航道疏浚施工工藝優化組合路徑

陳雯揚+張廣雷

【摘 要】 為提高航道疏浚施工效率，在分析當前國內疏浚業施工工藝現狀和疏浚市場環境的基礎上，結合“互聯網+”技術，提出施工工藝優化組合路徑：籌建體系，軟硬結合；創新管理，多措并舉；大數據計算，確定施工參數；多管齊下，多維推進。通過大數據分析，優化航道疏浚施工工藝，可提高港口和航道工程建設中的施工效率，為企業發展創造效益。

【關鍵詞】 大數據；互聯網+；疏浚施工工藝

1 背 景

近年來，隨著“互聯網+”國家政策的實行，在航道疏浚業務內，計算機、傳感器、全球定位系統（GPS）、網絡電子技術在挖泥船上得到廣泛應用，大大提高了挖泥船的安全性和自動化水平。但是，國內始終沒有一整套成熟的關于確定耙吸式挖泥船最佳施工參數的理論或方法。疏浚業是一個多學科交互的專業，要對其施工效率進行較為精確的計算和指導，需要對土力學、流體力學的相關應用知識及泥泵等關鍵疏浚設備的原理有較為深入的了解，同時還要對泥漿流速、密度等多種關鍵參數之間的關系進行建模計算。目前，在耙吸挖泥和艏吹施工中還無法將經驗型的人工操作轉化為精確的計算結果用以指導施工，這就對航道疏浚的施工效率造成了一定的影響。

從2008年開始，國內興起了一股耙吸式挖泥船建造熱潮，各種艙容的耙吸船應運而生，國內疏浚市場競爭也愈演愈烈，三大航道局在國內疏浚市場中占有的份額從幾乎100%迅速跌至80%左右，而在國際疏浚市場中占有的份額卻不到5%。隨著大數據、云計算等新興科學技術的發展，航道施工工藝改進也勢在必行。面對嚴酷的市場環境，提高技術水平，創新管理，形成新的施工工藝管理體系，已迫在眉睫。

2 優化組合路徑

2.1 籌建體系，軟硬結合

工藝管理組織是管理目標能否實現的決定性因素。公司應在內部常設一個施工工藝管理機構。施工工藝管理小組成員由總經理牽頭，總工程師負責日常工作，成員專業涵蓋工程技術、航海技術、輪機技術、電氣控制等方面。組織成員均有著明確的工作職責，日常管理要求分工到人、責任明確，并建立相關的管理制度。

總工程師對施工工藝管理小組工作負總責，總師室負責施工工藝測試的策劃、組織協調及成果的推廣應用；分管施工工藝的副總工程師主要負責施工工藝及機具改進，分管科技信息的副總工程師主要負責信息技術，分管電氣控制的副總工程師負責儀表儀器；海務監督長負責對施工工藝中涉及船舶適航性及安全可靠性的指導；機務監督長負責對施工工藝中設備適用性及安全性的指導；總師室施工工藝主管負責工藝方式、工藝參數、施工設備更新改造方案的確定及施工效率測試；工程部項目主管負責工程邊界條件確定；項目部總工負責現場組織協調及后勤保障；工程船舶船長和輪機長負責船舶端工藝的組織協調；施工員負責施工工藝的具體實施和施工數據的具體分析；電機員負責船舶端儀器儀表設備狀態檢查；公司總師室負責施工工藝管理小組的日常工作。

2.2 創新管理，多措并舉

在新建項目開工前，工程部項目主管須向公司施工工藝管理小組提交必要的施工邊界條件、工況等技術資料。當在建項目的施工邊界條件發生變化時，應及時報知施工工藝管理小組；當在建項目遇到施工難題時，應報施工工藝管理小組，小組將收集資料，予以判斷處理。施工工藝管理小組對收集的資料進行大數據分析、綜合計算，以確定最優施工方案。

在工程開工前，施工工藝管理小組負責開展典型段試驗，通過大數據計算，確定最佳施工工藝參數；在開工之后，管理小組負責跟蹤船舶施工工藝的落實情況，并結合工況提出工藝改進措施。施工工藝管理小組對施工工藝進行分析、提煉，形成固化、可推廣應用的施工工藝標準。

2.3 大數據計算，確定施工參數

耙吸式挖泥船現場最佳施工工藝的測定需要建立具體的測試流程，預先制訂詳細的計劃，對數據作嚴謹、可信的分析，并將得到的真實有用的結果用以指導船舶施工，以切實提高船舶的施工效率。在測試前，施工工藝管理小組均會預先制訂具體的施工工藝測試大綱，確定本次施工工藝測試的重點和方法。在測試中，小組計算出船舶的最佳對地航速、耙頭高壓沖水壓力、波浪補償器壓力、泥泵轉速等參數。對于吹填施工來說，影響吹填施工效率的邊界條件有土質、吹填長度、排管直徑、管線布置、標高、耙吸船性能、耙吸船吹填模式等。基于以上數據，最終確定最優化的施工工藝參數及方案，并交予施工人員嚴格執行。

2.4 多管齊下，多維推進

施工工藝管理小組采取多因素敏感性分析法、大數據分析法、艏吹關鍵流速云計算法、最佳施工工藝軟件體系等對施工數據進行測試分析。在目前的大數據計算中，小組通過正交方陣排列組合和敏感性比較，分析施工參數的變化趨勢，確定最佳施工工藝參數，其中關鍵流速的準確計算直接關系到艏吹施工的效率和經濟性。為此，公司還開發了耙吸船施工效率分析、耙吸船管道輸送效率分析、耙吸式挖泥船艏吹計算分析等計算軟件。具體過程：通過輸入工程參數和變量，輸出包括圖像信息、最佳施工參數組合、特征粒徑、特征濃度、沉降速度曲線、原狀土、關鍵流速、泵性能、蒸汽壓力、呼吸閥、排水口和局部水頭損失系數等分析數據，使軟件功能覆蓋從工況條件到船舶設備、從耙吸挖泥到艏吹艏噴施工、從公式推導到曲線繪制的耙吸式挖泥船施工的全過程，以此最終甄選出最優的施工工藝流程，形成最優化的施工工藝。

3 優化后的效果

目前，國內尚無全面的耙吸式挖泥船疏浚及艏吹系統的施工工藝管理體系。若該項管理體系成功創建，則代表上海航道局疏浚業在大數據云計算時代科技化、精細化、數值化領域的跨越式發展。長江南京以下12.5 m深水航道工程施工工藝經優化后，施工船舶泵吸效率提高了5.27%。在香港某人工島吹填工程中，通過優化施工參數、改進施工工藝等一系列措施后，施工船舶泵吸效率提高約17.1%，縮短了取砂時間，有效降低了運砂船機成本的支出，工藝優化后工程總體減少支出約710萬元。

4 結 語

創新管理，任重道遠。目前，經過公司兩年的踐行，施工工藝管理體系已經形成一套成熟的創新管理模式。公司相繼對所有新項目展開了施工方案測試工作。經過實踐，施工效率得到大大提高，為公司的精細化發展、企業效益的提高、核心競爭力的增強作出了重要貢獻。更為重要的是，創新管理模式為踐行中交集團“五商中交”戰略，“互聯網+”國策、信息化管理，實現上海航道局“改革創新、轉型升級、再次創業”的目標，開拓了具體可行的路徑。endprint