基于標準作業的海上風電導管架高效建造探析

李東林 姚輝燦 李永剛

摘要：海上風電基礎導管架建造難度大，行業內沒有相關的工藝流程及建造經驗可循，加之受制于海上風電裝備安裝項目的合同交期緊張，項目延期交付將面臨高額的罰款，本文通過基于需求的“一個流”的生產組織方式，輔以事先科學合理的產前準備，探索出來一條符合項目特點的高效的生產組織模式，大大提高了項目建造進度和企業市場競爭力。

關鍵詞：海上風電基礎導管架? “一個流”? 生產組織方式? 高效

Efficient Construction of Offshore Wind Power Frame Based on Standard Operation Procedure

LI Donglin? YAO Huican? LI Yonggang

（ CIMC Raffles， Yantai， Shandong Province， 265100 China）

Abstract： The construction of offshore wind power frame is very difficult. There is no relevant process or construction experience in this field. In addition， due to the tight contract delivery time of offshore wind power equipment installation project， the delayed delivery of the project will face high fines. Through the demand-based "one flow" production organization mode， supplemented by scientific and reasonable prenatal preparation in advance， this paper explores an efficient production organization mode in line with the characteristics of the project， greatly improving the project construction progress and enterprise market competitiveness.

Key Words： Offshore wind power frame; "One flow" ; Production organization method; Efficient

1. 海上風電導管架市場背景

2020年隨著海上風電市場國家政策補貼窗口期的到來，海上風電市場迎來了爆發式增長，特別是新時期國家清潔能源3060戰略的出臺，海上風電市場尤其是進一步走向深遠海有著廣闊的發展空間和前景。

海上風電裝備不同于陸上風電，風電基礎導管架（如圖1）單體噸位和高度大，建造難度大，大多企業屬于首次建造，在工藝流程和建造方式方面缺乏相關經驗，加之受制于海上風電設備安裝的海上風電裝備項目合同交期緊張，項目延期交付將面臨高額的處罰，如何實現風電產品高效生產組織，快速提升生產產能，實現產品按期交付，是擺在制造企業面前的緊迫問題。【1】

中集來福士2020年成功轉型風電新業務，憑借著雄厚的海工建造經驗，首次承接海上風電導管架建造項目， 通過拉動式生產管理，成功順利交付了一批批風電裝備產品，贏得了客戶的高度認同，在業界取得了良好的口碑。本文重點以海上風電典型產品樁腿式導管架為例，就如何通過快速導入關鍵路徑及關鍵工序產能分析、標準工時、生產節拍和產出量，實現目標產能的達成，進行一些淺顯的探討和思考。

2. 樁腿式海上風電導管架建造流程簡述

樁腿式導管架結構主要包括三部分，自下而上分別為插入腿、導管架主體和風機基礎過渡段（如圖2）。建造流程主要包括下料切割、結構管加工和接長、片體和分段制作、涂裝、總組合攏、下水交付等過程。

風電導管架產品結構形式多屬桁架式結構，且由于卷管壁厚大，精度變形控制難度大等特點，加之風電導管架由于作業水域工況的不同，其整體尺寸重量也不盡相同，建造過程中各片體和分段對不同噸位吊車資源依賴度高，加之受上游原材料或技術圖紙的延期，或者人力保障等方面資源不到位影響，往往造成項目建造計劃滯后或延期交付。中集來福士采用基于需求的“一個流”的生產組織方式，輔以事先科學合理的產前準備，實踐證明這是一種符合項目特點的高效的生產組織模式，可以大大提高項目建造進度，提高企業市場競爭力。【2】

3. 樁腿式海上風電導管架建造標準作業

在優化分段劃分，設計中間產品的標準化，改變傳統的孤島式作業生產組織方式，按照“一個流”思維，采用拉動式生產模式，后道工序是前道工序的客戶，前工序是基于后工序的需求進行排產。

3.1 明確關鍵路徑和關鍵工序：

通過對四樁導管架各關鍵工序建造邏輯關系的梳理，可以清晰識別出項目建造關鍵路徑，作為項目建造主計劃制定的主要依據，同時根據各分段零部件邏輯關系明確出各分段零部件配套路徑，并明確出各工序標準建造周期。【3】

