CN102609392B - 高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法 - Google Patents

Abstract

一种高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法，高端海洋工程装备设计工时T的计算公式为：T>=LW*Tb*t*s*p*f，其中，LW为海洋工程装备的空船重量；Tb为海洋工程装备的空船重量系数；t为海洋工程装备的装备类型系数；s为海洋工程装备的设计范围系数；p为海洋工程装备的定位类型系数；f为海洋工程装备的功能类型系数。本发明能够快速地、准确地实现高端海洋工程装备设计工时的估算。

Description

高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法

技术领域

本发明涉及海洋工程装备设计工时的估算方法，尤其涉及半潜式平台、自升式平台及海洋工程支持船等领域项目设计工时的快速计算方法。

背景技术

诸如半潜式平台、自升式平台及海洋工程支持船之类的高端海洋工程装备是一种集高科技于一身的大型机电产品，属于高投入、高风险行业，从事海洋工程装备建造的厂商须具有完善的研发机构、完备的建造设施、丰富的建造经验以及雄厚的资金实力。

由于在高端海洋工程装备设计建造过程中充满风险，规范和科学快速计算设计工时，是评估海洋工程装备设计建造企业能力、制定企业设计计划、统筹项目设计与建造进度等的基础资料和前提条件。快速准确的工时计算有利于科学的平衡设计负荷，建立满足生产能力和设计能力的设计计划，有利于缩短设计周期、提高设计效率、降低项目风险等。但在高端海洋工程装备设计过程中，设计工时的快速计算却没有一个规范的设计计算方法，现有的高端海洋工程装备设计工时基本采用经验估算和/或国内外同型产品类比等方法进行估算，其准确性较差，由此带来的后果是：小则造成项目设计周期延误，大则导致整个项目的失败，从而大大增加了高端海洋工程项目的风险，给高端海洋工程装备设计、制造以及使用等各方均会带来巨大影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法，能够快速地、准确地实现高端海洋工程装备设计工时的估算。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法，高端海洋工程装备设计工时T的计算公式为：T>＝LW*Tb*t*s*p*f，其中，LW为海洋工程装备的空船重量；Tb为海洋工程装备的空船重量系数；t为海洋工程装备的装备类型系数；s为海洋工程装备的设计范围系数；p为海洋工程装备的定位类型系数；f为海洋工程装备的功能类型系数。

将海洋工程装备划分为三个空船重量类型：半潜平台、自升式平台和船舶产品，从而该空船重量系数Tb对应有：半潜平台的空船重量系数Tb1、自升式平台的空船重量系数Tb2和船舶产品的空船重量系数Tb3。

优选地，该半潜平台的空船重量系数Tb1为12-18小时/吨；该自升式平台的空船重量系数Tb2为10-14小时/吨；该船舶产品的空船重量系数Tb3为8-12小时/吨。

将海洋工程装备划分为四个装备类型：半潜平台、自升式平台、工程船舶及豪华游艇，从而该装备类型系数t对应有：半潜平台的装备类型系数t1、自升式平台的装备类型系数t2、工程船舶的装备类型系数t3和豪华游艇的装备类型系数t4。

优选地，该半潜平台的装备类型系数t1为1.5；该自升式平台的装备类型系数t2为1.5；该工程船舶产品的装备类型系数t3为1.2；该豪华游艇的装备类型系数t4为1.5。

将海洋工程装备划分为五个设计范围：概念设计、基础设计、详细设计、施工设计及技术支持，从而该设计范围系数s对应有：概念设计的设计范围系数s1、基础设计的设计范围系数s2、详细设计的设计范围系数s3、施工设计的设计范围系数s4和技术支持的设计范围系数s5。

优选地，该概念设计的设计范围系数s1为0.05；该基础设计的设计范围系数s2为0.1；该详细设计的设计范围系数s3为0.4；该施工设计的设计范围系数s4为0.4；该技术支持的设计范围系数s5为0.05。

将海洋工程装备划分为五种定位类型：动力定位一级、动力定位二级、动力定位三级、锚泊定位及座底式定位，从而该定位类型系数p对应有：动力定位一级的定位类型系数p1、动力定位二级的定位类型系数p2、动力定位三级的定位类型系数p3、锚泊定位的定位类型系数p4和座底式定位的定位类型系数p5。

优选地，该动力定位一级的定位类型系数p1为0.05；该动力定位二级的定位类型系数p2为0.1；该动力定位三级的定位类型系数p3为0.4；该锚泊定位的定位类型系数p4为0.4；该座底式定位的定位类型系数p5为0.05。

