倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)論文：糧油加工倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)管控探究

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本文作者：王建聲1丁玉賢2黃海榮1李建平1作者單位：1河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院2河南德成房地產(chǎn)評(píng)估咨詢有限公司

設(shè)計(jì)控制方法

工程設(shè)計(jì)基本流程包括設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)輸出、設(shè)計(jì)評(píng)審、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、設(shè)計(jì)確認(rèn)、設(shè)計(jì)變更、設(shè)計(jì)總結(jié)等環(huán)節(jié),對(duì)于大型糧油加工倉(cāng)儲(chǔ)工程的設(shè)計(jì)流程控制重點(diǎn)應(yīng)放在設(shè)計(jì)輸入(包括輸入條件和設(shè)計(jì)接口)和設(shè)計(jì)評(píng)審論證。

1優(yōu)化設(shè)備采購(gòu)、設(shè)計(jì)與施工的銜接流程

設(shè)計(jì)進(jìn)度是確保工程項(xiàng)目順利實(shí)施的前提和基礎(chǔ),為實(shí)現(xiàn)設(shè)備采購(gòu)、條件提資與施工圖設(shè)計(jì)的交叉進(jìn)行,應(yīng)將設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃納入業(yè)主方項(xiàng)目實(shí)施總進(jìn)度計(jì)劃中,做好設(shè)備采購(gòu)、設(shè)計(jì)出圖、土建施工與設(shè)備安裝進(jìn)度間的統(tǒng)籌規(guī)劃。以TLG糧油加工倉(cāng)儲(chǔ)物流項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱“TLG項(xiàng)目”)的預(yù)處理車間為例。車間的施工順序受到客觀存在的設(shè)備安裝邏輯關(guān)系制約,應(yīng)考慮大型設(shè)備的吊運(yùn)路線、安裝空間,土建施工與大型設(shè)備吊裝需穿插進(jìn)行?；臼┕ろ樞?yàn)?廠房地基基礎(chǔ)施工→(落地)設(shè)備基礎(chǔ)施工→上部主結(jié)構(gòu)分層施工→大型(主)設(shè)備分層吊裝就位→上部次結(jié)構(gòu)分層施工→車間物料輸送管網(wǎng)與電氣系統(tǒng)安裝,圖1為車間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備吊裝施工情況。為滿足設(shè)備、設(shè)計(jì)、施工三者間的合理銜接,設(shè)計(jì)總包方組織業(yè)主方、施工方、機(jī)電承包商參加的設(shè)計(jì)進(jìn)度協(xié)調(diào)會(huì),以會(huì)議紀(jì)要的形式確定機(jī)電承包商隨設(shè)備采購(gòu)進(jìn)度依次提供基礎(chǔ)版(第一次條件)、上部主結(jié)構(gòu)版(第二次條件)、上部次結(jié)構(gòu)版(第三次條件)共計(jì)3版設(shè)備條件圖。車間主體采用鋼結(jié)構(gòu),這也是實(shí)現(xiàn)多版次設(shè)備條件提供、土建施工圖設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)施工與大型設(shè)備吊裝實(shí)現(xiàn)合理銜接的前提,采用鋼結(jié)構(gòu)能夠最大限度減少設(shè)計(jì)反復(fù),降低處理設(shè)計(jì)變更的難度,提高設(shè)計(jì)、施工效率。各版次土建施工圖設(shè)計(jì)深度如下:基礎(chǔ)施工圖:滿足現(xiàn)場(chǎng)樁基、承臺(tái)施工與鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓埋設(shè)的施工要求(包括車間基礎(chǔ)與落地設(shè)備基礎(chǔ))。上部主結(jié)構(gòu)施工圖:滿足鋼材采購(gòu)、工廠下料加工、鋼結(jié)構(gòu)主體框架梁柱、柱間支撐現(xiàn)場(chǎng)栓焊連接、大型設(shè)備提前吊裝就位的施工要求。上部次結(jié)構(gòu)施工圖:滿足樓層次梁、鋼筋混凝土組合樓板、樓層設(shè)備地腳螺栓的預(yù)留預(yù)埋、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻梁、檁條的材料采購(gòu)、工廠下料加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝的施工要求。其中,上部主結(jié)構(gòu)與次結(jié)構(gòu)土建施工圖可根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)加工下料、運(yùn)輸與現(xiàn)場(chǎng)安裝間的進(jìn)度緩沖時(shí)間,再劃分為兩階段出圖(1~5層為第Ⅰ階段,6~10層為第Ⅱ階段),實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工的進(jìn)一步交叉,也為設(shè)備條件深化爭(zhēng)取到更多時(shí)間,進(jìn)一步提高了設(shè)備條件的提資可靠性。上述設(shè)備采購(gòu)、設(shè)計(jì)與施工的銜接流程關(guān)系見(jiàn)圖2。

