船舶電氣設計中敷線圖及六面體研究

高春曉，鄒智曦，姚 剛

（舟山中遠海運重工有限公司，浙江 舟山 316131）

0 引言

任何行業想將工程做好并達到預期效果，過程控制都不可或缺[1]，船舶設計也是一樣。設計人員通過精準建模、繪制并下發滿足現場需求的圖紙，指導現場工人進行施工，圖紙的質量直接決定了現場施工進度。設計的終極目標就是提高生產效率、提高造船質量、加速造船進程。其中，電氣設計中最重要最核心的環節就是電纜敷設和設備安裝，現場施工中所有環節都是圍繞電纜敷設和設備安裝而進行。在電纜敷設和設備安裝上下功夫，在設計源頭上通過一系列舉措的改進優化，可以提高工區的識圖及施工效率，從而提高施工質量、縮短工期、節約造船成本。

1 船舶電氣生產設計圖紙的簡要介紹

傳統的船舶電氣生產設計圖紙主要包括電纜支撐件制作圖以及電氣設備支架制作圖、電氣設備及鐵舾裝件安裝圖。制作圖是電纜支撐件和設備支架的制作細節詳圖，安裝圖是電氣設備、電纜支撐件、設備支架等圍繞電氣安裝過程中的定位及尺寸詳圖。本文討論電氣設備及鐵舾裝件安裝圖的優化簡化過程。

電氣專業下發的傳統的生產設計安裝圖紙（電氣設備及鐵舾裝件安裝圖）如圖1所示，以船體俯視圖為背景（通常是俯視圖，特殊情況下可以是仰視圖和側視圖）下，按照一定標準比例下的所有工序的施工信息，包括電纜支撐件、電氣設備底座、電氣設備、電纜節點名稱代號以及包括焊接件尺寸的定位、貫通件的開孔和封堵形式等信息，涵蓋舾裝件安裝、電纜拉放、設備安裝的所有信息。此圖設計的初衷是施工部門拿著一張圖紙就可以完成電氣部分施工全套流程，包括先行工區的分段預裝、后行工區的設備安裝及電纜拉放、質量部門對施工質量的檢驗、以及船東船檢對各個工序的報驗。

圖1 傳統的電氣生產設計安裝圖

在常規船舶的建造過程中，此圖發揮了重大作用，但是近年來隨著船舶自動化程度越來越高，電氣設備、電纜以及舾裝件量越來越多，傳統圖紙的缺點也明顯暴露出來。圖紙上信息過于密集對于缺少培訓的新工人來說識圖難度較大，例如在分段預裝階段只需要完成鐵舾裝件的安裝，電纜節點、電氣設備的相關信息對于工人而言并不需要查看。進行某個單一工種時需要篩選過濾的信息太多，工人容易產生諸多負面情緒，且在室外復雜惡劣的施工條件下，無關信息太多容易導致工人誤判造成施工錯誤。信息太多同樣導致圖紙幅面太大，由于圖幅和字高相互限制，字體太小打印不夠清楚、放大又會導致圖紙幅面太大不方便攜帶和查看。為了更好地指導現場施工，與設計相關專業以及后行施工部門的研討，對電氣專業下發的安裝圖進行了優化升級。

2 對電氣安裝圖的改進過程

2.1 增加敷線圖

通過深入現場實地調研并進行研討，充分考慮到現場生產需要，根據現場的分段預裝要求，給先行施工部門的分段預裝工序下發鐵舾裝件安裝圖，工人只需要按照圖紙上的焊接件規格及尺寸進行鐵舾裝件的定位安裝。同理，鐵舾裝件安裝圖對后行施工部門不具有施工指導作用，僅僅供參考使用，相比較而言，后行部門需要的是設備布置、電纜拉放以及電纜接線相關的生產圖紙。

綜合考慮以上施工部門訴求，并結合設計實際，將電氣設備及鐵舾件安裝圖拆分為鐵舾裝件安裝圖與敷線圖。

鐵舾裝件安裝圖是在傳統的安裝圖的基礎上，剔除電氣設備、電纜節點等信息，幅面上保留了船體背景剖圖的主視圖及側視圖，以及對先行施工階段需要預裝的焊接件（包括電纜托架、扁鐵、貫通件、設備底座）進行主視圖標注定位，有必要的情況下進行剖視圖詳解，并對安裝過程中需要特殊注意的工藝進行配圖標注或者文字說明且對施工部門下發指導工藝文件。優化升級后的鐵舾裝件安裝圖，如圖2所示。

