基于标准作业的海上风电导管架高效建造探析

李东林 姚辉灿 李永刚

摘要：海上风电基础导管架建造难度大，行业内没有相关的工艺流程及建造经验可循，加之受制于海上风电装备安装项目的合同交期紧张，项目延期交付将面临高额的罚款，本文通过基于需求的“一个流”的生产组织方式，辅以事先科学合理的产前准备，探索出来一条符合项目特点的高效的生产组织模式，大大提高了项目建造进度和企业市场竞争力。

关键词：海上风电基础导管架  “一个流”  生产组织方式  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. 海上風电导管架市场背景

2020年随着海上风电市场国家政策补贴窗口期的到来，海上风电市场迎来了爆发式增长，特别是新时期国家清洁能源3060战略的出台，海上风电市场尤其是进一步走向深远海有着广阔的发展空间和前景。

海上风电装备不同于陆上风电，风电基础导管架（如图1）单体吨位和高度大，建造难度大，大多企业属于首次建造，在工艺流程和建造方式方面缺乏相关经验，加之受制于海上风电设备安装的海上风电装备项目合同交期紧张，项目延期交付将面临高额的处罚，如何实现风电产品高效生产组织，快速提升生产产能，实现产品按期交付，是摆在制造企业面前的紧迫问题。【1】

中集来福士2020年成功转型风电新业务，凭借着雄厚的海工建造经验，首次承接海上风电导管架建造项目， 通过拉动式生产管理，成功顺利交付了一批批风电装备产品，赢得了客户的高度认同，在业界取得了良好的口碑。本文重点以海上风电典型产品桩腿式导管架为例，就如何通过快速导入关键路径及关键工序产能分析、标准工时、生产节拍和产出量，实现目标产能的达成，进行一些浅显的探讨和思考。

2. 桩腿式海上风电导管架建造流程简述

桩腿式导管架结构主要包括三部分，自下而上分别为插入腿、导管架主体和风机基础过渡段（如图2）。建造流程主要包括下料切割、结构管加工和接长、片体和分段制作、涂装、总组合拢、下水交付等过程。

风电导管架产品结构形式多属桁架式结构，且由于卷管壁厚大，精度变形控制难度大等特点，加之风电导管架由于作业水域工况的不同，其整体尺寸重量也不尽相同，建造过程中各片体和分段对不同吨位吊车资源依赖度高，加之受上游原材料或技术图纸的延期，或者人力保障等方面资源不到位影响，往往造成项目建造计划滞后或延期交付。中集来福士采用基于需求的“一个流”的生产组织方式，辅以事先科学合理的产前准备，实践证明这是一种符合项目特点的高效的生产组织模式，可以大大提高项目建造进度，提高企业市场竞争力。【2】

3. 桩腿式海上风电导管架建造标准作业

在优化分段划分，设计中间产品的标准化，改变传统的孤岛式作业生产组织方式，按照“一个流”思维，采用拉动式生产模式，后道工序是前道工序的客户，前工序是基于后工序的需求进行排产。

3.1 明确关键路径和关键工序：

通过对四桩导管架各关键工序建造逻辑关系的梳理，可以清晰识别出项目建造关键路径，作为项目建造主计划制定的主要依据，同时根据各分段零部件逻辑关系明确出各分段零部件配套路径，并明确出各工序标准建造周期。【3】

3.2 关键工序生产节拍和场地工位测定：

明确出项目建造关键工序和关键路径后，按照拉动式生产思维，结合月度产能目标和关键工序的标准工时测算出整体生产节拍、场地工位和平均人力。根据测算的场地工位数和工位人力，对各分段建造场地进行工位布置和人力配置。

示例：如企业月度产能目标为5套/月，按照每月工作22天、每天10小时、可动率95%计算，则生产节拍为：22（天）X10（小时）X95%/5（套/月）=41.8（小时/套）。可以看出，生产节拍与产能无关，取决于市场订单（即市场需求量）。

