǒng)化的管理，深入到生產(chǎn)制造過程中，提前發(fā)現(xiàn)重點、難點問題，把項目風險處理時間前移，實現(xiàn)項目交付進度的可控在控，實現(xiàn)船機資源的有效利用，實現(xiàn)整體工期目標的可控受控。在海上風電項目執(zhí)行過程中，設(shè)備交付是除船機因素以外，保障項目工期的關(guān)鍵因素，同時交付的工作量大、影響因素多、涉及面廣，精細化交付管理能夠?qū)崿F(xiàn)對項目進度的最大保障。通過多個項目的執(zhí)行總結(jié)，精細化交付管理是實現(xiàn)緊急項目進度保障的有效措施。

2)保障項目連續(xù)施工，節(jié)約高額船機費用

對于海上風電項目投資金額大，海上施工的關(guān)鍵線路單一且明確，施工期平均投入的船機及管理費用成本達到200～350萬元。其中，按照每3 d吊裝1臺風機，每2 d安裝1臺基礎(chǔ)，吊裝風機600萬元/臺，基礎(chǔ)施工700萬元/臺等數(shù)據(jù)測算。“搶裝潮”期間的船機施工成本風機吊裝及基礎(chǔ)施工均達到1 500萬元/臺，每日的船機產(chǎn)值達到500萬元以上。同時，有效控制海上主體工程進度將有利于整體項目工期控制，避免沒能達到EPC合同工期目標而產(chǎn)生高額罰款。通過精細化交付管理，實現(xiàn)進度可控，更是實現(xiàn)了成本效益的有效控制。與項目工期及船機窩工可能產(chǎn)生的高額索賠相比，精細化交付管理過程投入的人力資源、差旅費等成本非常少，投入產(chǎn)出比較高。

3)深度參與設(shè)備管理，有效控制設(shè)備質(zhì)量

在精細化設(shè)備交付管理過程中，管理的顆粒度更細，深度參與一級、二級甚至三級供應(yīng)商的生產(chǎn)過程，對生產(chǎn)過程的深度參與，從管理上更有效地控制每個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)質(zhì)量，確保了最終生產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量，這對于海上風電項目尤為重要，確保在海上風電項目的質(zhì)量對提升整個風電廠生命周期內(nèi)發(fā)電效率及收益具有重要意義。

4)通過精細化管理，推動項目管理專業(yè)化建設(shè)

精細化并不是所有管理的目的，但是海上風電項目交付管理方面，通過交付精細化管理對海上風電項目執(zhí)行可以創(chuàng)造積極的管理效益，需要通過精細化管理提升項目管理專業(yè)化水平。在2021年的“搶裝潮”過程中及目前正在執(zhí)行的海上風電總承包項目中，通過精細化的交付管理工作，有效提升了項目交付管理的專業(yè)化水平，提升了總承包項目交付業(yè)務(wù)組織和管理能力。

6 結(jié)論

海上風電總承包項目設(shè)備交付精細化管理為整個項目的進度保障、成本控制、產(chǎn)品質(zhì)量提升及項目管理專業(yè)化提供有力支撐，具有重大的現(xiàn)實意義。本文總結(jié)和研究了直接影響海上風電項目建設(shè)的設(shè)備交付管理工作，取得的主要結(jié)論如下：

1)海上風電總承包項目設(shè)備交付精細化管理的前提是研究和熟悉設(shè)備的生產(chǎn)加工工藝；

2)設(shè)備精細化交付管理是一項系統(tǒng)工程，需要聯(lián)合采取組織措施、管理措施和技術(shù)措施協(xié)同保障交付；

3)設(shè)備交付精細化管理過程中，要把握關(guān)鍵節(jié)點推動關(guān)鍵問題解決，重點關(guān)注上游材料、大部件的生產(chǎn)供貨。

目前，海上風電項目建設(shè)逐步延伸到深水區(qū)，風機容量更大，海纜輸送距離更遠，輸送電壓等級更高，并采用高難度的漂浮式基礎(chǔ)，海上風電總承包項目設(shè)備交付管理過程中也會出現(xiàn)一些新特點，后續(xù)將結(jié)合新的發(fā)展趨勢做進一步的總結(jié)研究，持續(xù)提高海上風電項目建設(shè)水平。