圖2 鐵舾裝件安裝圖

整體來看，優化后的鐵舾件安裝圖幅面整潔清晰，傳統圖紙上信息密集繁多的情況得到了改善。為了便于現場識圖，放大字體也不會導致幅面錯亂擁擠，焊接件的規格型號以及尺寸定位信息一目了然，剖視圖符號以及開孔標記等信息也比較明朗，不需要花費很多時間查找施工信息，減少了工人的識圖時間，在一定程度上避免現場施工差錯，提高了現場施工效率以及施工質量。

敷線圖中，船體結構背景中的板縫線、小梁、板厚方向、扶強材等細節信息完全不需要體現。和鐵舾裝件安裝圖一樣，通常采用俯視圖的方式（必要時也可以是仰視圖、側視圖），以船體外輪廓及其艙壁、內裝壁板、天花板為背景，通過僅保留后行電裝施工需要的設備、電纜相關信息，使得圖紙在幅面信息最清潔的情況下，將信息表述得最為詳盡。

考慮到現場拉放電纜的要求以及設備安裝的要求，將敷線圖分成：第一部分是電氣設備及節點示意圖，如圖3所示；第二部分是主干電纜以及主干節點走向圖，如圖4所示。

圖3 電氣設備及節點示意圖

圖4 主干電纜以及主干節點走向圖

為方便現場敷設電纜[2]，電氣設備及節點示意圖中的電纜綁扎件（托架、扁鐵、穿艙件等）使用粗實線表示，目的是用粗實線清晰地代表電纜走向。在粗實線旁做好標注，如主干電纜，可以明確此處是該區域的主干托架，而標注的動力電纜、信號電纜、B路廣播、本安電纜、網絡電纜、變頻電纜等信息可以判斷出此處為分支路徑，分支的電纜具體形式是什么。電纜類型的標注可以提醒工人在拉放電纜時注意不同類型電纜的分開敷設，并嚴格按照對應的扁鐵拉放電纜。設計人員按照建模實際情況標注電纜節點以及電氣設備的位置信息，工人施工時根據圖紙信息可以很清楚地找到對應節點所在的焊接件，完成電纜的拉放以及設備定位并完成相應工序的作業。整個圖面清晰簡潔，后行部門施工需要的信息一目了然。按照圖上信息查找節點即可完成電纜的拉放，同時根據此圖上設備的信息可以完成天花板、內裝板以及機械處所設備的定位安裝。

施工部門參照主干電纜以及主干節點走向圖，通過主干電纜的布置情況，提前做好電纜敷設規劃，并根據焊接件規格、腿高、轉彎、起伏等情況提前預判電纜量的多少以及某一處電纜拉放中會遇到的難題（包括轉彎半徑、電纜過渡等情況），通過現場巡檢發現，簡潔整齊的幅面可以方便現場施工人員做備注，以及施工人員對圖紙給予正面反饋。此項圖紙升級措施可以更好地方便設計指導現場，加快現場施工進度。

綜上可以看出，專門為分段預裝下發的舾裝件安裝圖，省去了電氣設備及電纜節點相關信息，極大地減少了施工部門的識圖時間。專門為后行電裝施工下發的敷線圖幅面干凈整潔、信息清晰明了、工序實用性強，施工效率得到了提高。圖紙的優化升級措施對于加速造船標準化進程具有里程碑意義。

隨著船舶設計技術的不斷進步，電氣設備布置的精細程度越來越高[3]。雖然電裝設計下發了電氣安裝標準慣例，對每個設備在不同區域的安裝高度有明確的標注，但是現場往往也會出現艙壁上設備如電源插座、網絡插座、電話接線盒、電視插座施工不均勻不統一導致換板，尤其是類似的房間設備布置不一致（高度、順序、間距）等情況出現。而且不熟練的工人不能準確地掌握設備安裝高度，會出現施工錯誤的情況。同樣，由于船東的個性化要求，某些特殊房間如船東辦公室、輪機長辦公室、甲板辦公室等特殊區域艙壁上電氣設備較多。對此，針對特殊情況需要進行特殊考慮，現場的隨意安裝往往不能滿足船東的使用習慣，導致后期返工修改。

