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舞台机械技术、工艺、应用系列谈——舞台机械工程实施

来源:www.roederharley.com 发布时间:2022年06月22日

 舞台机械工程针对不同剧场,需求不同,特别是舞台机械工程实施存在非标件的加工及安装,因此,在总体工程实施的规范框架下,也会有其特性的实施内容及过程,笔者根据自身实践经验和心得进行简要梳理,希望与业界同仁共同探讨。

     1、舞台机械工程的实施过程及内容

     一般情况下,剧场的主要舞台机械设备是针对剧场定位、功能和需求量身定制的非标机械产品,所以舞台机械工程的实施是一个一体化交钥匙工程,尽可能由一家单位进行设计、加工、采购、安装、调试等一体化实施,并进行全程质量控制。

     舞台机械工程的实施内容覆盖剧场建设的全部过程,作为舞台机械工程实施单位主要职责应包括但不限于以下几部分。

      (1)剧场舞台机械总体工艺设计方案

     在剧场前期技术支持阶段,应配合完成剧场舞台机械总体工艺方案的确认,为剧场土建设计和施工提供载荷、供电、预埋等方面的基本技术条件,保证土建施工的顺利实施。由于工程周期或其他原因,这部分内容也可以由前期规划设计和舞台工艺配合单位提

供。

      (2)舞台机械设备的深化设计

     在剧场总体工艺方案和设计说明的要求下,进行舞台机械设备的深化设计,包括机械设备加工图设计和技术说明编制;同时,配合施工总承包单位验证校核现场基坑数据以及预埋件状态,保证后续设备安装的顺利实施。

      (3)舞台机械设备的采购、加工及试制

     提供采购加工的技术要求和详细说明,进行设备标准外购件的采购、非标件的工厂加工工作。对新产品和需要工厂组装调试的设备进行装配试车,并对全过程进行质量监控和技术支持。

     舞台机械的设备由标准的外购件(如电机、减速机、制动器、联轴器、轴承、导轨、钢丝绳、链条、螺栓、各类传感器等,根据设备构造和形式选择)、非标机械加工件(如轴、套、盖、支座、齿轮、链轮、车轮等需要机械加工和材料处理的零部件)、结构焊

接件(如机架、结构体、大型支座、台体、立柱等以焊接加工为主的结构件)、控制台、柜(箱)、线缆、电气元器件等零部件组成。

      (4)舞台机械设备的安装

     在剧场土建完成结构封顶和屋面防水后,舞台机械一般由台下设备到台上设备进行安装。期间需要协调与土建结构、给排水、暖通空调、供配电、消防、灯光、音视频、装修等专业之间的空间与工序关系,并配合舞台基础钢结构和上空设备格栅层的验收。

      (5)舞台机械设备的调试及验收

     由于舞台机械设备包含非标设备,舞台机械在现场安装完成后,需要进行设备调试,对设备的性能、技术参数、载荷、软件功能等进行验证性测试,形成测试评审报告完成竣工验收。同时,还需要配合协调舞台灯光、音响、视频等专业的安装调试工作。

       (6)培训及售后

     舞台机械完成验收并移交使用单位,移交过程中,舞台机械施工单位应对使用单位的专业人员进行上岗前的技术培训,包括介绍设备特性,传授操作方法、设备维护程序等。在规定质保期内,对设备正常运行提供技术保障,对设备出现的故障及时响应,并进行

处理。

     总体来说,一个常规剧场的舞台机械工程,从前期技术支持,到剧场建设完工投入使用,一般周期约2~3年,其中,前期技术支持约6~12个月,深化设计约1~3个月,采购加工约4~6个月,现场安装调试约4~9个月。不同项目由于实际情况和总体工程进度的不

同,会有较大区别,但实施周期基本与剧场建设周期同步。

     2、舞台机械工程实施单位的确定

     舞台机械涉及的设备形式多种多样,技术含量和复杂程度差别很大,国内舞台机械生产及施工单位的技术水平及产品质量也参差不齐,因此,对于舞台机械设备的选择需要全面考量。

     由于舞台机械的非标定制特性,从前期的技术支持到后期的工程实施,最好由一家单位提供设计方案及配套产品,以保证产品性能与品质的统一(具体采购、加工、安装等过程可能有不同单位负责实施,但整体集成的实施过程应该由一家单位负责)。目前国内

