石磊

[上海振華重工（集團）股份有限公司長興分公司工藝數字化部，上海201913]

0 引言

在國際集裝箱運輸行業(yè)中，大型與超大型集裝箱運輸船舶已占主導地位。隨著船舶大型化發(fā)展趨勢，裝卸集裝箱的岸橋也在日益增大。特別是整機的重量與高度都在不斷增加，其總裝階段對起重設備的要求也同步擴大。岸橋結構形式基本一致，最終總裝模式均是利用大型起重設備，按自下而上的順序將各構件吊裝成整體。不同的總裝模式各有優(yōu)劣。該研究重點分析研究了大訂單量、大型化岸橋總裝模式優(yōu)化方案。

1 岸橋總裝技術現(xiàn)狀與發(fā)展突破口

當前，岸橋總裝使用占比最高的當屬浮吊總裝模式，其優(yōu)缺點十分明顯。

優(yōu)勢：浮吊由拖輪拖行，不受行走軌道長度影響，作業(yè)區(qū)域廣，可在多個碼頭作業(yè)，岸橋原地總裝后，無須過駁。不受地形影響，浮吊移位靈活，吊裝產品種類豐富。

劣勢：常規(guī)浮吊需拖輪配合，作業(yè)班組超20 人，使用柴油發(fā)電機作為動力源，能耗高。浮吊臨水作業(yè)，受大風、浪涌影響，作業(yè)安全性和時效性比不上門機和龍門吊。

同時，受潮汐影響，作業(yè)不連續(xù)、工作效率低下。臂架長度有限，待吊裝構件必須臨近駁岸邊，對碼頭岸線長度要求高。碼頭駁岸用地審批困難，基建投資費用巨大。

門機應用于港口裝卸已有百年歷史，相較其他總裝方式，其軌距大，行走機構長，輪壓小，行走速度快；設備造價低廉，安裝方便，工作安全可靠、能耗低。再加上外形美觀、性能卓越、維修方便、自重輕、投資小，是大規(guī)模總裝岸橋的理想機型[1]。

2 門機總裝岸橋流水線實施方案

2.1 主要設計思路

經過多年實踐應用，門機總裝岸橋技術已得到了充分的發(fā)展和改進。受汽車制造業(yè)的啟發(fā)，岸橋總裝也經過了初步的流水線化嘗試。按照工序流程，合理地布置工位，靈活運用門機設備的起重能力，可以最大化發(fā)揮門機產能，降本增效。

2.2 主要設計方案

2.2.1 用途與設計思路

大型門機主要用作岸橋總裝時各部件吊裝使用，包括但不限于構件移位、翻身、抬高、總裝等，見圖1。根據門機起吊能力，單臺岸橋吊裝耗時85h，兩臺門機配合作業(yè)，以單機每天平均作業(yè)時長12h 為宜，雙機月工作時長720h。折合月總裝8.5 臺門機，取月總裝8 臺，總需時680h，符合門機實際作業(yè)時長。

圖1 門機抬吊圖

2.2.2 起重參數選擇

據統(tǒng)計，受岸橋大型化發(fā)展趨勢影響，岸橋構件最大吊重1500t，最大吊高超100m。門機設計主要吊載參數：主鉤起升高度為115m，單機額定起升重量為1000t，對應幅度為20～30m。副鉤起升高度為115m，額定起升重量為280t，幅度為25～75m。此外，主鉤幅度在35m 時，單機額定起升重量為825t，雙機抬吊工況下，最大吊重為1320t。

2.2.3 技術特性

選用1000t 門機，起升高，吊重大，作業(yè)范圍內可涵蓋4 套總裝工位。根據近三年總裝岸橋的參數分析，擬建1000t 門機性能可覆蓋98%吊裝需求。2 臺門機既可單獨吊裝，又可組合作業(yè)，靈活性強、效率高，更能形成以總裝線為主，周邊倉儲、制造、裝配、涂裝相配套的生產布局，可適應大訂單量的生產需求[2]。

2.3 生產線布局

完整的吊裝作業(yè)過程應包括：確定吊裝方案—構件設置吊點—吊索具掛鉤—構件起吊—構件定位—構件固定（焊接或栓接）—起重機松鉤脫離，多個零部件共同組裝成一臺完整的設備。為了最大程度地利用門機起重能力，按作業(yè)類型區(qū)分，門機生產線分成南北兩個區(qū)域。北區(qū)為低空作業(yè)區(qū)，長度340m，主要完成前后大梁部裝、梯形架部裝、前后大梁抬高、左右側門框拼裝工作。各工位布置上完全獨立，施工作業(yè)互不干擾，通過門機有機結合，確保節(jié)拍化生產。

