预制混凝土塔架管片卧式生产工艺的劳动生产率研究与分析

张 超

（亚泰集团沈阳现代建筑工业有限公司技术研发部，辽宁 沈阳 110000）

1 研究背景

近年来，国内大功率、长叶片、高塔架的大型化风电机组更新换代明显加速，更大的风机需要更高的高度来支撑。作为风电机组的关键部件，塔架肩负提升风机高度、保障机组安全的重要使命[1]。尽管钢制塔架的应用已较为广泛，但它与风电机组的配合仍然是一项较为复杂的系统工程，尤其对于高度在120 m及以上的钢制塔架，机组的安全与可靠运行仍存在着不确定性。因此，国内的主流风电整机商均在研究预制混凝土塔架管片技术，探索风电机组大型化下的最优高塔架解决方案。

预制混凝土塔架管片（以下简称“混塔管片”）由钢材和混凝土共同构成，采用模块化设计、通用化单元，具有生产效率高、结构刚度大、安全性和经济性好、高度不易受限等技术特点。然而，由于国内混塔管片设计体系不够完善，产品结构形式差异性明显，没有规模化应用，造成生产经验不足，这也为混塔管片的生产工艺研究带来诸多问题。

1）混塔管片二分体立式生产工艺具有单块构件体积大、构件尺寸偏差大[2]和构件底部容易出现因混凝土漏振而疏松[3]的质量问题，同时具有生产空间受限、生产效率低和运输不便等缺点。

2）混塔管片四分体立式生产工艺虽然解决了生产空间受限、运输不便等问题，但是仍然存在生产效率低、构件尺寸偏差大和构件底部容易出现因混凝土漏振而疏松的质量问题。

针对以上情况，风电整机商提出了一种新的四分体混塔管片设计方案，通过采用卧式生产工艺解决构件生产效率低、构件尺寸偏差大和构件底部容易出现因混凝土漏振而疏松的质量问题。

2 劳动生产率计算实例分析

2.1 统计预制混凝土塔架管片构件信息

混塔管片的设计一般从底层到顶层为梯形截面渐变，所以每层混塔管片的外形尺寸均不同，导致每层混塔管片的生产效率也会不同，因此，统计混塔管片信息是计算生产效率的前提。根据设计图纸统计了某项目第S1段到第S4段混塔管片信息，见表1。

表1 预制混凝土塔架管片信息表

2.2 组织采用卧式工艺生产预制混凝土塔架管片

在人员、设备、材料和生产工艺方案准备就绪后，根据产品生产计划，组织采用卧式生产工艺生产混塔管片，重点是搜集混塔管片生产工艺参数，为后续混塔管片卧式生产工艺设计做好准备。

2.3 分析和统计预制混凝土塔架管片生产工艺参数

在混塔管片生产过程中，通过优化生产工艺和调整人员工作安排，根据混塔管片不同层段的规格尺寸和构件特点分析并统计出第S1段到第S4段混塔管片卧式生产工艺（单片）工时（按照10 h/d统 计），见表2。

表2 预制混凝土塔架管片卧式生产工艺（单片）工时统计表

第1项和第11项为非生产线工序，需另外设置生产场地，不影响整体生产效率，其中第1项工作中的4个人每天只负责钢筋笼焊接，第11项工作中的2个人只负责构件转运及成品养护。第9项工作中生产线工人操作只需要20 min，剩余时间为构件静停时间，第10项工作为养护设备自动操作。第2项至第10项工作的操作人员相同，通过交叉作业完成生产任务。综上所述，采用卧式生产工艺生产混塔管片每天需要安排4名焊接工人，14名模台操作人员，2名构件转运及室外构件养护人员，共计20名生产操作人员。

在混塔管片生产工艺参数确定后，组织车间生产操作人员进行混塔管片的批量生产，并根据上述各项工艺参数绘制第S1段至第S4段混塔管片卧式生产工艺单日生产进度甘特图（见表3、第76页表4和表5、第77页表6），同时计算出单日（按照10 h进行计算）混塔管片的最大产能为4片，约14.896m3混凝土。

表3 第S1段预制混凝土塔架管片卧式生产工艺生产进度甘特图

表4 第S2段预制混凝土塔架管片卧式生产工艺生产进度甘特图

表5 第S3段预制混凝土塔架管片卧式生产工艺生产进度甘特图

表6 第S4段预制混凝土塔架管片卧式生产工艺生产进度甘特图

2.4 计算劳动生产率

通常在计算劳动生产率时以实物量（以人·年或人）来表示劳动投入，以创造实物的价值量（元）来表示产出，从而劳动生产率的计算单位为元/（人·年）或元/人；在计算资本生产率时则以资本投入量（元）来表示资本投入，以资本创造实物的价值量（元）来表示产出，从而资本的生产率计算单位为元/元[4]。分行业的劳动生产率等于分行业增加值除以分行业劳动者的工作时间，反映不同行业单位工作生产增加值，计算公式为

式中：VAi为第i个行业的增加值；Li为第i个行业的工作时间[5]。

基于以上公式，预计混塔管片市场价格约为单价3 600元/m3（含税价），人工费约为300元/（人·天）。

根据以实物量表示劳动投入的计算方法，混塔管片卧式生产工艺单日每个工人的劳动生产率为

式中：P1为以实物量表示劳动投入时混塔管片卧式生产工艺单日每个工人的劳动生产率；VA为混塔管片卧式生产工艺单日的劳动最大产出价值；L为混塔管片卧式生产工艺单日工时，人·天。

根据以劳动投入的价值量表示劳动投入的计算方法，混塔管片卧式生产工艺单日每个工人的劳动生产率为

式中：P2为以劳动投入的价值量表示劳动投入时混塔管片卧式生产工艺单日每个工人的劳动生产率；VB为混塔管片卧式生产工艺单日的劳动投入价值。

3 结论

经过近两个月的批量生产后比较混塔管片立式生产工艺与卧式生产工艺发现，每天安排的人员由24人减少为20人；以实物量表示劳动投入时，每日劳动生产率由2 234.40元/（人·天）提高到2 681.28元/（人·天），以劳动投入的价值量表示劳动投入时，每日劳动生产率由7.45元/元提高到8.94元/元。此外，采用混塔管片卧式生产工艺可以控制构件尺寸允许偏差为规范规定的±1 mm，并且彻底解决了构件底部因混凝土漏振而疏松的质量问题。

虽然采用混塔管片卧式生产工艺提高了劳动生产率，但是碍于目前混塔管片每一层段规格尺寸偏差较大，使得劳动生产率统计存在一定偏差。下一步将与设计单位沟通协调，统一混塔管片规格尺寸，同时，采用自动化生产线将成为今后优化劳动生产率的重点方向。