2明確機(jī)電承包商輸入條件

包括機(jī)電承包商應(yīng)提供各階段設(shè)備條件圖的提資時(shí)間節(jié)點(diǎn)、內(nèi)容及深度、待定事項(xiàng)及其預(yù)設(shè)要求。這有助于設(shè)計(jì)人員明確各階段條件的漸進(jìn)關(guān)系,清晰待定項(xiàng)與不成熟輸入條件,使施工圖設(shè)計(jì)工作有的放矢,既確保主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性,又不影響次結(jié)構(gòu)布置的靈活性,實(shí)現(xiàn)與后續(xù)深化設(shè)計(jì)的順利銜接,最大限度降低施工中發(fā)生主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變更的風(fēng)險(xiǎn)。以“TLG項(xiàng)目”的預(yù)處理車間為例,要求機(jī)電承包商第一次向土建專業(yè)提資的工藝設(shè)備條件(即基礎(chǔ)版條件)內(nèi)容如下:(1)工藝流程系統(tǒng)圖;(2)車間主設(shè)備(注:單臺(tái)50kN以上)布置圖,含樓層設(shè)備平面布置、洞口尺寸與定位、設(shè)備或操作荷載大小、方向、作用位置并注明點(diǎn)荷、線荷、面荷或振動(dòng)荷載;(3)工藝專業(yè)對(duì)車間樓地面及分隔墻體形式要求;(4)連接預(yù)處理車間與浸出車間棧橋的定位、標(biāo)高、洞口大小、刮板支架定位及荷載條件;(5)車間主設(shè)備預(yù)埋件(含預(yù)埋鋼板、螺栓等)規(guī)格、型式、定位;(6)車間樓地面主設(shè)備基礎(chǔ)尺寸、標(biāo)高與定位;(7)車間設(shè)備安裝及檢修用工字鋼導(dǎo)軌路線(含起吊高度、凈空、吊重等要求);(8)設(shè)備待定項(xiàng)清單表,應(yīng)給出可能的布置范圍與荷載范圍,并保留一定冗余度,以確保先期施工的地基基礎(chǔ)安全可靠。該項(xiàng)目機(jī)電承包商提供的生產(chǎn)線設(shè)備載荷清單(樣表),見(jiàn)表1。