工程实施的规则又要求前期方案与后期工程由不同单位实施,这对于舞台机械这个非标专业的实施是不利的,容易造成前期方案与后期实施在基础条件和深化设计方面的不匹配,形成前期工程浪费和后期功能缺失。需要实施单位根据项目的具体情况采取符合实际

需要的方式确定配合单位。

     目前,舞台机械工程实施单位的确定大多采用工程招投标的形式,这对于常规剧场和以相对标准的舞台机械设备为主的剧场类项目是比较适宜的,因为大多设备是通用设备,设备形式和规格参数是接近或相似的,利用统一的招投标文件和技术要求,可以通过统

一的招投标采购形式,选择各方面均衡合理的配合厂家。特别要注意,招投标环节中关于严格技术要求和安全可靠性的符合性评价,避免不合理中标,降低设备的性能指标,影响设备品质,留下设备安全可靠性方面的隐患。

     对特殊需求的剧场或舞台机械设备配备复杂的项目,建议采用协商邀标的形式,确定舞台机械工程实施单位。因为复杂定制设备工艺方案和技术参数本身有很多不确定性,工艺要求和设备参数无法在招标文件中准确描述,需要根据剧场需求和艺术创意而不断调

整完善。在工程实施之前,定制的设备需要专业生产厂家的深度技术支持与配合,还需要随着艺术创意的升华对设备性能和技术参数不断修改调整,设备的改进及工程施工往往会重叠。因此,上述各环节如有纰漏,整体工程进度会受到牵制,如果采用单一来源采

购或协商邀标的形式,可保证项目的顺利实施,使设备技术方案连贯一致、设备性能与创意需求统一。

     此时,在确定配合的设备工程实施单位之前,应充分了解市场行业信息和候选厂家背景,并挑选合适的两三家单位进行全面比对,通过技术能力、研发方案、价格、服务等多方面的综合选择,形成合法合规的甄选流程和责权认定,避免厂家不合理的诉求。

     另外,中国演艺设备技术协会根据工程企业的整体技术实力、业绩等情况评定资质等级,为舞台机械工程的实施提供了很好的参考,有助于行业良性发展。

     3、舞台机械设备的深化设计

     舞台机械设备的深化设计是实现舞台机械功能的核心步骤,非标机械设备的设计的工作量大、复杂程度高,完成深化设计的设计人员素质是保证设备品质的关键。除少数常规通用的设备外,一般没有现成的图纸和标准化部件参考借

鉴,需要从头设计、计算和分析,其机械传动选型计算、机构布置优化、结构设计分析等工作需要具备一定工作积累和专业知识的工程师才能胜任。

     能够独立进行舞台机械设备设计的工程师,需要以机械制图、机械零件、机械原理、理论力学、结构力学、材料力学等专业知识为基础,以行业标准规范手册为参考依据,甚至还要具备三维设计、有限元分析、动力学分析的能力,一般要具备五年以上专业设计

积累和工程实践经验才可胜任;如果要配合艺术创意和导演要求进行新产品研发,还应该具备一定的演出专业设备知识、艺术创意素养、沟通交流技巧、系统集成协调等综合能力。所以,舞台机械设备设计不仅是企业整体专业能力的体现,还是专业人才和工程经

验积累的综合体现。

     深化设计的依据是前期舞台机械工艺方案和设备功能的技术要求,一般由前期工艺配合单位或设计院提出,在设备要求技术文件中加以详细说明。同时,深化设计要满足舞台机械相关设计规范和标准的要求,尤其在设备安全、机构选择、外购件选型等方面,还

应借鉴机械设计相关设计规范标准,如起重机设计规范、机械设计手册等。设计过程中,特别是对于复杂新型设备的设计,应采用三维设计、数值仿真等先进设计手段,以提高设计效率,保证设计质量。