鑒于以上在施工過程中普遍存在的問題，并通過與船東、后行施工部門的溝通，本著更好的指導現場、提高施工質量的原則，對敷線圖進行再次優化。

2.2 增加六面體圖

六面體圖是對天花板、地板、四周艙壁6個面上的設備進行尺寸定位，將三維模型的情況完全轉換到平面圖紙上，尤其是指內裝壁板及天花板上的設備定位。經過與設計內裝專業以及與后行施工部門進行多次研討達成一致，在內裝專業模型精確建模的前提下，電氣專業采取了一系列改進舉措。

電氣設計人員對上建房間里的通用插座安裝制定通用要求，包括電源插座（單聯、雙聯插座）、電話插座、網絡插座、電視插座的擺放順序以及高度、間距要求等，在設計前期送審船東，上建各層通用房間插座均按照此標準安裝，特殊房間也繪制安裝標準并在設計前送審船東，與船東達成一致并根據船東要求制定方案。選取了其中一個項目的通用房間插座安裝要求示意，如圖5所示。

圖5 插座安裝通用要求

經過設計前期的研討，在模型評審階段將實際建模情況與船東做好溝通，保證所有房間同類型的插座順序、高度、間距一致性，既美觀又滿足了船東的使用習慣，因為提前與船東達成一致意見，后期修改的幾率也大大減少。通過現場反饋的數據來看，目前已經實現現場0返工，壁板開孔正確率達到100%。在源頭上實現了設計一小步、現場一大步。

同樣，為避免天花板上設備在同一層出現施工不統一的情況，在模型中對天花板上電氣設備精確標注尺寸，如圖6所示。

圖6 天花板上電氣設備

天花板上電氣設備的安裝原則是單個設備在每塊板上居中放置、多個設備均勻布置且每塊板上的布置尺寸一致，對此需要對每個設備進行橫向和縱向尺寸標注，使得相鄰的設備中心對稱，保證橫向和縱向的設備尺寸一致平齊，實現橫平豎直的視覺美感。采取中心對稱的方法使得現場施工對基準點也比較好掌握，找到一個中心點拉一條直線就可以實現定位。某些特殊情況如駕駛室抬頭板因為前壁處需要起翹，可能導致幾個燈不能居中放置的，一般是在模型評審階段和船東單獨討論，船東根據實際建模情況進行認可并給出可行的方案。

六面體工作最難的是對每塊內裝板上的設備進行定位，這就需要對每塊內裝板上的設備完全建模。經過與內裝專業溝通，內裝板完成建模后，電氣專業根據板縫位置調整設備間距離，將AM三維模型導出到二維出圖模型并完全按照AM建模中的定位進行尺寸標注，避免現場隨意發揮導致誤差。同時，在施工圖紙下發后，將三維模型導出給工區工藝人員，便于在施工階段參考模型。通過三維模型建模以及二維出圖精確標注，避免了現場隨意安裝導致開錯孔、定錯位的問題，減少二次修改。內裝板上設備二維出圖標注情況，如圖7所示。

圖7 內裝板上設備二維標注

圖7是三維模型中完整建模后導出到二維模型進行設備名稱和尺寸標注。根據項目之初與船東達成的共識，通用房間的插座上表面距離桌面300 mm，插座從左往右依次是電力雙插、電力單插、電話插座、網絡插座的順序均勻布置。此項措施產生的最直觀的效果就是施工部門可以根據六面圖上的定位尺寸直接開孔施工，因工人缺乏經驗或者自行發揮而導致二次修改的情況減少，避免二次換板導致的工時費、材料費問題。增加六面圖還可以減少圖紙幅面，工人在具體進行哪個工種、哪個區域施工時選擇攜帶哪份圖紙，施工更為高效便捷。設備開孔安裝的正確率目前已達100%，根據與施工現場管理人員溝通交流，目前施工部門對六面體圖的實施效果有非常正面的反饋。此方法已在多型大型船舶上得到應用和實踐，并取得了良好的效果[4]。

3 結語

設計中的一小步就是現場的一大步，在船舶設計過程中需要注意的細節問題非常多，稍有不慎就會對生產的質量與效率造成極大的影響。同樣，在設計細節上下功夫能最大限度地提高施工效率、降低造船成本。在電纜敷設過程中使用敷線圖和六面圖能有效減少現場施工人員的識圖時間，降低施工錯誤率、提高施工質量。隨著科技發展日新月異，在日常設計工作中要不斷積累知識并拓展新思路和新方法，堅持與時俱進，才能為加速造船標準化進程添磚加瓦。