岸邊集裝箱起重機(jī)總裝生產(chǎn)線技術(shù)分析

石磊

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

0 引言

在國(guó)際集裝箱運(yùn)輸行業(yè)中，大型與超大型集裝箱運(yùn)輸船舶已占主導(dǎo)地位。隨著船舶大型化發(fā)展趨勢(shì)，裝卸集裝箱的岸橋也在日益增大。特別是整機(jī)的重量與高度都在不斷增加，其總裝階段對(duì)起重設(shè)備的要求也同步擴(kuò)大。岸橋結(jié)構(gòu)形式基本一致，最終總裝模式均是利用大型起重設(shè)備，按自下而上的順序?qū)⒏鳂?gòu)件吊裝成整體。不同的總裝模式各有優(yōu)劣。該研究重點(diǎn)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(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展突破口

當(dāng)前，岸橋總裝使用占比最高的當(dāng)屬浮吊總裝模式，其優(yōu)缺點(diǎn)十分明顯。

優(yōu)勢(shì)：浮吊由拖輪拖行，不受行走軌道長(zhǎng)度影響，作業(yè)區(qū)域廣，可在多個(gè)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(chǎn)品種類豐富。

劣勢(shì)：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(jī)作為動(dòng)力源，能耗高。浮吊臨水作業(yè)，受大風(fēng)、浪涌影響，作業(yè)安全性和時(shí)效性比不上門機(jī)和龍門吊。

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

門機(jī)應(yīng)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(jī)構(gòu)長(zhǎng)，輪壓小，行走速度快；設(shè)備造價(jià)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(jī)型[1]。

2 門機(jī)總裝岸橋流水線實(shí)施方案

2.1 主要設(shè)計(jì)思路

經(jīng)過多年實(shí)踐應(yīng)用，門機(jī)總裝岸橋技術(shù)已得到了充分的發(fā)展和改進(jìn)。受汽車制造業(yè)的啟發(fā)，岸橋總裝也經(jīng)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(yùn)用門機(jī)設(shè)備的起重能力，可以最大化發(fā)揮門機(jī)產(chǎn)能，降本增效。

2.2 主要設(shè)計(jì)方案

2.2.1 用途與設(shè)計(jì)思路

大型門機(jī)主要用作岸橋總裝時(shí)各部件吊裝使用，包括但不限于構(gòu)件移位、翻身、抬高、總裝等，見圖1。根據(jù)門機(jī)起吊能力，單臺(tái)岸橋吊裝耗時(shí)85h，兩臺(tái)門機(jī)配合作業(yè)，以單機(jī)每天平均作業(yè)時(shí)長(zhǎng)12h 為宜，雙機(jī)月工作時(shí)長(zhǎng)720h。折合月總裝8.5 臺(tái)門機(jī)，取月總裝8 臺(tái)，總需時(shí)680h，符合門機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)長(zhǎng)。

圖1 門機(jī)抬吊圖

2.2.2 起重參數(shù)選擇

據(jù)統(tǒng)計(jì)，受岸橋大型化發(fā)展趨勢(shì)影響，岸橋構(gòu)件最大吊重1500t，最大吊高超100m。門機(jī)設(shè)計(jì)主要吊載參數(shù)：主鉤起升高度為115m，單機(jī)額定起升重量為1000t，對(duì)應(yīng)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(shí)，單機(jī)額定起升重量為825t，雙機(jī)抬吊工況下，最大吊重為1320t。

2.2.3 技術(shù)特性

選用1000t 門機(jī)，起升高，吊重大，作業(yè)范圍內(nèi)可涵蓋4 套總裝工位。根據(jù)近三年總裝岸橋的參數(shù)分析，擬建1000t 門機(jī)性能可覆蓋98%吊裝需求。2 臺(tái)門機(jī)既可單獨(dú)吊裝，又可組合作業(yè)，靈活性強(qiáng)、效率高，更能形成以總裝線為主，周邊倉(cāng)儲(chǔ)、制造、裝配、涂裝相配套的生產(chǎn)布局，可適應(yīng)大訂單量的生產(chǎn)需求[2]。

2.3 生產(chǎn)線布局

完整的吊裝作業(yè)過程應(yīng)包括：確定吊裝方案—構(gòu)件設(shè)置吊點(diǎn)—吊索具掛鉤—構(gòu)件起吊—構(gòu)件定位—構(gòu)件固定（焊接或栓接）—起重機(jī)松鉤脫離，多個(gè)零部件共同組裝成一臺(tái)完整的設(shè)備。為了最大程度地利用門機(jī)起重能力，按作業(yè)類型區(qū)分，門機(jī)生產(chǎn)線分成南北兩個(gè)區(qū)域。北區(qū)為低空作業(yè)區(qū)，長(zhǎng)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(cè)門框拼裝工作。各工位布置上完全獨(dú)立，施工作業(yè)互不干擾，通過門機(jī)有機(jī)結(jié)合，確保節(jié)拍化生產(chǎn)。

