提高空间弯扭结构深化设计效率
华东设计分院QC小组
发布人：赵雅
2014年4月
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05 08 10 13 14 24 25
小组 选题 现状 设定 分析 要因 制定
概况 理由 调查 目标 原因 确认 对策
1 ? >26 33 34 35
实施 效果 巩固 总结
对策 检查 措施 打算
8 ? 概况
空间弯扭结构：结构构件的轴线在两个主平面内弯曲，戒横截面发生扭
转的杆件。
深圳湾体育中心
弯扭节点
弯扭构件
课题概况
钢结构深化设计：依据原结构设计图纸，运用丏业的设计软件建立与
工程实际完全相符的钢结构3D全真模型，在钢结构建模过程中综合考虑
各丏业的要求和联系，最后生成满足各方施工需求的钢结构相关丏业细化
图纸。
3D全真模型 工厂加工图
工厂制作构件 零件图
小组概况
小组名称 华东设计分院QC小组
小组类型 攻关型 小组编号 HD-QC-07
课题编号 ZJGG-HDQC-73 小组组长 张耀林
注册时间 2012年3月 小组成员 8人
课题名称 提高空间弯扭结构深化设计效率
活动时间 2013年3月至2013年9月
制表人：赵雅 2013年3月3日
小组成员简介
接受TQC
序号 姓名 性别 文化程度 职务 组内分工
教育时间
1 张耀林 男 本科 组长 全面策划 86小时
2 周军红 男 本科 组员 制定方案 60小时
3 慈龙胜 男 研究生 组员 技术指导 72小时
4 赵雅 女 研究生 组员 活动实施 60小时
5 代文龙 男 本科 组员 活动实施 56小时
6 张银国 男 本科 组员 活动实施 56小时
7 刘菁 男 研究生 组员 活动实施 60小时
8 王振 男 本科 组员 资料整理 56小时
制表人：赵雅 2013年3月3日
活动计划
时间
阶段 活动计划
3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月
选定课题
现状调查
P ? DCA
循环 原因分析
A C
要因确认
制定对策
D
计划进度 对策实施
效果检查
C
实际进度 巩固措施
A 总结打算
制表人：赵雅 2013年3月6日
选题理由
公司方针 提升研发能力，助推数字钢构
建筑钢结构的蓬勃发展，国内涌现了
大批空间弯扭造型的钢结构工程。
目前情况 公司近年来承接了多个大型空间弯扭
钢结构项目。
我院空间弯扭结构深化设计技术薄弱，
此类结构深化设计效率低。
选定课题 提高空间弯扭结构深化设计效率
选题理由
我院高层钢结构深化效率（单位：吨/人·月）
平
400
410 均
380 值
350
300 为354
320 310
200
吨/
人
·
100
月天津117 南京青奥塔楼 镇江苏宁 杭州来福士 沈阳恒隆
平
我院空间弯扭钢结构深化效率（单位：吨/人·月） 均
200 值
为
143
100 160 150
120
吨/人·
贵阳奥体体育场 深圳湾人行天桥 厦门建发旋转楼梯 月
制表人：赵雅 2013年3月20日
现状调查
单构件有钢管72~103根，铸钢节点5~12个，
控制点89~151个，手动编号工作量极大，
出错率高。
现状调查
图纸表达要点 工作量 通用Autocad软件绘图
定位控制点编号 共计112个控制点（含铸钢件） 逐一手动标号并顺号
拼装、安装两种坐标系下的定
绘制坐标值表格 逐一查询坐标并输入
位表格共计224套数值
直管、弯管、锥管共计69件，
零件编号 逐一手动标号并顺号
铸钢件3件
分别统计各零件规格、钢号、长
材料表编制 直管、弯管、锥管共计69件