3組織和技術(shù)接口管理

(1)明確機(jī)電承包商與總包方工作界面。為提高設(shè)計(jì)效率,工作界面的劃分以相關(guān)性和獨(dú)立性為基本原則[1],即工作界面一側(cè)的出圖支撐條件只與己方有關(guān),能夠單方獨(dú)立完成。例如,“TLG項(xiàng)目”中設(shè)備支座、預(yù)埋件與設(shè)備選型密切相關(guān),管道支架與管道走向密切相關(guān),由機(jī)電承包商提供施工詳圖;操作平臺(tái)布置與主結(jié)構(gòu)密切相關(guān),由設(shè)計(jì)總包方完成施工詳圖。(2)嚴(yán)格技術(shù)接口管理,明確業(yè)主方、設(shè)計(jì)總包方、機(jī)電承包商間的信息流轉(zhuǎn)途徑與反饋確認(rèn)程序,保證接口信息及時(shí)、準(zhǔn)確、有效。有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)總包方應(yīng)形成內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目技術(shù)接口關(guān)系圖,通過(guò)與機(jī)電承包商技術(shù)接口的雙向?qū)?可在很大程度上減少只由機(jī)電承包商單方提供技術(shù)接口而出現(xiàn)的紕漏。(3)加強(qiáng)設(shè)備條件與土建施工圖的階段性設(shè)計(jì)復(fù)核,可根據(jù)類似項(xiàng)目設(shè)計(jì)接口出錯(cuò)統(tǒng)計(jì)概率,列出需要進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核的關(guān)鍵點(diǎn)。以TLG項(xiàng)目的預(yù)處理車間為例,要求機(jī)電承包商設(shè)計(jì)復(fù)核的關(guān)鍵點(diǎn)如下:1)復(fù)核設(shè)備檢修吊軌的運(yùn)行路線與軌底標(biāo)高;2)復(fù)核物料輸送棧橋的接口條件(平面定位與標(biāo)高);3)復(fù)核剖面圖中設(shè)備運(yùn)輸或安裝檢修時(shí)的凈空高度要求;4)復(fù)核大直徑工藝管道走向與土建施工圖主/次結(jié)構(gòu)是否沖突;5)復(fù)核是否存在既定設(shè)備布置或荷載發(fā)生變更的情況;6)復(fù)核柱間支撐與工藝輸送洞口發(fā)生沖突的情況;7)復(fù)核成套設(shè)備安裝運(yùn)輸路線對(duì)墻面預(yù)留開(kāi)孔、對(duì)樓面結(jié)構(gòu)加強(qiáng)等要求;8)復(fù)核設(shè)備安裝順序?qū)ν两ㄊ┕さ囊?如設(shè)備支座焊接固定后再澆筑相應(yīng)區(qū)域的組合樓板混凝土等)。

4項(xiàng)目設(shè)計(jì)審查論證

設(shè)計(jì)審查與論證是讓業(yè)主對(duì)項(xiàng)目有一個(gè)全面、清晰認(rèn)識(shí)的過(guò)程,對(duì)降低業(yè)主方在后期施工圖設(shè)計(jì)深化階段提出設(shè)計(jì)變更的風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。因?yàn)樵O(shè)備采購(gòu)、條件提供與施工圖設(shè)計(jì)是分階段漸進(jìn)的,故業(yè)主方在前期設(shè)計(jì)中可能對(duì)項(xiàng)目了解不夠,在后期設(shè)備安裝時(shí)才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,提出較的大設(shè)計(jì)變更,甚至出現(xiàn)邊施工邊加固的情況。此階段應(yīng)該注意兩方面的問(wèn)題:①CAPOP審查。對(duì)于CAPOP審查,應(yīng)邀請(qǐng)有操作經(jīng)驗(yàn)的工藝系統(tǒng)工程師參加,業(yè)主方的參加人員最好是操作主管或?qū)ν愌b置有豐富操作經(jīng)驗(yàn)的專家。這兩類人員往往能夠根據(jù)車間生產(chǎn)實(shí)踐,在設(shè)計(jì)早期發(fā)現(xiàn)功能性問(wèn)題和使用操作上的問(wèn)題。②PDS審查。通過(guò)PDS審查,在建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等多專業(yè)設(shè)計(jì)集成環(huán)境下的PDS三維模型中,可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備安裝操作空間是否足夠、大直徑物料輸送管網(wǎng)的走向是否與結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生碰撞等在二維平面或剖面圖中不易被發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,避免因無(wú)法進(jìn)行安裝操作而產(chǎn)生設(shè)計(jì)變更,確保設(shè)計(jì)可施性。以“TLG項(xiàng)目”的包裝注塑車間為例,業(yè)主方在設(shè)計(jì)前期以粗線框的設(shè)備布置為基礎(chǔ)進(jìn)行CAPOP審查,因?qū)υO(shè)備的維護(hù)與檢修缺乏考慮,漏設(shè)了維護(hù)、檢修用行吊,在后期注塑設(shè)備安裝時(shí)才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。為保證起吊高度,需拆除行吊運(yùn)行區(qū)間上層的樓面鋼梁、組合樓板,然后上移;為增設(shè)牛腿、吊車梁、柱間支撐等結(jié)構(gòu)構(gòu)件,需拆除兩側(cè)砌塊墻、構(gòu)造柱,造成較大的現(xiàn)場(chǎng)返工和經(jīng)濟(jì)損失。

