船舶电气设计中敷线图及六面体研究

高春晓，邹智曦，姚 刚

（舟山中远海运重工有限公司，浙江 舟山 316131）

任何行业想将工程做好并达到预期效果，过程控制都不可或缺[1]，船舶设计也是一样。设计人员通过精准建模、绘制并下发满足现场需求的图纸，指导现场工人进行施工，图纸的质量直接决定了现场施工进度。设计的终极目标就是提高生产效率、提高造船质量、加速造船进程。其中，电气设计中最重要最核心的环节就是电缆敷设和设备安装，现场施工中所有环节都是围绕电缆敷设和设备安装而进行。在电缆敷设和设备安装上下功夫，在设计源头上通过一系列举措的改进优化，可以提高工区的识图及施工效率，从而提高施工质量、缩短工期、节约造船成本。

传统的船舶电气生产设计图纸主要包括电缆支撑件制作图以及电气设备支架制作图、电气设备及铁舾装件安装图。制作图是电缆支撑件和设备支架的制作细节详图，安装图是电气设备、电缆支撑件、设备支架等围绕电气安装过程中的定位及尺寸详图。本文讨论电气设备及铁舾装件安装图的优化简化过程。

电气专业下发的传统的生产设计安装图纸（电气设备及铁舾装件安装图）如图1所示，以船体俯视图为背景（通常是俯视图，特殊情况下可以是仰视图和侧视图）下，按照一定标准比例下的所有工序的施工信息，包括电缆支撑件、电气设备底座、电气设备、电缆节点名称代号以及包括焊接件尺寸的定位、贯通件的开孔和封堵形式等信息，涵盖舾装件安装、电缆拉放、设备安装的所有信息。此图设计的初衷是施工部门拿着一张图纸就可以完成电气部分施工全套流程，包括先行工区的分段预装、后行工区的设备安装及电缆拉放、质量部门对施工质量的检验、以及船东船检对各个工序的报验。

图1 传统的电气生产设计安装图

在常规船舶的建造过程中，此图发挥了重大作用，但是近年来随着船舶自动化程度越来越高，电气设备、电缆以及舾装件量越来越多，传统图纸的缺点也明显暴露出来。图纸上信息过于密集对于缺少培训的新工人来说识图难度较大，例如在分段预装阶段只需要完成铁舾装件的安装，电缆节点、电气设备的相关信息对于工人而言并不需要查看。进行某个单一工种时需要筛选过滤的信息太多，工人容易产生诸多负面情绪，且在室外复杂恶劣的施工条件下，无关信息太多容易导致工人误判造成施工错误。信息太多同样导致图纸幅面太大，由于图幅和字高相互限制，字体太小打印不够清楚、放大又会导致图纸幅面太大不方便携带和查看。为了更好地指导现场施工，与设计相关专业以及后行施工部门的研讨，对电气专业下发的安装图进行了优化升级。

2.1 增加敷线图

通过深入现场实地调研并进行研讨，充分考虑到现场生产需要，根据现场的分段预装要求，给先行施工部门的分段预装工序下发铁舾装件安装图，工人只需要按照图纸上的焊接件规格及尺寸进行铁舾装件的定位安装。同理，铁舾装件安装图对后行施工部门不具有施工指导作用，仅仅供参考使用，相比较而言，后行部门需要的是设备布置、电缆拉放以及电缆接线相关的生产图纸。

综合考虑以上施工部门诉求，并结合设计实际，将电气设备及铁舾件安装图拆分为铁舾装件安装图与敷线图。

铁舾装件安装图是在传统的安装图的基础上，剔除电气设备、电缆节点等信息，幅面上保留了船体背景剖图的主视图及侧视图，以及对先行施工阶段需要预装的焊接件（包括电缆托架、扁铁、贯通件、设备底座）进行主视图标注定位，有必要的情况下进行剖视图详解，并对安装过程中需要特殊注意的工艺进行配图标注或者文字说明且对施工部门下发指导工艺文件。优化升级后的铁舾装件安装图，如图2所示。