度、单重、总重并汇总构件重量
通过抽查调研中建钢构设计系统245名员工，得出主要问题统计表:
序 调查 频 数 影响 整体影
影响弯扭结构深化效率的问题
号 人数 （条） 频率 响频率
1 一般深化人员无法正确表达深化图 21 35% 8.57%
深化图样图需与加工厂制作人员进行沟通，
2 ? 后续图纸需根据加工反馈效果进行修改
3 批量出图工作不能智能完成 245 28 46.67% 11.43%
加工厂工人对弯扭深化图质
4 ? 量要求高于常规构件
5 其他原因 ? 合计 245 60 100% 24.49%
现状调查
根据上述统计，绘制出关键问题排列图:
N=60人
100
96.67
60 100
58 90.00
90
54 81.67
49 80
频 70 频
数 46.67 率
（ 28 60 （%
人
28 50
） 21 ）
40
21
30
20
5 ? 不 无法正确表 加工厂工人对 图纸需根据 其它
能智能操作 达深化图 图纸要求高 加工反馈进
行修改
制表人：赵雅 2013年3月18日
因此，影响部门空间弯扭结构深化设计效率的主要症结就是空间弯
扭结构本身造型特点造成一般深化人员深化该类结构时无法正确表达深化
图 、批量的深化图要素无法智能完成。
设定目标
空间弯扭钢结构往往为大跨度结构，施工面广，工期紧，
为了提高部门空间弯扭结构项目深化设计的生产效率和技术水平，
经小组成员讨论，活动目标为：
用CAD进行空间弯扭结构深化设计实现5大关键步骤全智能化,建立
华东大区设计院空间弯扭结构深化设计成果表达的内部统一标准，
活动后部门空间弯扭结构深化设计效率将比目前提高到210%！
390吨/人·月
400t
空 350t
间 300吨/人·月 经调研 制
弯
300t 国内空 表
扭 人
结 间弯扭 ：
构 250t 以活动 结构深 赵
深 过程中 化效率 雅
化 200t 曾经达 2013.3.20
效 进行中
143吨/人·月 的福州 到过的
率 150t
最高水
活动前我院 奥体数
平
100t 空间弯扭结 据统计
构深化效率
50t 平均值
现状 目标值 国内最高水平
分析原因
深化经 建模、定
不了解加 验不足 位复杂
工工艺 8个末端原因
深化过程
中，哪些是要易出错返
不明晰深
软件操作 工 员工科技
化图需表
技能不足 创新积极
达数据 因呢？？？
性不高
无精力
研究深 批量出图工作不
化技术 能智能完成
无法正确 培训
表达深化图 不足 不愿进行
相关软件
无智能深 二次开发
化软件
无成熟深
化流程 未掌握深 Tekla软件
化方法 通用CAD工 无法深化
作效率低
制表人：赵雅 2013年3月20日
分析原因
序
因素 确认内容 确认方法 负责人 日期
号
接触类似工程经验不 近年来我司承接的空间 查询今年我司承
1 王振 4月3日
多，深化经验不足 弯扭结构项目数量 接工程台账
不熟悉空间弯扭 空间弯扭结构加工
2 当面询问 代文龙 4月5日
结构加工制作工艺 工艺
统计相关培训次数 检查培训记录档
3 针对性培训不足 慈龙胜 4月8日
及人员培训出勤率 案
Tekla软件无法处理 确认软件内核是否支持 咨询Tekla软件服
4 代文龙 4月9日
此类结构的深化设计 处理空间弯扭结构 务中心
通用CAD软件深化该
可否对CAD软件进行 咨询CAD软件服
5 类结构智能化低，效 慈龙胜 4月9日
深化设计专业二次开发 务中心
率低
精确建模难、定位表 下车间向有经验的加工 听取有经验的加
6 达难、加工制作难、 制作人员请教弯扭构件 工制作人员对此 赵雅 4月10日
精度保证难 加工制作方法 的评价
