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      舞臺機械技術、工藝、應用系列談——舞臺機械工程實施

      來源:www.agence-immobiliereparis.com 發布時間:2022年06月22日

       舞臺機械工程針對不同劇場,需求不同,特別是舞臺機械工程實施存在非標件的加工及安裝,因此,在總體工程實施的規范框架下,也會有其特性的實施內容及過程,筆者根據自身實踐經驗和心得進行簡要梳理,希望與業界同仁共同探討。

           1、舞臺機械工程的實施過程及內容

           一般情況下,劇場的主要舞臺機械設備是針對劇場定位、功能和需求量身定制的非標機械產品,所以舞臺機械工程的實施是一個一體化交鑰匙工程,盡可能由一家單位進行設計、加工、采購、安裝、調試等一體化實施,并進行全程質量控制。

           舞臺機械工程的實施內容覆蓋劇場建設的全部過程,作為舞臺機械工程實施單位主要職責應包括但不限于以下幾部分。

            (1)劇場舞臺機械總體工藝設計方案

           在劇場前期技術支持階段,應配合完成劇場舞臺機械總體工藝方案的確認,為劇場土建設計和施工提供載荷、供電、預埋等方面的基本技術條件,保證土建施工的順利實施。由于工程周期或其他原因,這部分內容也可以由前期規劃設計和舞臺工藝配合單位提

      供。

            (2)舞臺機械設備的深化設計

           在劇場總體工藝方案和設計說明的要求下,進行舞臺機械設備的深化設計,包括機械設備加工圖設計和技術說明編制;同時,配合施工總承包單位驗證校核現場基坑數據以及預埋件狀態,保證后續設備安裝的順利實施。

            (3)舞臺機械設備的采購、加工及試制

           提供采購加工的技術要求和詳細說明,進行設備標準外購件的采購、非標件的工廠加工工作。對新產品和需要工廠組裝調試的設備進行裝配試車,并對全過程進行質量監控和技術支持。

           舞臺機械的設備由標準的外購件(如電機、減速機、制動器、聯軸器、軸承、導軌、鋼絲繩、鏈條、螺栓、各類傳感器等,根據設備構造和形式選擇)、非標機械加工件(如軸、套、蓋、支座、齒輪、鏈輪、車輪等需要機械加工和材料處理的零部件)、結構焊

      接件(如機架、結構體、大型支座、臺體、立柱等以焊接加工為主的結構件)、控制臺、柜(箱)、線纜、電氣元器件等零部件組成。

            (4)舞臺機械設備的安裝

           在劇場土建完成結構封頂和屋面防水后,舞臺機械一般由臺下設備到臺上設備進行安裝。期間需要協調與土建結構、給排水、暖通空調、供配電、消防、燈光、音視頻、裝修等專業之間的空間與工序關系,并配合舞臺基礎鋼結構和上空設備格柵層的驗收。

            (5)舞臺機械設備的調試及驗收

           由于舞臺機械設備包含非標設備,舞臺機械在現場安裝完成后,需要進行設備調試,對設備的性能、技術參數、載荷、軟件功能等進行驗證性測試,形成測試評審報告完成竣工驗收。同時,還需要配合協調舞臺燈光、音響、視頻等專業的安裝調試工作。

             (6)培訓及售后

           舞臺機械完成驗收并移交使用單位,移交過程中,舞臺機械施工單位應對使用單位的專業人員進行上崗前的技術培訓,包括介紹設備特性,傳授操作方法、設備維護程序等。在規定質保期內,對設備正常運行提供技術保障,對設備出現的故障及時響應,并進行

      處理。

           總體來說,一個常規劇場的舞臺機械工程,從前期技術支持,到劇場建設完工投入使用,一般周期約2~3年,其中,前期技術支持約6~12個月,深化設計約1~3個月,采購加工約4~6個月,現場安裝調試約4~9個月。不同項目由于實際情況和總體工程進度的不