5提高設(shè)計(jì)變更處理效率

設(shè)計(jì)變更是指因設(shè)計(jì)、施工缺陷或錯(cuò)誤而發(fā)生的設(shè)計(jì)修改,對(duì)于設(shè)計(jì)變更應(yīng)處理好變更發(fā)出時(shí)間、變更處理效率的問(wèn)題,因設(shè)計(jì)變更往往發(fā)生在現(xiàn)場(chǎng)施工期間,項(xiàng)目的進(jìn)度安排、人力機(jī)具安排都很緊湊,設(shè)計(jì)變更滯后會(huì)增加設(shè)計(jì)和施工的協(xié)調(diào)難度,給項(xiàng)目的進(jìn)度和費(fèi)用帶來(lái)不利影響。首先,施工圖設(shè)計(jì)工作應(yīng)向設(shè)備采購(gòu)、安裝和土建施工等上、下游作業(yè)過(guò)程延伸[2],在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,派駐現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)工程師處理“錯(cuò)、漏、碰、缺”等設(shè)計(jì)問(wèn)題,特別是使設(shè)備無(wú)法吊裝、施工事故缺陷等需現(xiàn)場(chǎng)查看解決的問(wèn)題,能夠得到及時(shí)有效處理,推動(dòng)整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展。其次,因大型糧油加工倉(cāng)儲(chǔ)工程的施工圖設(shè)計(jì)是分期分批完成的,時(shí)間跨度大,各子項(xiàng)出圖周期緊張,出圖版次多且可能發(fā)生設(shè)計(jì)輸入條件的多次變動(dòng),難免出現(xiàn)專業(yè)接口間相互脫節(jié)和漏項(xiàng)的情況。因此,項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)適時(shí)組織對(duì)項(xiàng)目廠區(qū)高程、總圖定位、工藝管網(wǎng)接口、子項(xiàng)接口、專業(yè)接口等設(shè)計(jì)基準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行階段性復(fù)核,至少應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)施工前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。若施工時(shí)才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,往往會(huì)因基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤給項(xiàng)目帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失和處理難度。最后,根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)規(guī)律,設(shè)計(jì)出圖時(shí)可能存在施工圖內(nèi)容待定項(xiàng)。設(shè)計(jì)人應(yīng)對(duì)待定項(xiàng)進(jìn)行跟蹤,督促業(yè)主方落實(shí)條件,一旦條件成熟,應(yīng)及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng),以免造成誤工或返工。2•6設(shè)計(jì)持續(xù)改進(jìn)項(xiàng)目結(jié)束后,從項(xiàng)目的整個(gè)建設(shè)過(guò)程看,無(wú)論是設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工還是投料開(kāi)車都有許多值得總結(jié)之處。對(duì)設(shè)計(jì)而言,雖然已將項(xiàng)目按合同約定完成,但可能由于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)條件所限,并非是合理和經(jīng)濟(jì)的方案,這就需要對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)歸納總結(jié),分析是否有優(yōu)化、改進(jìn)設(shè)計(jì)的可能,以供今后類似項(xiàng)目中參考和借鑒。以“TLG項(xiàng)目”為例,項(xiàng)目投料試車移交業(yè)主后,參加該項(xiàng)目的專業(yè)負(fù)責(zé)人總結(jié)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、工藝設(shè)備和施工安裝中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。將變更頻次多、處理難度大的問(wèn)題歸納,由設(shè)計(jì)院總工組織有關(guān)人員分析提出改進(jìn)措施,匯編成出錯(cuò)信息清單和統(tǒng)一技術(shù)措施手冊(cè)并給各項(xiàng)目組實(shí)施,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的持續(xù)改進(jìn)。

并行工程在大型糧油加工倉(cāng)儲(chǔ)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1并行工程簡(jiǎn)介

并行工程源自Winner的美國(guó)國(guó)防分析研究所的R-338報(bào)告“并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過(guò)程(包括制造過(guò)程和支持過(guò)程)的系統(tǒng)化方法”,是近年來(lái)制造業(yè)中新出現(xiàn)的一種產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式,是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化工作模式[3]。