员工疲于应付生产，
查看员工的日工
7 对软件的使用缺乏总 员工的日工作内容 张银国 4月11日
作安排表
结
员工进行二次开发积 对我院员工进行软件二
8 统计调研问卷 张银国 4月11日
极性不高 次开发的意愿进行调研
制表人：赵雅 2013年4月1日
原因分析
确认一 接触类似工程经验不多，深化经验不足
确认内容和
统计近5年来我司承接的空间弯扭结构项目数量。
确认方法
判别标准 空间弯扭结构项目≥3个
贵阳奥体
深圳湾体育中心
预应力平面桁架
单层网壳
斜交网格结构体
用钢量：9000t
用钢量：9000t
福州奥体体育场
青岛北站
双向斜交斜放桁
交叉拱结构体系
架空间结构体系
用钢量：9000t
确认情况 用钢量：9000t
福州奥体体育馆 无锡硕放机场
单层菱形交叉网 空间落地曲梁
格结构 用钢量：9000t
用钢量：9000t
近年我司承接的空间弯扭管桁架项目≥2个，空间弯扭箱型项目≥3
个。
负责人 王振 完成日期 2013.04.03
是否要因
制表人：赵雅 2013年4月4日
原因分析
确认二 不了解空间弯扭结构加工制作工艺
确认内容和
当面抽查部门员工对空间弯扭结构加工制作工艺掌握情况。
确认方法
能说出空间弯扭结构构件加工制作流程、工艺控制要点、相应加工
判别标准
步骤转化为详图表达的具体要求3项基本内容。
通过当面抽查询问部门员工，发现大家普遍对空间弯扭结构加工制
作工艺不熟悉，因此对弯扭构件详图需要表达的数据不明晰。
确认情况
负责人 代文龙 完成日期 2013.04.05
是否要因
制表人：赵雅 2013年4月6日
原因分析
确认三 相关培训不足
确认内容和 检查去年部门培训记录 和培训课件，统计部门培训授课内容及员工
确认方法 培训出勤率
有关空间弯扭钢结构深化设计方法、技术、经验交流、空间弯扭构
判别标准
件加工制作方面的培训次数≥3次
通过检查培训记录和课件，统计出部门全年共计进行36次培训，大
部分培训内容为针对Tekla structures软件及钢结构节点构造方面
的培训，针对空间弯扭结构深化设计方法的培训仅1次。
确认情况
负责人 慈龙胜 完成日期 2013.04.08
是否要因
制表人：赵雅 2013年4月9日
原因分析
确认四 Tekla软件无法处理此类结构的深化设计
确认内容和
咨询Tekla软件服务中心，该软件可否进行空间弯扭钢结构深化设计。
确认方法
判别标准 Tekla是否适合空间弯扭结构深化，如不适合，是否可选其它软件。
由于该软件内核的局限性，它不能处理空间弯扭线型，对圆弧的处
理精度也难以达到要求，但可选择CAD软件进行该类结构深化。
确认情况
负责人 代文龙 完成日期 2013.04.09
是否要因
制表人：赵雅 2013年4月10日
原因分析
确认五 通用CAD软件深化该类结构智能化低，效率低
确认内容和 咨询CAD软件服务中心，确认通用CAD软件是否具有零件自动编号，
确认方法 弯扭板自动展开等深化设计智能出图功能。
根据空间弯扭结构模型建立和图纸表达的要求，应有能够实现弯扭
判别标准 构件在拼装、安装坐标系下的控制点标注、曲面板展开图、成型图、
零件编号、材料表等至少4项深化图纸要素智能生成功能。
此类结构的编号和材料统计基本靠人工，效率低且出错率高，极大
影响深化设计质量。
人工 赋截面
建 模 型
零件编号
模
人工
确认情况 构件图 材料表
拼装坐标
出
图
人工 展开
扭曲零件
加工坐标
负责人 慈龙胜 完成日期 2013.04.10
是否要因
制表人：赵雅 2013年4月11日
原因分析
确认六 空间弯扭结构精确建模难、定位表达难、加工制作难、精度保证难