南區(qū)為高空作業(yè)區(qū)，長度360m，主要完成門框總裝、前后大梁總裝以及門框與整機過駁工作。通過工序完工后拉動式移動，實現(xiàn)門機滿負荷吊裝作業(yè)，確保門機資源不閑置。具體工位布置見圖2 和圖3。

圖2 低空作業(yè)區(qū)布局圖

圖3 高空作業(yè)區(qū)布局圖

該布局方式可以有效利用2 臺門機起重能力，單機吊載能力不足時，方便雙機抬吊。門機吊載后，構件沿軌道單邊運行，軌道另一側常規(guī)部裝作業(yè)不受影響，場地使用效率高。主要工位情況如下：

第一，門框拼裝工位：包含6 臺機門框位置。負責門框拼裝，包含門框梯子平臺、電梯、電氣附屬件安裝。

第二，前后大梁部裝工位：包含4 臺機前后大梁部裝位置，負責前后大梁部裝，包含梯形架組件吊裝、機房組件吊裝、梯子平臺安裝及滑輪、電氣附屬件等安裝工作。

第三，前后大梁抬高工位：包含4 臺機前后大梁部裝位置，負責前后大梁對接、鋼絲繩穿接、機構精排、小車架吊裝等工作。

第四，門框總裝工位：包含4 臺機前后大梁部裝位置，負責行走排裝、下橫梁吊裝、門框吊裝等工作。

第五，前后大梁總裝工位：包含4 臺機前后大梁吊裝位置，負責前后大梁吊裝工作。

3 生產線規(guī)劃產能目標

根據門機生產線場地布置情況，計劃配置2 臺1000t 門機及相關基礎設施，目標產能總裝8 臺岸橋/月。

3.1 生產線節(jié)拍與產能

門機總裝岸橋生產線升級改造后，門機起重量和起升高度可滿足3E+岸橋總裝需要。各工位周期及產能見表1。

表1 岸橋總裝生產線產能分析

3.2 預期效果

通過對工序分解，主要工序都調整為15 天/輪，可以有效防止工位間等待和完工構件的積壓。避免了節(jié)拍不一致引起的無效移動，減少物流浪費。生產線理論最大產能達8 臺/月，年產量為96 臺，按2021年市場體量測算，該總裝生產線可完成全部市場份額的37%[3]。

3.3 經濟效益

1000t 門機建成后將是全世界范圍內領先的全回轉移動式門座起重機，投產后門機的經濟性優(yōu)勢可得到充分發(fā)揮。經測算，常規(guī)岸橋采用門機總裝相對浮吊減少生產成本39 萬元/臺。按每月8 臺總裝產能計算，年度減少吊裝成本39 萬元/臺×8 臺/月×12 月=3744 萬元。1#門機生產線改造成本：基建投入4000萬，設備投入1.2 億元（6 千萬元×2 臺），合計約1.6 億元，投產后4.3 年收回成本[4]。

3.4 社會效益

3.4.1 安全生產的需要

浮吊從事吊裝作業(yè)時，涉及人員多、工種多，更有一半的高潮位出現(xiàn)在夜間；亮度不足、臨水作業(yè)、浪涌起伏三者都存在安全隱患。龍門吊作業(yè)時，整個跨距范圍內都處于傾覆危險區(qū)，安全防范區(qū)域大。相較于前兩種方式，門機可以有效縮小作業(yè)區(qū)域，改善總裝作業(yè)工序安全環(huán)境，提升安全監(jiān)管效率[5]。

3.4.2 公司核心競爭力提升的需要

擬升級的門機生產線為全世界范圍內最大的專業(yè)化門機總裝岸橋生產線，屬于在現(xiàn)有成熟技術模式下的工業(yè)工程優(yōu)化，產線將增加公司陸地總裝能力，加大公司競爭力。

4 結語

裝備制造行業(yè)為國民經濟和國防建設提供生產技術裝備，是制造業(yè)的核心組成部分，也是國家工業(yè)發(fā)展的基石所在。一個國家裝備制造業(yè)的強大與否，關乎該國的綜合實力、制造業(yè)的國際競爭力。1000t門機將開啟國內超大、特重型門座起重機的新高度，引領市場在重裝設備制造、安裝的發(fā)展方向，門機總裝岸橋生產線規(guī)劃產能96 臺/年，滿足1/3 的市場需求。與浮吊相比，門機總裝更符合環(huán)保發(fā)展與安全作業(yè)要求，具有一定的社會及經濟價值。