QC案例：降低输电电缆隧道的测量误差

◆智缆创新工作室新睿QC小组 / 文

一、课题选择

随着近年来输电电缆在城市电网的大规模应用，电缆在上海电网中所占比重已经超过了传统的架空线路输电方式，成为上海电能输送的主力军。上海地下管道错综复杂，市政施工、建筑施工等都要求地下电缆具备精准的测绘数据。电缆隧道测绘验收时，小组多次发现测量结果与施工方提交的测绘资料相差较大，无法确定哪一方测量的结果更为准确。2016年1月，QC小组选用经上海市测绘院竣工测绘的世博隧道龙阳路—锦绣路路段作为样本标准，竖井的30个工井测量点进行测量精度的检验。与要求测量结果相比，我方当前采用的电缆隧道测量方法在测量精度上距离公司的要求有较大差距，其中最大误差在25#测量点，误差值为0.52m，而平均偏差为0.38m，远不能满足测量误差值≤0.1m的要求。为此，公司成立专项攻关小组，针对输电电缆测量误差较大问题开展攻关活动。小组课题设定为：降低输电电缆隧道的测量误差。

二、目标设定及可行性分析

依据公司内部质量要求，同时结合小组自身实际情况，本次小组活动将目标设定为：输电电缆隧道的测量误差≤0.1m。

小组成员对目前开展的电力电缆隧道测量步骤进行了调查，发现电缆隧道测量作业过程可划分为技术方案编制、控制测量、轴线测量、数据处理校验和成功输出五个主体步骤，小组成员分析统计了世博电缆隧道五个竖井中的30个工井测量点的各个环节的测量误差情况，并作排列图分析，以确定问题产生的主导因素。

由排列图分析可知，“控制测量”和“轴线测量”是导致电缆隧道测量误差大的关键项，两个关键问题占比为95.33%，若采取有效措施，使“控制测量”的误差减小（0.31-0.02）/0.31=93.5%，“轴线测量”的误差减小（0.24-0.015）/0.24=93.8%。2个环节总计误差减小(0.55-0.035)/0.55=89%，即可将总误差控制在0.1m以内。

为确保目标值的顺利实现，公司分别指定了主任工程师、班长和质量主管各一名，以及多名经验丰富的班员参与课题攻关。小组成员长期致力于测量方法和精度的改进，在质量、工艺等方面具有丰富的实践经验和良好的团队精神与创新意识，先后完成了“图纸资料向PMS电子平台的转换”、“非开挖顶管测量技术”等多项工艺技术攻关课题，取得了GPS辅助定位装置、陀螺仪结合非开挖定位装置、防护装置等多项创新成果。

三、原因分析

在确立并分析了目标的可行性后，小组成员开展了头脑风暴，集思广益针对“控制测量”和“轴线测量”误差大的问题进行讨论。为了有效找出导致问题发生的所有可能因素，小组成员通过变量流程图、C&E矩阵以及FMEA等质量工具和方法进一步寻找所有可能的潜在因素，并绘制出了关联图，如图1。

图1 控制测量和轴线测量误差大的关联图

四、要因确认

小组成员根据关联图分析出导致控制测量和轴线测量误差大的8个末端因素，并进行了现场调查、验证。对各末端因素制定了要因确认计划表，根据计划进行了逐个确认。

要因确认1：隧道湿度大

小组在控制其他末端因素不变的情况下，通过对测量结果对比分析，总结出：（1）隧道内湿度值均不大于75%；（2）隧道内的湿度值与控制测量和轴线测量的偏差值不是强相关，影响占比较小。判定此项因素为非要因。

要因确认2：隧道内光照强度低

小组在控制其他末端因素不变的情况下，通过对测量结果对比分析，总结出：（1）隧道内光照强度均大于500LX ；（2）隧道内的光照强度与控制测量、轴线测量的偏差值不是强相关，所造成的影响占比很小。判定此项因素为非要因。

要因确认3：水平钢尺安放位置偏移大

小组在控制其他末端因素不变的情况下，通过对测量结果对比分析，总结出：（1）水平钢尺安放位置偏移的误差值均小于标准规定的观测点绝对误差值不得大于0.01m；（2）水平钢尺安放位置偏移值与轴线测量的偏差值不是强相关，对轴线测量偏差量的影响占比小。判定此项因素为非要因。