将海洋工程装备划分为四种功能类型：铺管、起重/生活、钻井及储存，从而该功能类型系数f对应有：铺管的功能类型系数f1、起重/生活的功能类型系数f2、钻井的功能类型系数f3和储存的功能类型系数f4。

优选地，该铺管的功能类型系数f1为1.2；该起重/生活的功能类型系数f2为1.1；该钻井的功能类型系数f3为1.15；该储存的功能类型系数f4为1.2。

该海洋工程装备的空船重量LW可按具体计算法、参考母型法或者系数估算法获得。

与现有技术相比，本发明的高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法，只需简单地对海洋工程装备的空船重量、空船重量系数、装备类型系数、设计范围系数、定位类型系数以及功能类型系数进行乘法计算即可，能够快速地、准确地实现高端海洋工程装备设计工时的估算。

附图说明

图1是本发明的高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法的流程示意。

图2是本发明的快速计算方法中确定空船重量系数的流程示意。

图3是本发明的快速计算方法中确定装备类型系数的流程示意。

图4是本发明的快速计算方法中确定设计范围系数的流程示意。

图5是本发明的快速计算方法中确定定位类型系数的流程示意。

图6是本发明的快速计算方法中确定功能类型系数的流程示意。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。

本发明提出一种高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法，高端海洋工程装备设计工时T的计算公式为：T>＝LW*Tb*t*s*p*f，其中，LW为海洋工程装备的空船重量；Tb为海洋工程装备的空船重量系数；t为海洋工程装备的装备类型系数；s为海洋工程装备的设计范围系数；p为海洋工程装备的定位类型系数；f为海洋工程装备的功能类型系数。

参见图1，本发明的高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法大致包括以下步骤：

S1：确定海洋工程装备的空船重量LW。

S2：确定海洋工程装备的空船重量系数Tb。

S3：确定海洋工程装备的装备类型系数t。

S4：确定海洋工程装备的设计范围系数s。

S5：确定海洋工程装备的定位类型系数p。

S6：确定海洋工程装备的功能类型系数f。

S7：将设计工时T按大于等于LW*Tb*t*s*p*f进行估计。

其中，海洋工程装备的空船重量LW是高端海洋工程装备项目总体设计人员在确定设计方案或进行设计审核时要做的关键性工作，根据具体设计任务的不同以及设计者的设计条件，可采取具体计算法、参考母型法、系数估算法等进行所需数据的提取。

参见图2所示，获得空船重量系数Tb的过程大致包括：

S201：将海洋工程装备划分为三个空船重量类型：半潜平台、自升式平台和船舶产品。

S202：确定半潜平台的空船重量系数Tb1。

S203：确定自升式平台的空船重量系数Tb2。

S204：确定船舶产品的空船重量系数Tb3。

空船重量系数Tb来源于历史项目基础工时资料的统计，可以首先统计设计者历史装备项目所花费的总设计工时，统计装备项目的空船重量LW，在此基础上通过复杂网络理论进行相关系数的提取。如历史无类似项目，也可借鉴国内外类似企业的相关数据经修正后使用。具体地，可以有表1列出的经验选取关系：

表1

空船重量类型	半潜平台	自升式平台	船型产品
				系数Tb(H/Ton)	12-18	10-14	8-12

其中，步骤S202、S203或者S204可根据海洋工程装备的实际空船重量类型而决定是否需要执行。如果设计者曾参与相同类型项目建设，有相关设计建造经验，可适当调整选择系数范围中的较小者，反之，选系数范围中的较大者。

参见图3所示，获得装备类型系数t的过程大致包括：

S301：将海洋工程装备划分为四个装备类型：半潜平台、自升式平台、工程船舶及豪华游艇。

S302：确定半潜平台的装备类型系数t1。

S303：确定自升式平台的装备类型系数t2。

S304：确定工程船舶的装备类型系数t3。

S305：确定豪华游艇的装备类型系数t4。

其中，S302、S303、S304或者S305可根据海洋工程装备的实际装备类型而决定是否需要执行。这些系数t1、t2、t3、t4在设计工时中所占的权重也采取复杂网络理论进行提取，具体地，可以有表2列出的经验选取关系：