      同,會有較大區別,但實施周期基本與劇場建設周期同步。

           2、舞臺機械工程實施單位的確定

           舞臺機械涉及的設備形式多種多樣,技術含量和復雜程度差別很大,國內舞臺機械生產及施工單位的技術水平及產品質量也參差不齊,因此,對于舞臺機械設備的選擇需要全面考量。

           由于舞臺機械的非標定制特性,從前期的技術支持到后期的工程實施,最好由一家單位提供設計方案及配套產品,以保證產品性能與品質的統一(具體采購、加工、安裝等過程可能有不同單位負責實施,但整體集成的實施過程應該由一家單位負責)。目前國內

      工程實施的規則又要求前期方案與后期工程由不同單位實施,這對于舞臺機械這個非標專業的實施是不利的,容易造成前期方案與后期實施在基礎條件和深化設計方面的不匹配,形成前期工程浪費和后期功能缺失。需要實施單位根據項目的具體情況采取符合實際

      需要的方式確定配合單位。

           目前,舞臺機械工程實施單位的確定大多采用工程招投標的形式,這對于常規劇場和以相對標準的舞臺機械設備為主的劇場類項目是比較適宜的,因為大多設備是通用設備,設備形式和規格參數是接近或相似的,利用統一的招投標文件和技術要求,可以通過統

      一的招投標采購形式,選擇各方面均衡合理的配合廠家。特別要注意,招投標環節中關于嚴格技術要求和安全可靠性的符合性評價,避免不合理中標,降低設備的性能指標,影響設備品質,留下設備安全可靠性方面的隱患。

           對特殊需求的劇場或舞臺機械設備配備復雜的項目,建議采用協商邀標的形式,確定舞臺機械工程實施單位。因為復雜定制設備工藝方案和技術參數本身有很多不確定性,工藝要求和設備參數無法在招標文件中準確描述,需要根據劇場需求和藝術創意而不斷調

      整完善。在工程實施之前,定制的設備需要專業生產廠家的深度技術支持與配合,還需要隨著藝術創意的升華對設備性能和技術參數不斷修改調整,設備的改進及工程施工往往會重疊。因此,上述各環節如有紕漏,整體工程進度會受到牽制,如果采用單一來源采

      購或協商邀標的形式,可保證項目的順利實施,使設備技術方案連貫一致、設備性能與創意需求統一。

           此時,在確定配合的設備工程實施單位之前,應充分了解市場行業信息和候選廠家背景,并挑選合適的兩三家單位進行全面比對,通過技術能力、研發方案、價格、服務等多方面的綜合選擇,形成合法合規的甄選流程和責權認定,避免廠家不合理的訴求。

           另外,中國演藝設備技術協會根據工程企業的整體技術實力、業績等情況評定資質等級,為舞臺機械工程的實施提供了很好的參考,有助于行業良性發展。

           3、舞臺機械設備的深化設計

           舞臺機械設備的深化設計是實現舞臺機械功能的核心步驟,非標機械設備的設計的工作量大、復雜程度高,完成深化設計的設計人員素質是保證設備品質的關鍵。除少數常規通用的設備外,一般沒有現成的圖紙和標準化部件參考借

      鑒,需要從頭設計、計算和分析,其機械傳動選型計算、機構布置優化、結構設計分析等工作需要具備一定工作積累和專業知識的工程師才能勝任。

           能夠獨立進行舞臺機械設備設計的工程師,需要以機械制圖、機械零件、機械原理、理論力學、結構力學、材料力學等專業知識為基礎,以行業標準規范手冊為參考依據,甚至還要具備三維設計、有限元分析、動力學分析的能力,一般要具備五年以上專業設計

      積累和工程實踐經驗才可勝任;如果要配合藝術創意和導演要求進行新產品研發,還應該具備一定的演出專業設備知識、藝術創意素養、溝通交流技巧、系統集成協調等綜合能力。所以,舞臺機械設備設計不僅是企業整體專業能力的體現,還是專業人才和工程經

      驗積累的綜合體現。

           深化設計的依據是前期舞臺機械工藝方案和設備功能的技術要求,一般由前期工藝配合單位或設計院提出,在設備要求技術文件中加以詳細說明。同時,深化設計要滿足舞臺機械相關設計規范和標準的要求,尤其在設備安全、機構選擇、外購件選型等方面,還

      應借鑒機械設計相關設計規范標準,如起重機設計規范、機械設計手冊等。設計過程中,特別是對于復雜新型設備的設計,應采用三維設計、數值仿真等先進設計手段,以提高設計效率,保證設計質量。