图2 铁舾装件安装图

整体来看，优化后的铁舾件安装图幅面整洁清晰，传统图纸上信息密集繁多的情况得到了改善。为了便于现场识图，放大字体也不会导致幅面错乱拥挤，焊接件的规格型号以及尺寸定位信息一目了然，剖视图符号以及开孔标记等信息也比较明朗，不需要花费很多时间查找施工信息，减少了工人的识图时间，在一定程度上避免现场施工差错，提高了现场施工效率以及施工质量。

敷线图中，船体结构背景中的板缝线、小梁、板厚方向、扶强材等细节信息完全不需要体现。和铁舾装件安装图一样，通常采用俯视图的方式（必要时也可以是仰视图、侧视图），以船体外轮廓及其舱壁、内装壁板、天花板为背景，通过仅保留后行电装施工需要的设备、电缆相关信息，使得图纸在幅面信息最清洁的情况下，将信息表述得最为详尽。

考虑到现场拉放电缆的要求以及设备安装的要求，将敷线图分成：第一部分是电气设备及节点示意图，如图3所示；
第二部分是主干电缆以及主干节点走向图，如图4所示。

图3 电气设备及节点示意图

图4 主干电缆以及主干节点走向图

为方便现场敷设电缆[2]，电气设备及节点示意图中的电缆绑扎件（托架、扁铁、穿舱件等）使用粗实线表示，目的是用粗实线清晰地代表电缆走向。在粗实线旁做好标注，如主干电缆，可以明确此处是该区域的主干托架，而标注的动力电缆、信号电缆、B路广播、本安电缆、网络电缆、变频电缆等信息可以判断出此处为分支路径，分支的电缆具体形式是什么。电缆类型的标注可以提醒工人在拉放电缆时注意不同类型电缆的分开敷设，并严格按照对应的扁铁拉放电缆。设计人员按照建模实际情况标注电缆节点以及电气设备的位置信息，工人施工时根据图纸信息可以很清楚地找到对应节点所在的焊接件，完成电缆的拉放以及设备定位并完成相应工序的作业。整个图面清晰简洁，后行部门施工需要的信息一目了然。按照图上信息查找节点即可完成电缆的拉放，同时根据此图上设备的信息可以完成天花板、内装板以及机械处所设备的定位安装。

施工部门参照主干电缆以及主干节点走向图，通过主干电缆的布置情况，提前做好电缆敷设规划，并根据焊接件规格、腿高、转弯、起伏等情况提前预判电缆量的多少以及某一处电缆拉放中会遇到的难题（包括转弯半径、电缆过渡等情况），通过现场巡检发现，简洁整齐的幅面可以方便现场施工人员做备注，以及施工人员对图纸给予正面反馈。此项图纸升级措施可以更好地方便设计指导现场，加快现场施工进度。

综上可以看出，专门为分段预装下发的舾装件安装图，省去了电气设备及电缆节点相关信息，极大地减少了施工部门的识图时间。专门为后行电装施工下发的敷线图幅面干净整洁、信息清晰明了、工序实用性强，施工效率得到了提高。图纸的优化升级措施对于加速造船标准化进程具有里程碑意义。

随着船舶设计技术的不断进步，电气设备布置的精细程度越来越高[3]。虽然电装设计下发了电气安装标准惯例，对每个设备在不同区域的安装高度有明确的标注，但是现场往往也会出现舱壁上设备如电源插座、网络插座、电话接线盒、电视插座施工不均匀不统一导致换板，尤其是类似的房间设备布置不一致（高度、顺序、间距）等情况出现。而且不熟练的工人不能准确地掌握设备安装高度，会出现施工错误的情况。同样，由于船东的个性化要求，某些特殊房间如船东办公室、轮机长办公室、甲板办公室等特殊区域舱壁上电气设备较多。对此，针对特殊情况需要进行特殊考虑，现场的随意安装往往不能满足船东的使用习惯，导致后期返工修改。