表2

装备类型	半潜平台	自升式平台	工程船舶	豪华游艇
					系数t	1.5	1.5	1.2	1.5

参见图4所示，获得装备类型系数t的过程大致包括：

S401：将海洋工程装备划分为五个设计范围：概念设计、基础设计、详细设计、施工设计及技术支持。

S402：确定概念设计的设计范围系数s1。

S403：确定基础设计的设计范围系数s2。

S404：确定详细设计的设计范围系数s3。

S405：确定施工设计的设计范围系数s4。

S406：确定技术支持的设计范围系数s5。

其中，S402、S403、S404、S405或者S406可根据海洋工程装备的实际设计范围而决定是否需要执行，如只做某一阶段或几个阶段，则只需计算某一阶段所占比例或几个阶段所占比例的汇总和。设计范围影响系数可参照一些历史数据基于复杂网络理论提取。设计范围考虑了适用国际国内相关规范与法规及适用标准体系等的影响，其中s＝s1+s2+s3+s4+s5。具体地，可以有表3列出的经验选取关系：

表3

参见图5所示，获得定位类型系数p的过程大致包括：

S501：将海洋工程装备划分为五种定位类型：动力定位一级、动力定位二级、动力定位三级、锚泊定位及座底式定位。

S502：确定第一种的动力定位的定位类型系数p1。

S503：确定第二种的动力定位的定位类型系数p2。

S504：确定第三种的动力定位的定位类型系数p3。

S505：确定锚泊定位的定位类型系数p4。

S506：确定座底式定位的定位类型系数p5。

其中，S502、S503、S504、S505或者S506可根据海洋工程装备的实际定位类型而决定是否需要执行。高端海洋工程装备项目在海洋中所采取的定位形式通常可分为动力定位和锚泊定位及座底式，其中动力定位又可进一步细分为三种情况，即动力定位一级DP1、动力定位二级DP2、动力定位三级DP3。定位类型对工时计算的影响系数也利用统计数据基于复杂网络理论获取，具体地，可以有表4列出的经验选取关系：

表4

定位类型	DP1	DP2	DP3	锚泊定位	座底式定位
						系数p	0.05	0.1	0.4	0.4	0.05

参见图6所示，获得功能类型系数f的过程大致包括：

S601：将海洋工程装备划分为四种功能类型：铺管、起重/生活、钻井及储存。

S602：确定铺管的功能类型系数f1。

S603：确定起重/生活的功能类型系数f2。

S604：确定钻井的功能类型系数f3。

S605：确定储存的功能类型系数f4。

其中，S602、S603、S604或者S605可根据海洋工程装备的实际功能类型而决定是否需要执行。功能不同，对装备项目的技术要求不同，对工时的计算结果影响不同，基于复杂网络理论可得影响系数，具体地，可以有表5列出的经验选取关系：

表5

功能类型	铺管	起重/生活	钻井	储存
					系数f	1.2	1.1	1.15	1.2

以下结合两个具体实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例一对国内某公司2005年承接的高端半潜钻井平台进行设计工时的快速计算。

项目概况：该项目属于国内首次设计建造的适合全球最恶劣海况的半潜钻井平台。

确定空船重量LW：本项目技术规格书明确指出，其空船重量为25500Ton。

确定空船重量系数Tb：由于项目技术要求高，所涉专业复杂度也高，依据上述表1的经验系数，可选择大系数18H/Ton。

确定装备类型系数t：由于本装备项目为半潜式钻井平台，故t＝1.5。

确定设计范围系数s：根据项目合同规定，本项目概念及基础设计工作已基本完成，只需负责详细设计、施工设计及技术支持部分工作，即s＝s3+s4+s5＝0.1+0.4+0.05＝0.55。

确定定位类型系数p：项目合同及技术规格书明确要求该装备采用DP3动力定位形式，所以p＝1.5。

确定功能类型系数f：由于本装备项目为半潜式钻井平台，故f＝1.15。

根据本发明的设计工时计算公式进行计算：T>＝LW*Tb*t*s*p*f＝25500*18*1.5*0.55*1.5*1.15＝653212人工时。

据此计算结果可预测，按正常情况下，一人一天8小时，一月按23个工作日为月184小时，一年约2200小时计算，该项目相当于300人1年的工作量。据此计算结果也可制定设计者该时期的设计人员需求量及工作安排，船东也可借此进行评价装备建造商是否有能力按期完工交付项目。

该项目已成功交付船东并已在规定海洋开始钻井工作，各项技术指标满足合同要求。根据设计工时历史数据进行验证，该项目设计工时实际为677810人工时，误差率仅为3.77％。