     舞台机械设备深化设计的步骤见图1,其成果通过机械设计图纸、设计说明书、设计计算书、总体技术要求等文件形式提供。其中,对设备的工艺、原理、功能、性能指标、安全可靠性要求、材料材质要求、加工工艺、加工精度要求、安装工艺、使用条件、控

制操作、注意事项等提出说明和规定,并应该有完整的资料清单。

 

      深化设计的最后环节是内部进行校对、审核和审定工作,这是机械设计的基本程序。设计成果应提交设计院和建设方备案审核,对特殊定制设备应聘请业内以适当形式进行专业技术评审,确认设备工艺满足需求,方案经济可行,配置安全可靠,符合规范

标准。

     舞台机械设备的深化设计,除了要满足设备工艺方案的要求外,还要注意土建条件的限制,基坑深度、埋件位置、与消防水暖管线的空间关系,后续运营过程中设备的检修空间与条件,不同设备之间的关联关系和互锁要求,设备进出通道、现场安装条件、运输

条件限制等因素,同时应尽量选用机械原理成熟、零部件通用性好、可维护性高、经济安全可靠的技术手段完成设计,避免由于工艺要求的特殊而采用有风险、造价高、不常用的外购件,造成后续使用和维护的困难。

     对艺术创意要求高的设备,应充分与导演、舞美进行沟通,了解创意内涵,把握变换要求,为导演和舞美提供清晰明确、合理有效的动作呈现,既要从技术角度实现功能,也要从艺术角度满足呈现效果。确实难以满足艺术创意的,也应从技术层面明确说明,避

免造成投入与效果的巨大反差。

     4、舞台机械设备的采购、加工

     舞台机械设备外购件的采购,是保障舞台机械安全、性能的关键环节,目前市场上产品类型较多,制造厂家参差不一,这就需要舞台机械设备制造单位有良好的信用品质和完善的采购管理流程,管理团队具备较高的素养。采购过程中,对外购件供应厂家进行全

面考察,对提供的产品进行实践性验证或必要性的检验测试,确保外购产品满足设计性能要求。

     舞台机械设备的加工,也是舞台机械工程实施的重要环节。因为是非标设备,舞台机械设备的加工以单件或小批量加工形式为主,加工周期相对较长,差错率高,精度控制困难,对加工厂的适应能力要求更高。

     舞台机械设备的加工厂家应具备基本的机械加工和结构焊接能力,有合格合规的加工工艺技术,有完善的质量检测手段和质量控制程序,有固定的配套协作单位,可以保证机械加工过程质量可控、记录可查、职责可分,确保设备零部件的加工质量符合设计要

求。舞台机械设备的加工合格证及配套加工质量证明文件应该由加工厂提供,其加工过程应在设计方的全程技术支持和监管下进行。

     舞台机械设备的加工流程见图2。外购件应经设计方进行型号确认,统一采购汇总到加工厂;加工厂对设计图纸进行转化,形成设备零部件的加工工艺流程,并采买相关原材料进行加工;通过加工厂的各道工序检测检验、部件组装、表面涂装防护、装配试车,

完成产品的工厂定制加工。根据运输条件要求,再对产品组件做运输包装、清单汇总,通过专业运输途径将舞台机械设备组件由加工厂运到施工现场。 

 

     采购加工过程应特别注意,舞台机械的外购件应采购具有国家标准认证和行业认可的合格产品,产品应配备合格证、保修证明、技术参数铭牌、材质证明、使用手册等技术文件,采购产品应与设计图纸要求的规格型号一致,有品牌和规格与设计不同的外购件替

换,应征得设计人员确认同意,同时保证技术支持热线的联系畅通。

     机械设备零部件加工的所有依据均为设计图纸及设计说明;零部件材质和精度应严格按照图纸和设计说明要求进行备料加工,外购材料与设计不符的,应征得设计同意并出具材料材质证明;加工过程有调整的,应由设计出具设计修改单并确认;对复杂新型设备

