航道疏浚施工工艺优化组合路径

陈雯扬+张广雷

【摘 要】 为提高航道疏浚施工效率，在分析当前国内疏浚业施工工艺现状和疏浚市场环境的基础上，结合“互联网+”技术，提出施工工艺优化组合路径：筹建体系，软硬结合；创新管理，多措并举；大数据计算，确定施工参数；多管齐下，多维推进。通过大数据分析，优化航道疏浚施工工艺，可提高港口和航道工程建设中的施工效率，为企业发展创造效益。

【关键词】 大数据；互联网+；疏浚施工工艺

1 背 景

近年来，随着“互联网+”国家政策的实行，在航道疏浚业务内，计算机、传感器、全球定位系统（GPS）、网络电子技术在挖泥船上得到广泛应用，大大提高了挖泥船的安全性和自动化水平。但是，国内始终没有一整套成熟的关于确定耙吸式挖泥船最佳施工参数的理论或方法。疏浚业是一个多学科交互的专业，要对其施工效率进行较为精确的计算和指导，需要对土力学、流体力学的相关应用知识及泥泵等关键疏浚设备的原理有较为深入的了解，同时还要对泥浆流速、密度等多种关键参数之间的关系进行建模计算。目前，在耙吸挖泥和艏吹施工中还无法将经验型的人工操作转化为精确的计算结果用以指导施工，这就对航道疏浚的施工效率造成了一定的影响。

从2008年开始，国内兴起了一股耙吸式挖泥船建造热潮，各种舱容的耙吸船应运而生，国内疏浚市场竞争也愈演愈烈，三大航道局在国内疏浚市场中占有的份额从几乎100%迅速跌至80%左右，而在国际疏浚市场中占有的份额却不到5%。随着大数据、云计算等新兴科学技术的发展，航道施工工艺改进也势在必行。面对严酷的市场环境，提高技术水平，创新管理，形成新的施工工艺管理体系，已迫在眉睫。

2 优化组合路径

2.1 筹建体系，软硬结合

工艺管理组织是管理目标能否实现的决定性因素。公司应在内部常设一个施工工艺管理机构。施工工艺管理小组成员由总经理牵头，总工程师负责日常工作，成员专业涵盖工程技术、航海技术、轮机技术、电气控制等方面。组织成员均有着明确的工作职责，日常管理要求分工到人、责任明确，并建立相关的管理制度。

总工程师对施工工艺管理小组工作负总责，总师室负责施工工艺测试的策划、组织协调及成果的推广应用；分管施工工艺的副总工程师主要负责施工工艺及机具改进，分管科技信息的副总工程师主要负责信息技术，分管电气控制的副总工程师负责仪表仪器；海务监督长负责对施工工艺中涉及船舶适航性及安全可靠性的指导；机务监督长负责对施工工艺中设备适用性及安全性的指导；总师室施工工艺主管负责工艺方式、工艺参数、施工设备更新改造方案的确定及施工效率测试；工程部项目主管负责工程边界条件确定；项目部总工负责现场组织协调及后勤保障；工程船舶船长和轮机长负责船舶端工艺的组织协调；施工员负责施工工艺的具体实施和施工数据的具体分析；电机员负责船舶端仪器仪表设备状态检查；公司总师室负责施工工艺管理小组的日常工作。

2.2 创新管理，多措并举

在新建项目开工前，工程部项目主管须向公司施工工艺管理小组提交必要的施工边界条件、工况等技术资料。当在建项目的施工边界条件发生变化时，应及时报知施工工艺管理小组；当在建项目遇到施工难题时，应报施工工艺管理小组，小组将收集资料，予以判断处理。施工工艺管理小组对收集的资料进行大数据分析、综合计算，以确定最优施工方案。

在工程开工前，施工工艺管理小组负责开展典型段试验，通过大数据计算，确定最佳施工工艺参数；在开工之后，管理小组负责跟踪船舶施工工艺的落实情况，并结合工况提出工艺改进措施。施工工艺管理小组对施工工艺进行分析、提炼，形成固化、可推广应用的施工工艺标准。

2.3 大数据计算，确定施工参数

耙吸式挖泥船现场最佳施工工艺的测定需要建立具体的测试流程，预先制订详细的计划，对数据作严谨、可信的分析，并将得到的真实有用的结果用以指导船舶施工，以切实提高船舶的施工效率。在测试前，施工工艺管理小组均会预先制订具体的施工工艺测试大纲，确定本次施工工艺测试的重点和方法。在测试中，小组计算出船舶的最佳对地航速、耙头高压冲水压力、波浪补偿器压力、泥泵转速等参数。对于吹填施工来说，影响吹填施工效率的边界条件有土质、吹填长度、排管直径、管线布置、标高、耙吸船性能、耙吸船吹填模式等。基于以上数据，最终确定最优化的施工工艺参数及方案，并交予施工人员严格执行。

2.4 多管齐下，多维推进

施工工艺管理小组采取多因素敏感性分析法、大数据分析法、艏吹关键流速云计算法、最佳施工工艺软件体系等对施工数据进行测试分析。在目前的大数据计算中，小组通过正交方阵排列组合和敏感性比较，分析施工参数的变化趋势，确定最佳施工工艺参数，其中关键流速的准确计算直接关系到艏吹施工的效率和经济性。为此，公司还开发了耙吸船施工效率分析、耙吸船管道输送效率分析、耙吸式挖泥船艏吹计算分析等计算软件。具体过程：通过输入工程参数和变量，输出包括图像信息、最佳施工参数组合、特征粒径、特征浓度、沉降速度曲线、原状土、关键流速、泵性能、蒸汽压力、呼吸阀、排水口和局部水头损失系数等分析数据，使软件功能覆盖从工况条件到船舶设备、从耙吸挖泥到艏吹艏喷施工、从公式推导到曲线绘制的耙吸式挖泥船施工的全过程，以此最终甄选出最优的施工工艺流程，形成最优化的施工工艺。

3 优化后的效果

目前，国内尚无全面的耙吸式挖泥船疏浚及艏吹系统的施工工艺管理体系。若该项管理体系成功创建，则代表上海航道局疏浚业在大数据云计算时代科技化、精细化、数值化领域的跨越式发展。长江南京以下12.5 m深水航道工程施工工艺经优化后，施工船舶泵吸效率提高了5.27%。在香港某人工岛吹填工程中，通过优化施工参数、改进施工工艺等一系列措施后，施工船舶泵吸效率提高约17.1%，缩短了取砂时间，有效降低了运砂船机成本的支出，工艺优化后工程总体减少支出约710万元。

4 结 语

创新管理，任重道远。目前，经过公司两年的践行，施工工艺管理体系已经形成一套成熟的创新管理模式。公司相继对所有新项目展开了施工方案测试工作。经过实践，施工效率得到大大提高，为公司的精细化发展、企业效益的提高、核心竞争力的增强作出了重要贡献。更为重要的是，创新管理模式为践行中交集团“五商中交”战略，“互联网+”国策、信息化管理，实现上海航道局“改革创新、转型升级、再次创业”的目标，开拓了具体可行的路径。endprint