实施例二对国内某公司2007年承接的高端自升式钻井平台进行设计工时的快速计算。

项目概况：本项目是首次涉及自升式钻井平台的设计工作，适合水深350ft。

确定空船重量LW：该自升式钻井平台技术规格书中明确指出该平台的空船重量为8500Ton。

确定空船重量系数Tb：因无参考经验，对可能遇到的问题预见性不强，故选择大系数10H/Ton。

确定装备类型系数t，由于船型为自升式，故t＝1.5。

确定设计范围系数s，根据装备项目合同规定，设计者只负责该项目施工设计和技术支持部分，故设计范围为s＝s4+s5＝0.4+0.05＝0.45。

确定定位类型系数p：其为自升式平台，定位形式为座底式，即p＝1。

确定功能类型系数f：其为钻井平台，故f＝1.15。

根据本发明所得的工时计算公式进行计算：T>＝LW*Tb*t*s*p*f＝8500*10*1.5*0.45*1*1.15＝65981.25人工时。

据此计算结果可预测，按正常情况下，一人一天8小时，一月按23个工作日为月184小时，一年约2200小时计算，该项目相当于30人1年的工作量。据此计算结果也可制定设计者该时期的设计人员需求量及工作安排，船东也可借此计算结果进行评价装备建造商是否有能力按期完工交付项目。

该项目已成功交付船东并已在规定海洋开始钻井工作，各项技术指标满足合同要求，根据设计工时历史数据进行验证，该项目设计工时实际使用67141.8人工时，误差率仅为1.76％。

与现有技术相比，本发明的高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法具有以下优点：

1、通过对高端海洋工程装备项目设计工时影响因素及其影响权重的分析、计算，给出了一种设计工时的理论计算方法，可以比较简单、准确、快速地计算设计工时，对企业进行高端海洋工程项目投标预算制定、设计工期规划、设计负荷平衡等起到重要的指导作用。

2、可以避免造成高端海洋工程装备项目的设计工时估算过长或过短，从而通过有效安排企业开工项目以降低项目风险，既不冒险承担企业工期范围内无法完成的装备项目，也不遗漏企业能力范围内的项目，使企业能够获取高效的投资回报率；另外，本发明计算所得工时数据，还可以用于评估高端海洋工程装备项目制造企业的能力和水平，对船东而言，可有效降低投资风险，增强项目成功率，因此本发明在实际应用中具有重大意义。

3、本发明计算所得工时数据，还可以对依靠经验、类比等估算方法所得的工时数据进行验证和评价。

综上所述，本发明的快速计算方法，公式简单，意义明确，为高端海洋工程装备项目设计工时计算提供了理论方法。本发明可以比较简单、准确、快速的确定高端海洋工程装备设计工时数据，对企业进行项目投标、能力评估、设计负荷安排具有重要的指导作用。本发明的快速计算方法，可以广泛应用于高端海洋工程装备设计工时的快速计算中。

需要说明的是，本发明的快速计算方法中的各项参数的确定，不同的设计者，可以依据自己的特点，将上述经验值的选取范围进行适当地调整，比如：各项参数可分别乘上一个相应的调整系数，又比如：可以将按照上述公式得到的结果再乘上一个调整系数K，T>＝K*LW*Tb*t*s*p*f，其中调整系数K可取值为：1.01，1.02，1.03，1.04，1.05，直至1.10以实现设计工时的冗余的适当增设，或者可取值为：0.99，0.98，0.97，0.96，0.95，直至0.90以实现设计工时的冗余的适当缩减。

根据实际应用的拓展，当项目超出上述的半潜平台、自升式平台、工程船舶及豪华游艇的类型范围，也可以相应地进行分类的调整，并补充进新的细分系数。

当高端海洋工程装备的实际功能包括上述功能分类的两项及两项以上的分类项时，可以简单地将这些分类项的影响系数进行累加，也可以考虑进这些分类项之间的关联性，而辅以相应地计算公式进行叠加计算，比如：当钻井功能为转井平台的主要功能，转井平台虽然同时还具备有起重/生活等辅助功能，这时在考虑功能类型系数f可以只考虑主要功能项的影响，而忽略掉起重/生活等辅助功能的影响。

另外，上述计算公式中的功能类型系数f，虽然只列出了四大类主要功能，其它如运输、修井等功能的影响系数，可选择现有四类功能中的已有项目进行对比，从而换算出。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种高端海洋工程装备设计工时的快速计算方法，其特征在于，包括：