应该由设计方进行技术交底,保证加工工艺对设计图纸的准确理解。

     5、舞台机械设备的安装、调试、验收

     5.1 舞台机械设备安装调试步骤及注意事项

     5.1.1 安装调试步骤

     舞台机械设备的体量和数量均与剧场结构相关联,设备一般都是以零部件的形式运输到现场,在现场进行设备组装固定,并与控制系统连接,上电测试,才能体现设备的完整组成和功能,即安装调试过程。舞台机械的安装调试也是保证舞台机械设备品质的关键

步骤。

     设备现场安装的前提条件,称为入场条件。一般在土建结构封顶、设备进出场通道、设备安装(台下基坑)工作面、设备成品存放场地、供电供水就位、工机具等条件具备后,即可以进行现场设备安装。同时,现场设备安装的施工队伍应满足建设工程安全生产

要求。

     舞台机械设备的安装调试步骤见图3。

 

5.1.2 安装调试注意事项

     舞台机械设备的安装是一个系统工程,主要分为机械设备安装和电气控制系统安装。设备安装的工作量大、头绪多、实施过程长,短则三个月,长可能一年多。施工过程中,应严格按照机械设备及电气设备安装规范及标准进行安装,编写施工组织设计方案,对

特殊或大件设备编制专项施工方案。期间最主要的问题体现在生产安全、交叉作业、技术协调、进度与质量等。

    (1)施工现场的安全生产。安全生产至关重要,必须引起充分重视。安全生产问题包括人员安全、设备安全、质量安全等。对于人员安全,应该有全面的安全管理规程和制度,有深入的安全生产教育和管理措施,施工场地应该有足够的安全警戒、安全标识和

安全防护,如高空作业要确保不会发生高空附物砸伤下部人员,不仅要保护设备安装人员的安全,还包括对现场其他专业施工人员的保护。对机械设备成品和运到现场的零部件,要做好防护,包括其他专业设备或完成面也应该注意保护,避免损坏。对安装过程设

备质量的安全,严格把控配合精度、定位精度、隐蔽工程质量等,避免出现质量安全事故。

    2)交叉作业。由于各种条件的限制,机械设备安装与其他专业交叉作业无法避免,包括不同专业对施工场地占用的矛盾,如上空钢结构施工与基坑台下设备安装之间的空间交叉等;不同专业设备安装空间之间的干涉,如台上设备钢丝绳与空调、消防管路的

干涉等;同一场地空间不同专业安装过程的先后顺序的矛盾,如灯光专业与上空设备在共用管线井沟时的施工先后顺序问题等。这些问题不仅影响施工,也会造成各专业之间的矛盾,需要提前协调解决。

    (3)技术协调。由于舞台机械设备的安装调试与给排水、暖通空调、供配电、结构、内装、灯光、音响等许多专业的工程实施有交叉和配合,且处在各专业实施的上位工序,在这些专业的配合中起到桥梁纽带的作用,因此,舞台机械现场管理人员一方面要有

丰富的工程技术经验,了解舞台机械与相关专业的配合关系,另一方面也要理解各专业的困难和需求,区分主次先后,配合总包单位做好协调工作,保证整体工程实施的顺利进行。

    (4)进度与质量。剧场建设周期长,工程实施受多种因素影响,突出矛盾就是施工进度与工程质量之间的矛盾。舞台机械设备的安装调试,更容易受现场条件制约出现工程进度滞后而影响后续专业,需要在实施过程中综合分析,掌握好设备进场顺序,安排好

施工人员分工,协调好设备安装工作面,在有限的时间、空间内进行专业内部科学合理地安排交叉重叠作业,在保证安装质量的前提下按照施工周期进行。

     5.2 舞台机械设备安装控制要点

    (1)相对来讲,台下设备安装的精度要求较高,也是机械安装工程中重点控制的部分。台下设备的运动主要以升降、平移、旋转的形式来体现,在机械运动约束过程中,主要以轨道导向为主,轨道安装的精度直接影响到整体设备的运行精度和质量,在轨道的