2并行工程的應(yīng)用效益

在產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)前期設(shè)計(jì)階段不同領(lǐng)域的相關(guān)參與方之間開(kāi)放的信息交流,使項(xiàng)目執(zhí)行中各個(gè)過(guò)程之間的界面融合成為可能,避免由于前期設(shè)計(jì)中未考慮下游過(guò)程中相關(guān)因素而導(dǎo)致設(shè)計(jì)更改和反復(fù)。美國(guó)IDA的研究報(bào)告表明并行工程應(yīng)用效益是明顯的:(1)設(shè)計(jì)質(zhì)量的改進(jìn),使早期生產(chǎn)中過(guò)程變更次數(shù)減少50%以上;(2)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其有關(guān)過(guò)程的并行進(jìn)行,使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期減少40%~60%;(3)多功能小組一體化進(jìn)行產(chǎn)品及其有關(guān)過(guò)程的設(shè)計(jì),使成本降低30%~40%;(4)產(chǎn)品及其有關(guān)過(guò)程的優(yōu)化,使產(chǎn)品的報(bào)廢及反復(fù)工作減少75%。

3并行工程在大型糧油加工倉(cāng)儲(chǔ)工程設(shè)計(jì)中的適應(yīng)性分析

盡管并行工程最早是針對(duì)制造業(yè)中產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提出的,但在建筑工程設(shè)計(jì)中同樣適用,建筑工程的并行設(shè)計(jì)是指基于并行工程思想將傳統(tǒng)的“串行”過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)椤安⑿小边^(guò)程的建筑工程設(shè)計(jì)模式。(1)大型糧油加工倉(cāng)儲(chǔ)工程的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、參與單位多、專業(yè)工種復(fù)雜,需多單位、多專業(yè)協(xié)同完成。項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中存在眾多的組織接口、技術(shù)接口,分期、分批出圖的子項(xiàng)接口,特別是存在設(shè)備采購(gòu)、施工圖設(shè)計(jì)與施工安裝的上下游作業(yè)交叉問(wèn)題,需要在設(shè)計(jì)過(guò)程分解與設(shè)計(jì)進(jìn)度安排時(shí)考慮如何實(shí)現(xiàn)三者的合理交叉,而這正是并行工程的出發(fā)點(diǎn)之一。(2)在設(shè)計(jì)總包模式下,可以使項(xiàng)目參與各方在總包方的統(tǒng)籌下協(xié)同工作,實(shí)施并行工程就有了組織保障?？偘娇梢愿玫匕逊稚⒌?、零星的項(xiàng)目設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程看成是一個(gè)整體、集成的過(guò)程,從全局優(yōu)化的角度出發(fā),通過(guò)充分的信息共享,及早考慮設(shè)計(jì)的“可建造性”、“可生產(chǎn)性”和“可維護(hù)性”,減少設(shè)計(jì)變更,從而達(dá)到提高質(zhì)量、縮短工期、節(jié)約成本的目的。

4基于并行工程的設(shè)計(jì)過(guò)程重組

基于并行工程的設(shè)計(jì)過(guò)程重組是從傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程轉(zhuǎn)變成集成的、并行的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程,強(qiáng)調(diào)下游作業(yè)過(guò)程在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期的參與,通過(guò)設(shè)計(jì)流程改進(jìn),使信息流動(dòng)與共享的效率更高。傳統(tǒng)組織模式下的設(shè)計(jì)過(guò)程,不同階段的工作銜接關(guān)系是單向串行“拋過(guò)墻”式的[4],見(jiàn)圖3?；诓⑿泄こ趟枷氲脑O(shè)計(jì)組織模式強(qiáng)調(diào)信息的交流與共享,強(qiáng)調(diào)上、下游作業(yè)過(guò)程的交叉與融合,見(jiàn)圖3。建筑工程并行設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)流細(xì)分、設(shè)計(jì)過(guò)圖3串行與并行組織模式下設(shè)計(jì)過(guò)程比較程規(guī)劃與重組以及并行工程在大型糧油加工倉(cāng)儲(chǔ)工程中的實(shí)施路徑等問(wèn)題將在后續(xù)文章中深入研究。