           舞臺機械設備深化設計的步驟見圖1,其成果通過機械設計圖紙、設計說明書、設計計算書、總體技術要求等文件形式提供。其中,對設備的工藝、原理、功能、性能指標、安全可靠性要求、材料材質要求、加工工藝、加工精度要求、安裝工藝、使用條件、控

      制操作、注意事項等提出說明和規定,并應該有完整的資料清單。

       

            深化設計的最后環節是內部進行校對、審核和審定工作,這是機械設計的基本程序。設計成果應提交設計院和建設方備案審核,對特殊定制設備應聘請業內以適當形式進行專業技術評審,確認設備工藝滿足需求,方案經濟可行,配置安全可靠,符合規范

      標準。

           舞臺機械設備的深化設計,除了要滿足設備工藝方案的要求外,還要注意土建條件的限制,基坑深度、埋件位置、與消防水暖管線的空間關系,后續運營過程中設備的檢修空間與條件,不同設備之間的關聯關系和互鎖要求,設備進出通道、現場安裝條件、運輸

      條件限制等因素,同時應盡量選用機械原理成熟、零部件通用性好、可維護性高、經濟安全可靠的技術手段完成設計,避免由于工藝要求的特殊而采用有風險、造價高、不常用的外購件,造成后續使用和維護的困難。

           對藝術創意要求高的設備,應充分與導演、舞美進行溝通,了解創意內涵,把握變換要求,為導演和舞美提供清晰明確、合理有效的動作呈現,既要從技術角度實現功能,也要從藝術角度滿足呈現效果。確實難以滿足藝術創意的,也應從技術層面明確說明,避

      免造成投入與效果的巨大反差。

           4、舞臺機械設備的采購、加工

           舞臺機械設備外購件的采購,是保障舞臺機械安全、性能的關鍵環節,目前市場上產品類型較多,制造廠家參差不一,這就需要舞臺機械設備制造單位有良好的信用品質和完善的采購管理流程,管理團隊具備較高的素養。采購過程中,對外購件供應廠家進行全

      面考察,對提供的產品進行實踐性驗證或必要性的檢驗測試,確保外購產品滿足設計性能要求。

           舞臺機械設備的加工,也是舞臺機械工程實施的重要環節。因為是非標設備,舞臺機械設備的加工以單件或小批量加工形式為主,加工周期相對較長,差錯率高,精度控制困難,對加工廠的適應能力要求更高。

           舞臺機械設備的加工廠家應具備基本的機械加工和結構焊接能力,有合格合規的加工工藝技術,有完善的質量檢測手段和質量控制程序,有固定的配套協作單位,可以保證機械加工過程質量可控、記錄可查、職責可分,確保設備零部件的加工質量符合設計要

      求。舞臺機械設備的加工合格證及配套加工質量證明文件應該由加工廠提供,其加工過程應在設計方的全程技術支持和監管下進行。

           舞臺機械設備的加工流程見圖2。外購件應經設計方進行型號確認,統一采購匯總到加工廠;加工廠對設計圖紙進行轉化,形成設備零部件的加工工藝流程,并采買相關原材料進行加工;通過加工廠的各道工序檢測檢驗、部件組裝、表面涂裝防護、裝配試車,

      完成產品的工廠定制加工。根據運輸條件要求,再對產品組件做運輸包裝、清單匯總,通過專業運輸途徑將舞臺機械設備組件由加工廠運到施工現場。 

       

           采購加工過程應特別注意,舞臺機械的外購件應采購具有國家標準認證和行業認可的合格產品,產品應配備合格證、保修證明、技術參數銘牌、材質證明、使用手冊等技術文件,采購產品應與設計圖紙要求的規格型號一致,有品牌和規格與設計不同的外購件替

      換,應征得設計人員確認同意,同時保證技術支持熱線的聯系暢通。

           機械設備零部件加工的所有依據均為設計圖紙及設計說明;零部件材質和精度應嚴格按照圖紙和設計說明要求進行備料加工,外購材料與設計不符的,應征得設計同意并出具材料材質證明;加工過程有調整的,應由設計出具設計修改單并確認;對復雜新型設備