安装过程中切勿急躁,应认真严谨地控制轨道的安装精度,如轨道的垂直度、直线度、平行度、标高等相关尺寸要求。

    (2)设备的驱动部分,台下设备驱动装置较大,尤其是主升降台,一般设备出厂或为了运输的便利性,采用分体运输,到现场后进行组装固定,驱动装置的组装控制精度主要集中在轴向或径向连接处,由于驱动装置为运转部分,安装过程中需根据设计要求严

格控制安装精度,以避免对设备运行的稳定性产生影响,如精度偏差较大,后期整改难度非常大。

    (3)台上主要设备安装精度重点控制,如滑轮(组)及钢丝绳走向精度、防火幕轨道垂直度、幕体平整度、灯光吊笼平移及升降轨道等。

    (4)舞台机械控制系统的桥架安装、电缆敷设及接线,这部分工作大多繁复且为隐蔽工程,容易留下隐患,应注意施工过程的监管,加强质量控制和阶段工程验收。

     舞台机械设备及电气控制系统的安装工艺,能直观体现实施单位的品牌形象,反映其所具备的技术水平、设备观感质量和项目管理能力。

     5.3 检测验收

     舞台机械设备安装调试完成后,应该进行设备质量和性能的检测,包括对单体设备动作、多台设备联动、定位精度、承载能力、速度等进行测试,记录测试数据,形成测试文件,检查设备性能与工艺条件是否符合,是否符合相关规范、标准等,并汇总安装过程

质量文件,竣工图等,以竣工文档的形式提交,作为竣工验收依据并存档。

     舞台机械设备的竣工检测一般有三种形式:

    (1)安装单位的自检,提供竣工文档,一般用于常规设备为主的剧场;

    (2)采用技术或竣工验收小组的形式,进行设备检测或技术评估,给出评估意见,多用于非标定制设备的检测验收;

    (3)利用有一定资质和检测能力的检测机构,对设备进行第三方检测评价。

     6、工程项目的培训、售后

     舞台机械工程竣工后,还应在质保期内提供专业的技术培训服务和售后技术支持。

    (1)由于舞台机械的专业性和非标特性,在设备安装调试阶段,设备使用方的相关技术人员就应该介入,了解设备构造、性能,学习设备的操作和维护。在设备调试阶段,原则上应该由舞台机械工程实施单位的技术人员操控设备,使用方的技术人员可以协

助;在竣工验收后,由舞台机械工程实施单位将设备系统、备品备件和操作使用说明书等技术文件移交使用方,设备操作也转移到使用方实施。

     技术培训是舞台机械工程实施的重要环节,具体培训内容和培训人员数量一般通过合同进行约定,如培训内容包括舞台机械设备的特点、设备组成、维护保养、操控、易损件更换等方面,并应有培训教材和培训考核,尤其是操作人员,不仅应该具备基本的机械

及控制专业知识,还应有操作培训合格证书,才能正式上岗操作设备。

    (2)质保期内的售后服务一般也会有合同约定,常规是半年一次保养;如遇特殊重大活动,也可与工程实施单位协商派技术人员现场保驾;遇到设备故障应及时响应,尽快处理,避免影响既定演出。

     质保期限由合同约定,两年期居多。在质保期结束前,应由工程实施单位对设备进行一次全面的维护检查,一个舞台机械工程的实施过程才全部完成。

     舞台机械工程实施是落实舞台机械工艺和前期艺术策划的具体实现,环节多、周期长、不确定因素影响多;在具体实施过程中,往往前期规划与后期实施的一致性会有偏差,所以建设主管单位、总包单位、舞台机械工程实施单位、后期运营单位等应该协同配

合,增进沟通,合理分配工期进度,严把实施过程质量关,确保剧场舞台机械设备的性能品质优良和运行安全稳定。

 

(来源:选自《演艺科技》 智浩,何学清,周静涛《舞台机械技术、工艺、应用系列谈——舞台机械工程实施》,转载请标注:演艺科技传媒。

 

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