3.2 關鍵工序生產節拍和場地工位測定：

明確出項目建造關鍵工序和關鍵路徑后，按照拉動式生產思維，結合月度產能目標和關鍵工序的標準工時測算出整體生產節拍、場地工位和平均人力。根據測算的場地工位數和工位人力，對各分段建造場地進行工位布置和人力配置。

示例：如企業月度產能目標為5套/月，按照每月工作22天、每天10小時、可動率95%計算，則生產節拍為：22（天）X10（小時）X95%/5（套/月）=41.8（小時/套）。可以看出，生產節拍與產能無關，取決于市場訂單（即市場需求量）。

如果企業生產每套產品總工時為16500（小時/套），則所需工位*人數為：16500（小時/套）/41.8（小時/套）=394（工位*人數）。

企業可結合場地布局及人力供給資源，確定出最終比較合理的實際工位數量和人力配置數量。

如果企業每批次按照2套同步建造，則標準節拍則為：41.8（小時/套）X2（套）=83.6（小時/批次）

項目建造計劃，按照關鍵路徑和關鍵工序生產節拍進行相應調整，形成以下工序需求為主的拉動式生產計劃。

對于關鍵分段風機過渡段，結構最為復雜，需要按照技術圖紙進行細化拆分，形成單個分段內部的最優流水線布置，并根據整體節拍，確定每個零部件的工位數，形成單工位標準作業。【4】

3.3 關鍵工序產能分析：

我們知道JIT生產方式的精髓就是標準作業，標準作業開展的條件是以人的動作為中心，反復循環工作，并通過現地現物消除七大浪費持續加以改善，消除不增值的工作。

按照工序正常生產工時（A），考慮一定的寬放率（B），形成工序標準工時（C=A*（1+B）），并按照每月有效作業時間（每月工作天數22*每天工作小時E），可以得到各工序每月產能和工序平衡率（G=C / MAX（C））。通過對關鍵工序產能分析，可以有效識別出瓶頸工序，工序平衡率100%的則為瓶頸工序。【5】

3.4 關鍵路徑線平衡分析：

3.4.1? 關鍵工序工時差距分析：按照關鍵工序標準工時，與關鍵工序實際工時進行對比分析，明確各工序工時差距。

3.4.2? 關鍵工序山積圖分析：根據各關鍵工序工時差距，選擇工時差距較大的關鍵工序優先進行單人山積圖分析，識別浪費。

3.4.3? 按照線平衡改善四原則ECRS方法對關鍵工序浪費進行針對性改善。

3.5 ? ?效率向上提升活動開展：

生產部門依據規定的方法每日對生產效率進行統計，形成標準的生產效率統計表和生產效率趨勢圖，并定期對生產效率達成情況進行總結，分析和改善。【6】

必要時，輔以生產效率KPI為主的考核體系支持，可以有效保持生產效率持續向上，繼而修訂標準工時數據庫，形成標準作業PDCA良性循環。

4. 結語

海上風電導管架建造項目，將隨著國家對風電項目補貼政策截至期之前，呈現出一定程度的降溫，風電導管架建造項目利潤也會較大幅度的降低，但風電導管架作為國家未來一段時期內清潔能源3060戰略的實施，尤其是持續加大海上風電項目投資的重要基礎設施保障，有著廣闊的發展前景。以標準作業為基礎的節拍化拉動式生產方式，仍然將是海上風電導管架項目高效建造的重要方式，必將為企業應對激烈內外部市場競爭，積極開拓國內外市場，并取得良好的市場效益有著重要的現實意義和實踐價值。

參考文獻：

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中圖分類號：TM614 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2108-5640-8124 第一作者：李東林，（1971—），男，大學本科， 工程師，研究方向為精益安全和精益生產管理

收件信息：李東林? 13390009128

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作者簡介：李東林 1971.9生，男，漢，籍貫陜西合陽，機械工程工程師，大學本科學歷，個人研究方向：精益安全和精益生產管理方向。