      應該由設計方進行技術交底,保證加工工藝對設計圖紙的準確理解。

           5、舞臺機械設備的安裝、調試、驗收

           5.1 舞臺機械設備安裝調試步驟及注意事項

           5.1.1 安裝調試步驟

           舞臺機械設備的體量和數量均與劇場結構相關聯,設備一般都是以零部件的形式運輸到現場,在現場進行設備組裝固定,并與控制系統連接,上電測試,才能體現設備的完整組成和功能,即安裝調試過程。舞臺機械的安裝調試也是保證舞臺機械設備品質的關鍵

      步驟。

           設備現場安裝的前提條件,稱為入場條件。一般在土建結構封頂、設備進出場通道、設備安裝(臺下基坑)工作面、設備成品存放場地、供電供水就位、工機具等條件具備后,即可以進行現場設備安裝。同時,現場設備安裝的施工隊伍應滿足建設工程安全生產

      要求。

           舞臺機械設備的安裝調試步驟見圖3。

       

      5.1.2 安裝調試注意事項

           舞臺機械設備的安裝是一個系統工程,主要分為機械設備安裝和電氣控制系統安裝。設備安裝的工作量大、頭緒多、實施過程長,短則三個月,長可能一年多。施工過程中,應嚴格按照機械設備及電氣設備安裝規范及標準進行安裝,編寫施工組織設計方案,對

      特殊或大件設備編制專項施工方案。期間最主要的問題體現在生產安全、交叉作業、技術協調、進度與質量等。

          (1)施工現場的安全生產。安全生產至關重要,必須引起充分重視。安全生產問題包括人員安全、設備安全、質量安全等。對于人員安全,應該有全面的安全管理規程和制度,有深入的安全生產教育和管理措施,施工場地應該有足夠的安全警戒、安全標識和

      安全防護,如高空作業要確保不會發生高空附物砸傷下部人員,不僅要保護設備安裝人員的安全,還包括對現場其他專業施工人員的保護。對機械設備成品和運到現場的零部件,要做好防護,包括其他專業設備或完成面也應該注意保護,避免損壞。對安裝過程設

      備質量的安全,嚴格把控配合精度、定位精度、隱蔽工程質量等,避免出現質量安全事故。

          2)交叉作業。由于各種條件的限制,機械設備安裝與其他專業交叉作業無法避免,包括不同專業對施工場地占用的矛盾,如上空鋼結構施工與基坑臺下設備安裝之間的空間交叉等;不同專業設備安裝空間之間的干涉,如臺上設備鋼絲繩與空調、消防管路的

      干涉等;同一場地空間不同專業安裝過程的先后順序的矛盾,如燈光專業與上空設備在共用管線井溝時的施工先后順序問題等。這些問題不僅影響施工,也會造成各專業之間的矛盾,需要提前協調解決。

          (3)技術協調。由于舞臺機械設備的安裝調試與給排水、暖通空調、供配電、結構、內裝、燈光、音響等許多專業的工程實施有交叉和配合,且處在各專業實施的上位工序,在這些專業的配合中起到橋梁紐帶的作用,因此,舞臺機械現場管理人員一方面要有

      豐富的工程技術經驗,了解舞臺機械與相關專業的配合關系,另一方面也要理解各專業的困難和需求,區分主次先后,配合總包單位做好協調工作,保證整體工程實施的順利進行。

          (4)進度與質量。劇場建設周期長,工程實施受多種因素影響,突出矛盾就是施工進度與工程質量之間的矛盾。舞臺機械設備的安裝調試,更容易受現場條件制約出現工程進度滯后而影響后續專業,需要在實施過程中綜合分析,掌握好設備進場順序,安排好

      施工人員分工,協調好設備安裝工作面,在有限的時間、空間內進行專業內部科學合理地安排交叉重疊作業,在保證安裝質量的前提下按照施工周期進行。

           5.2 舞臺機械設備安裝控制要點

          (1)相對來講,臺下設備安裝的精度要求較高,也是機械安裝工程中重點控制的部分。臺下設備的運動主要以升降、平移、旋轉的形式來體現,在機械運動約束過程中,主要以軌道導向為主,軌道安裝的精度直接影響到整體設備的運行精度和質量,在軌道的