鉴于以上在施工过程中普遍存在的问题，并通过与船东、后行施工部门的沟通，本着更好的指导现场、提高施工质量的原则，对敷线图进行再次优化。

2.2 增加六面体图

六面体图是对天花板、地板、四周舱壁6个面上的设备进行尺寸定位，将三维模型的情况完全转换到平面图纸上，尤其是指内装壁板及天花板上的设备定位。经过与设计内装专业以及与后行施工部门进行多次研讨达成一致，在内装专业模型精确建模的前提下，电气专业采取了一系列改进举措。

电气设计人员对上建房间里的通用插座安装制定通用要求，包括电源插座（单联、双联插座）、电话插座、网络插座、电视插座的摆放顺序以及高度、间距要求等，在设计前期送审船东，上建各层通用房间插座均按照此标准安装，特殊房间也绘制安装标准并在设计前送审船东，与船东达成一致并根据船东要求制定方案。选取了其中一个项目的通用房间插座安装要求示意，如图5所示。

图5 插座安装通用要求

经过设计前期的研讨，在模型评审阶段将实际建模情况与船东做好沟通，保证所有房间同类型的插座顺序、高度、间距一致性，既美观又满足了船东的使用习惯，因为提前与船东达成一致意见，后期修改的几率也大大减少。通过现场反馈的数据来看，目前已经实现现场0返工，壁板开孔正确率达到100%。在源头上实现了设计一小步、现场一大步。

同样，为避免天花板上设备在同一层出现施工不统一的情况，在模型中对天花板上电气设备精确标注尺寸，如图6所示。

图6 天花板上电气设备

天花板上电气设备的安装原则是单个设备在每块板上居中放置、多个设备均匀布置且每块板上的布置尺寸一致，对此需要对每个设备进行横向和纵向尺寸标注，使得相邻的设备中心对称，保证横向和纵向的设备尺寸一致平齐，实现横平竖直的视觉美感。采取中心对称的方法使得现场施工对基准点也比较好掌握，找到一个中心点拉一条直线就可以实现定位。某些特殊情况如驾驶室抬头板因为前壁处需要起翘，可能导致几个灯不能居中放置的，一般是在模型评审阶段和船东单独讨论，船东根据实际建模情况进行认可并给出可行的方案。

六面体工作最难的是对每块内装板上的设备进行定位，这就需要对每块内装板上的设备完全建模。经过与内装专业沟通，内装板完成建模后，电气专业根据板缝位置调整设备间距离，将AM三维模型导出到二维出图模型并完全按照AM建模中的定位进行尺寸标注，避免现场随意发挥导致误差。同时，在施工图纸下发后，将三维模型导出给工区工艺人员，便于在施工阶段参考模型。通过三维模型建模以及二维出图精确标注，避免了现场随意安装导致开错孔、定错位的问题，减少二次修改。内装板上设备二维出图标注情况，如图7所示。

图7 内装板上设备二维标注

图7是三维模型中完整建模后导出到二维模型进行设备名称和尺寸标注。根据项目之初与船东达成的共识，通用房间的插座上表面距离桌面300 mm，插座从左往右依次是电力双插、电力单插、电话插座、网络插座的顺序均匀布置。此项措施产生的最直观的效果就是施工部门可以根据六面图上的定位尺寸直接开孔施工，因工人缺乏经验或者自行发挥而导致二次修改的情况减少，避免二次换板导致的工时费、材料费问题。增加六面图还可以减少图纸幅面，工人在具体进行哪个工种、哪个区域施工时选择携带哪份图纸，施工更为高效便捷。设备开孔安装的正确率目前已达100%，根据与施工现场管理人员沟通交流，目前施工部门对六面体图的实施效果有非常正面的反馈。此方法已在多型大型船舶上得到应用和实践，并取得了良好的效果[4]。

设计中的一小步就是现场的一大步，在船舶设计过程中需要注意的细节问题非常多，稍有不慎就会对生产的质量与效率造成极大的影响。同样，在设计细节上下功夫能最大限度地提高施工效率、降低造船成本。在电缆敷设过程中使用敷线图和六面图能有效减少现场施工人员的识图时间，降低施工错误率、提高施工质量。随着科技发展日新月异，在日常设计工作中要不断积累知识并拓展新思路和新方法，坚持与时俱进，才能为加速造船标准化进程添砖加瓦。

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