要因确认4：仪器精度低

通过检查分析，所使用的设备仪器均达到标准规定的精度，判定此项因素为非要因。

要因确认5：铅垂线偏移角度大

通过现场试验和过程能力动态分析，对世博隧道龙阳路—锦绣路路段30个测量点的铅锤线偏移情况进行了检查，得出结论：（1）铅垂线偏移的角度不满足《工程测量规范》中规定的、铅垂线偏移度不得大于10″的要求；（2）过程能力CPK=0.43＜1.67，显示过程能力不足；（3）铅垂线偏移值与控制测量偏差值显示强相关，且影响占比较大。判定此项因素为要因。

要因确认6：地面布控点正确率低

小组成员对30个测量点的地面布控点进行核查，布控点的正确率均满足规范要求。判定此项因素为非要因。

要因确认7：图纸给定布控点偏差大

小组成员通过对30个测量点的控制点信息与图纸结果进行核对和过程能力动态分析，总结出：（1）图纸给定布控点不满足标准规定的测量控制点坐标应与图纸给出坐标中误差不得大于10cm的要求；（2）过程能力CPK=0.46＜1.67，显示过程能力不足；（3）图纸给定布控点偏差值对造成控制测量偏差量显示强相关，并且影响占比较大。判定此项因素为要因。

要因确认8：单井定向误差大

小组成员随机选择了世博隧道龙阳路—锦绣路路段的工井，对单井定向法的测量误差进行相关性分析，单井定向法中测量的高程值与轴线测量误差相关度显著（R=90.8%＞80%）。判定此项因素为要因。

表1要因确认计划表

经过对拟定的关键因素进行逐条确认，小组成员最终确定造成控制测量和轴线测量误差大的主要原因：1.铅垂线偏移大；2.图纸给定布控点偏差大；3.单井定向误差大。

五、对策制定及实施

小组成员对确认的3个要因，分别提出了不同的解决方案，并对不同解决方案的优缺点进行了阐述，从有效性、可行性、经济性等几个维度进行矩阵分析，确定最佳实施方案，制订了对策表并实施。

对策实施1：针对高落差垂直定位问题。为了减弱隧道内气流对铅锤摆的扰动影响，设计了高落差垂直定位装置。同时，为了克服铅锤摆底部设计的铅锤过重所带来的摇摆惯性较大的问题，小组特别设计了一个安全锁扣，用来增强连接钱与重铅锤的牢固性。改进后，设备稳定性好，误差值比较小，效果显著。

对策实施2：针对图纸给定控制点偏移较大的问题，小组经过类比、分析，设计了利用静态GPS获取控制点的方法。经过选购设备，制定GPS参数，编制《静态GPS测量控制点标准作业规范》，全员培训、考核，并对实验电缆隧道段的勘察，小组投入7台GPS接收机进行作业，采用同步静态观测模式进行测量。经过测量数据的比对分析，发现测量精度满足要求，改进措施有效。

对策实施3：针对电缆隧道采用单井定向法误差大的问题，小组成员结合现场测绘条件，设计出利用多井定向法测量隧道轴线的方法，随后根据现场多次试验测试，编制了《多井定位法测量隧道轴线标准作业流程草案》并对操作人员进行培训考核。利用多井定向法对30个工井进行测量后发现，误差均满足规定，改善效果显著。

六、效果检查

小组成员总结了PDCA循环改进总效果，对输电电缆隧道测量误差情况进行了统计分析。对策措施实施半年来，输电电缆隧道测量误差超过规范（大于等于10cm）的情况共出现5次，经分析和现场校验，造成超限的原因为施工人员操作不当（4次）和仪器误差（1次），后经改进，均达到了测量误差≤10cm的目标值，活动目标达成。

此次QC活动，小组成员综合运用多种改进方法，找出了问题的根本原因并逐一解决。在测量中，采用了新仪器、新设备进行测量，大大缩短了作业时间，提高了作业效率，同时也缩减了作业人员数量，减少了车辆交通运输成本。一条电缆隧道每公里测量周期平均5天，以每个月需要测3千米为计，则每个月电缆隧道测量实际产生的经济效益为（2400+144）×5×3=38160元人民币。

小组将本次活动的改进措施进行了固化，形成了《高落差垂直定位法获取联系测量控制点作业流程草案》等3项标准文件，并经审批、归档，下发实施。QC小组经上海市质量协会推荐参加评选，荣获“2017年全国优秀质量管理小组”称号。