      安裝過程中切勿急躁,應認真嚴謹地控制軌道的安裝精度,如軌道的垂直度、直線度、平行度、標高等相關尺寸要求。

          (2)設備的驅動部分,臺下設備驅動裝置較大,尤其是主升降臺,一般設備出廠或為了運輸的便利性,采用分體運輸,到現場后進行組裝固定,驅動裝置的組裝控制精度主要集中在軸向或徑向連接處,由于驅動裝置為運轉部分,安裝過程中需根據設計要求嚴

      格控制安裝精度,以避免對設備運行的穩定性產生影響,如精度偏差較大,后期整改難度非常大。

          (3)臺上主要設備安裝精度重點控制,如滑輪(組)及鋼絲繩走向精度、防火幕軌道垂直度、幕體平整度、燈光吊籠平移及升降軌道等。

          (4)舞臺機械控制系統的橋架安裝、電纜敷設及接線,這部分工作大多繁復且為隱蔽工程,容易留下隱患,應注意施工過程的監管,加強質量控制和階段工程驗收。

           舞臺機械設備及電氣控制系統的安裝工藝,能直觀體現實施單位的品牌形象,反映其所具備的技術水平、設備觀感質量和項目管理能力。

           5.3 檢測驗收

           舞臺機械設備安裝調試完成后,應該進行設備質量和性能的檢測,包括對單體設備動作、多臺設備聯動、定位精度、承載能力、速度等進行測試,記錄測試數據,形成測試文件,檢查設備性能與工藝條件是否符合,是否符合相關規范、標準等,并匯總安裝過程

      質量文件,竣工圖等,以竣工文檔的形式提交,作為竣工驗收依據并存檔。

           舞臺機械設備的竣工檢測一般有三種形式:

          (1)安裝單位的自檢,提供竣工文檔,一般用于常規設備為主的劇場;

          (2)采用技術或竣工驗收小組的形式,進行設備檢測或技術評估,給出評估意見,多用于非標定制設備的檢測驗收;

          (3)利用有一定資質和檢測能力的檢測機構,對設備進行第三方檢測評價。

           6、工程項目的培訓、售后

           舞臺機械工程竣工后,還應在質保期內提供專業的技術培訓服務和售后技術支持。

          (1)由于舞臺機械的專業性和非標特性,在設備安裝調試階段,設備使用方的相關技術人員就應該介入,了解設備構造、性能,學習設備的操作和維護。在設備調試階段,原則上應該由舞臺機械工程實施單位的技術人員操控設備,使用方的技術人員可以協

      助;在竣工驗收后,由舞臺機械工程實施單位將設備系統、備品備件和操作使用說明書等技術文件移交使用方,設備操作也轉移到使用方實施。

           技術培訓是舞臺機械工程實施的重要環節,具體培訓內容和培訓人員數量一般通過合同進行約定,如培訓內容包括舞臺機械設備的特點、設備組成、維護保養、操控、易損件更換等方面,并應有培訓教材和培訓考核,尤其是操作人員,不僅應該具備基本的機械

      及控制專業知識,還應有操作培訓合格證書,才能正式上崗操作設備。

          (2)質保期內的售后服務一般也會有合同約定,常規是半年一次保養;如遇特殊重大活動,也可與工程實施單位協商派技術人員現場保駕;遇到設備故障應及時響應,盡快處理,避免影響既定演出。

           質保期限由合同約定,兩年期居多。在質保期結束前,應由工程實施單位對設備進行一次全面的維護檢查,一個舞臺機械工程的實施過程才全部完成。

           舞臺機械工程實施是落實舞臺機械工藝和前期藝術策劃的具體實現,環節多、周期長、不確定因素影響多;在具體實施過程中,往往前期規劃與后期實施的一致性會有偏差,所以建設主管單位、總包單位、舞臺機械工程實施單位、后期運營單位等應該協同配

      合,增進溝通,合理分配工期進度,嚴把實施過程質量關,確保劇場舞臺機械設備的性能品質優良和運行安全穩定。

       

      (來源:選自《演藝科技》 智浩,何學清,周靜濤《舞臺機械技術、工藝、應用系列談——舞臺機械工程實施》,轉載請標注:演藝科技傳媒。

       

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