如果企业生产每套产品总工时为16500（小时/套），则所需工位*人数为：16500（小时/套）/41.8（小时/套）=394（工位*人数）。

企业可结合场地布局及人力供给资源，确定出最终比较合理的实际工位数量和人力配置数量。

如果企業每批次按照2套同步建造，则标准节拍则为：41.8（小时/套）X2（套）=83.6（小时/批次）

项目建造计划，按照关键路径和关键工序生产节拍进行相应调整，形成以下工序需求为主的拉动式生产计划。

对于关键分段风机过渡段，结构最为复杂，需要按照技术图纸进行细化拆分，形成单个分段内部的最优流水线布置，并根据整体节拍，确定每个零部件的工位数，形成单工位标准作业。【4】

3.3 关键工序产能分析：

我们知道JIT生产方式的精髓就是标准作业，标准作业开展的条件是以人的动作为中心，反复循环工作，并通过现地现物消除七大浪费持续加以改善，消除不增值的工作。

按照工序正常生产工时（A），考虑一定的宽放率（B），形成工序标准工时（C=A*（1+B）），并按照每月有效作业时间（每月工作天数22*每天工作小时E），可以得到各工序每月产能和工序平衡率（G=C / MAX（C））。通过对关键工序产能分析，可以有效识别出瓶颈工序，工序平衡率100%的则为瓶颈工序。【5】

3.4 关键路径线平衡分析：

3.4.1  关键工序工时差距分析：按照关键工序标准工时，与关键工序实际工时进行对比分析，明确各工序工时差距。

3.4.2  关键工序山积图分析：根据各关键工序工时差距，选择工时差距较大的关键工序优先进行单人山积图分析，识别浪费。

3.4.3  按照线平衡改善四原则ECRS方法对关键工序浪费进行针对性改善。

3.5    效率向上提升活动开展：

生产部门依据规定的方法每日对生产效率进行统计，形成标准的生产效率统计表和生产效率趋势图，并定期对生产效率达成情况进行总结，分析和改善。【6】

必要时，辅以生产效率KPI为主的考核体系支持，可以有效保持生产效率持续向上，继而修订标准工时数据库，形成标准作业PDCA良性循环。

4. 结语

海上风电导管架建造项目，将随着国家对风电项目补贴政策截至期之前，呈现出一定程度的降温，风电导管架建造项目利润也会较大幅度的降低，但风电导管架作为国家未来一段时期内清洁能源3060战略的实施，尤其是持续加大海上风电项目投资的重要基础设施保障，有着广阔的发展前景。以标准作业为基础的节拍化拉动式生产方式，仍然将是海上风电导管架项目高效建造的重要方式，必将为企业应对激烈内外部市场竞争，积极开拓国内外市场，并取得良好的市场效益有着重要的现实意义和实践价值。

参考文献：

[1]李宗豪，朱军，陈伟球. 海上风电导管架陆地建造过程中的应力分析[J]. 工程设计学报，2021，28（02）：218-226.

[2]魏兴麟，彭亚，柯逸思. 海上风电深水导管架基础的应力响应研究[J]. 水电与新能源，2021，35（02）：29-34.

[3]谢志伟，魏笑科，邹福顺，林阳峰，涂源根，陈世明，陈城，胡力文. 海上风电导管架建造技术研究[J]. 广东科技，2020，29（10）：50-53.

[4]田伟丽，汪冬冬，高健岳. 海上风电项目中导管架基础施工技术综述[J]. 中国港湾建设，2020，40（05）：20-24.

[5]马东，杨勇，任重进，王力群，韩荣贵. 海上风电导管架基础靠船件碰撞特性分析[J]. 船舶工程，2019，41（S1）：380-382+394.

[6]毛小飞，陈锋，羌祁民，韦文鑫，黄以会，王晓丹. 海上风电五桩导管架焊接工艺试验研究[J]. 建筑钢结构进展，2018，20（06）：108-114.

中图分类号：TM614 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2108-5640-8124 第一作者：李东林，（1971—），男，大学本科， 工程师，研究方向为精益安全和精益生产管理

收件信息：李东林  13390009128

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作者简介：李东林 1971.9生，男，汉，籍贯陕西合阳，机械工程工程师，大学本科学历，个人研究方向：精益安全和精益生产管理方向。