获取计算参数，所述计算参数包括海洋工程装备的空船重量、空船重量系数、装备类型系数、设计范围系数、定位类型系数和功能类型系数；及

根据获取到的所述计算参数按照计算公式T>＝LW*Tb*t*s*p*f估计海洋工程装备的设计工时；

其中，T为海洋工程装备的设计工时；LW为海洋工程装备的空船重量；Tb为海洋工程装备的空船重量系数；t为海洋工程装备的装备类型系数；s为海洋工程装备的设计范围系数；p为海洋工程装备的定位类型系数；f为海洋工程装备的功能类型系数。

2.依据权利要求1所述的快速计算方法，其特征在于，所述计算参数为所述空船重量系数，所述获取计算参数的步骤包括：

将海洋工程装备划分为三个空船重量类型：半潜平台、自升式平台和船舶产品；

按照所述空船重量类型分别确定半潜平台的空船重量系数Tb1、自升式平台的空船重量系数Tb2和船舶产品的空船重量系数Tb3。

3.依据权利要求2所述的快速计算方法，其特征在于，该半潜平台的空船重量系数Tb1为12-18小时/吨；该自升式平台的空船重量系数Tb2为10-14小时/吨；该船舶产品的空船重量系数Tb3为8-12小时/吨。

4.依据权利要求1所述的快速计算方法，其特征在于，所述计算参数为装备类型系数，所述获取计算参数的步骤包括：

将海洋工程装备划分为四个装备类型：半潜平台、自升式平台、工程船舶及豪华游艇；

按照所述装备类型分别确定半潜平台的装备类型系数t1、自升式平台的装备类型系数t2、工程船舶的装备类型系数t3和豪华游艇的装备类型系数t4。

5.依据权利要求4所述的快速计算方法，其特征在于，该半潜平台的装备类型系数t1为1.5；该自升式平台的装备类型系数t2为1.5；该工程船舶产品的装备类型系数t3为1.2；该豪华游艇的装备类型系数t4为1.5。

6.依据权利要求1所述的快速计算方法，其特征在于，所述计算参数为设计范围系数，所述获取计算参数的步骤包括：

将海洋工程装备划分为五个设计范围：概念设计、基础设计、详细设计、施工设计及技术支持；

按照所述设计范围分别确定概念设计的设计范围系数s1、基础设计的设计范围系数s2、详细设计的设计范围系数s3、施工设计的设计范围系数s4和技术支持的设计范围系数s5。

7.依据权利要求6所述的快速计算方法，其特征在于，该概念设计的设计范围系数s1为0.05；该基础设计的设计范围系数s2为0.1；该详细设计的设计范围系数s3为0.4；该施工设计的设计范围系数s4为0.4；该技术支持的设计范围系数s5为0.05。

8.依据权利要求1所述的快速计算方法，其特征在于，所述计算参数为定位类型系数，所述获取计算参数的步骤包括：

将海洋工程装备划分为五种定位类型：动力定位一级、动力定位二级、动力定位三级、锚泊定位及座底式定位；

按照所述定位类型分别确定动力定位一级的定位类型系数p1、动力定位二级的定位类型系数p2、动力定位三级的定位类型系数p3、锚泊定位的定位类型系数p4和座底式定位的定位类型系数p5。

9.依据权利要求8所述的快速计算方法，其特征在于，该动力定位一级的定位类型系数p1为0.05；该动力定位二级的定位类型系数p2为0.1；该动力定位三级的定位类型系数p3为0.4；该锚泊定位的定位类型系数p4为0.4；该座底式定位的定位类型系数p5为0.05。

10.依据权利要求1所述的快速计算方法，其特征在于，所述计算参数为功能类型系数，所述获取计算参数的步骤包括：

将海洋工程装备划分为四种功能类型：铺管、起重/生活、钻井及储存；

按照所述功能类型分别确定铺管的功能类型系数f1、起重/生活的功能类型系数f2、钻井的功能类型系数f3和储存的功能类型系数f4。

11.依据权利要求10所述的快速计算方法，其特征在于，该铺管的功能类型系数f1为1.2；该起重/生活的功能类型系数f2为1.1；该钻井的功能类型系数f3为1.15；该储存的功能类型系数f4为1.2。

12.依据权利要求1所述的快速计算方法，其特征在于，该海洋工程装备的空船重量LW可按具体计算法获得，所述具体计算法包括参考母型法和系数估算法。