南區(qū)為高空作業(yè)區(qū)，長(zhǎng)度360m，主要完成門框總裝、前后大梁總裝以及門框與整機(jī)過駁工作。通過工序完工后拉動(dòng)式移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)門機(jī)滿負(fù)荷吊裝作業(yè)，確保門機(jī)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(tái)門機(jī)起重能力，單機(jī)吊載能力不足時(shí)，方便雙機(jī)抬吊。門機(jī)吊載后，構(gòu)件沿軌道單邊運(yùn)行，軌道另一側(cè)常規(guī)部裝作業(yè)不受影響，場(chǎng)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(tái)機(jī)門框位置。負(fù)責(zé)門框拼裝，包含門框梯子平臺(tái)、電梯、電氣附屬件安裝。

第二，前后大梁部裝工位：包含4 臺(tái)機(jī)前后大梁部裝位置，負(fù)責(zé)前后大梁部裝，包含梯形架組件吊裝、機(jī)房組件吊裝、梯子平臺(tái)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(tái)機(jī)前后大梁部裝位置，負(fù)責(zé)前后大梁對(duì)接、鋼絲繩穿接、機(jī)構(gòu)精排、小車架吊裝等工作。

第四，門框總裝工位：包含4 臺(tái)機(jī)前后大梁部裝位置，負(fù)責(zé)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(tái)機(jī)前后大梁吊裝位置，負(fù)責(zé)前后大梁吊裝工作。

3 生產(chǎn)線規(guī)劃產(chǎn)能目標(biāo)

根據(jù)門機(jī)生產(chǎn)線場(chǎng)地布置情況，計(jì)劃配置2 臺(tái)1000t 門機(jī)及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，目標(biāo)產(chǎn)能總裝8 臺(tái)岸橋/月。

3.1 生產(chǎn)線節(jié)拍與產(chǎn)能

門機(jī)總裝岸橋生產(chǎn)線升級(jí)改造后，門機(jī)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(chǎn)能見表1。

表1 岸橋總裝生產(chǎn)線產(chǎn)能分析

3.2 預(yù)期效果

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

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

1000t 門機(jī)建成后將是全世界范圍內(nèi)領(lǐng)先的全回轉(zhuǎn)移動(dòng)式門座起重機(jī)，投產(chǎn)后門機(jī)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)可得到充分發(fā)揮。經(jīng)測(cè)算，常規(guī)岸橋采用門機(jī)總裝相對(duì)浮吊減少生產(chǎn)成本39 萬元/臺(tái)。按每月8 臺(tái)總裝產(chǎn)能計(jì)算，年度減少吊裝成本39 萬元/臺(tái)×8 臺(tái)/月×12 月=3744 萬元。1#門機(jī)生產(chǎn)線改造成本：基建投入4000萬，設(shè)備投入1.2 億元（6 千萬元×2 臺(tái)），合計(jì)約1.6 億元，投產(chǎn)后4.3 年收回成本[4]。

3.4 社會(huì)效益

3.4.1 安全生產(chǎn)的需要

浮吊從事吊裝作業(yè)時(shí)，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(shí)，整個(gè)跨距范圍內(nèi)都處于傾覆危險(xiǎn)區(qū)，安全防范區(qū)域大。相較于前兩種方式，門機(jī)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(jìng)爭(zhēng)力提升的需要

擬升級(jí)的門機(jī)生產(chǎn)線為全世界范圍內(nèi)最大的專業(yè)化門機(jī)總裝岸橋生產(chǎn)線，屬于在現(xiàn)有成熟技術(shù)模式下的工業(yè)工程優(yōu)化，產(chǎn)線將增加公司陸地總裝能力，加大公司競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)語

裝備制造行業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)提供生產(chǎn)技術(shù)裝備，是制造業(yè)的核心組成部分，也是國(guó)家工業(yè)發(fā)展的基石所在。一個(gè)國(guó)家裝備制造業(yè)的強(qiáng)大與否，關(guān)乎該國(guó)的綜合實(shí)力、制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。1000t門機(jī)將開啟國(guó)內(nèi)超大、特重型門座起重機(jī)的新高度，引領(lǐng)市場(chǎng)在重裝設(shè)備制造、安裝的發(fā)展方向，門機(jī)總裝岸橋生產(chǎn)線規(guī)劃產(chǎn)能96 臺(tái)/年，滿足1/3 的市場(chǎng)需求。與浮吊相比，門機(jī)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(huì)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。