确认内容和 向同行请教类似结构深化经验，下车间向有经验的加工制作人员请
确认方法 教弯扭构件加工制作方法及工艺控制要点。
判别标准 行业内空间弯扭结构深化设计技术及加工制作技术是否成熟。
目前国内已有较多空间弯扭结构深化设计和加工实例，如国家体育
场（鸟巢）、昆明新机场航站楼钢彩带、大连国际会议中心等项目，
我厂也加工过该类构件，只要系统总结该类结构的深化、制作工艺
技术，则上述难点将被解决。
确认情况
负责人 赵雅 完成日期 2013.04.10
是否要因
制表人：赵雅 2013年4月11日
原因分析
确认七 员工疲于应付生产，无精力深入钻研空间弯扭结构深化方法
确认内容和 查看去年下半年部门各项目总进度计划、周工作计划、日工作计划
确认方法 及员工日工作抽查记录表。
判别标准 日工作完成率≥95%
经统计，下半年各所员工日工作完成率均≥97.5%，说明员工业余时
间比较充分。
确认情况
负责人 张银国 完成日期 2013.04.11
是否要因
制表人：赵雅 2013年4月12日
原因分析
确认八 员工针对复杂结构类型进行科技创新（软件二次开发）积极性不高
确认内容和 制作调研问卷，对我院员工进行科技创新（软件二次开发）方面的
确认方法 意愿进行统计分析。
判别标准 有兴趣进行科技创新活动的人员占比≥30%
经过调查，我院60名员工，愿意进行科技创新（软件二次开发）活
动的人数为21名，占总人数的35%。
部门员工科技创新意愿调查
确认情况
35%
65% 意愿进行科技创新
无兴趣科技创新
负责人 张银国 完成日期 2013.04.11
是否要因
制表人：赵雅 2013年4月12日
要因确认
经过小组全体成员对上述8个末端原因逐一分析和论证，发现
下面3个结果是影响空间弯扭结构深化设计效率的主要因素！
相关培训不足
不了解空间弯扭结构加工制作工艺
无专门的弯扭构件深化设计软件包
主因找到
啦！！！
制定对策
序 完成
要因 对策 目标 措施 地点 负责人
号 时间
针对性 部门70%员工 有计划地 赵雅
加大空间弯扭 科技楼 4.17
培训不 能够熟练掌握 组织培训、 代文龙
1 结构建模出图 三楼会 -
足 空间弯扭结构 培训资料 刘菁
培训力度 议室 7.3
深化设计技术 详实易懂 王振
提炼出成熟的 与工艺人 本厂
不熟悉
适用目前国内 员、车间 车间
空间弯
掌握空间弯扭 加工厂加工设 工段长等 慈龙胜 5.6-
2 扭结构
结构加工工艺 备、工艺的弯 沟通交流， 无锡海 赵雅 6.3
加工制
扭构件制作技 确定需要 源加工
作工艺
术 的数据 制作厂
没有专
与专业的
门的弯 开发专用于弯 实现用CAD对 设计分
CAD二次 张耀林 6.3-
3 扭构件 扭构件深化设 空间弯扭结构 院办公
开发人员 周军红 8.10
深化设 计的程序 深化智能化 室
合作
计程序
制表人：赵雅 2013年5月8日
实施对策
加大相关培训力度
总结不同类型空间弯扭结构CAD建模技术，使建模方法流程化;考虑多种因素，确定
了不同类型空间弯扭结构深化样图。
2013年5月15日以福州奥体体育场为例进行了空间弯扭管结构深化设计培训。
2013年5月22日以合肥华润旋转楼梯为例进行了空间弯扭H型构件深化设计培训。
2013年7月3日以无锡硕放机场雨篷结构为例进行了空间弯扭箱型结构深化设计培训。
部门培训照片 部门培训签到表
部门员工培训覆盖率95%
效果检查
通过统计培训效果评估表，培训后，能进行空间
培训效果调查表
弯扭结构深化设计的员工人数达到44人，占总人数的
73%，达到了目标值！ 培训效果满意度90%
培训效果检查表
70
60
60 54
51
48
50 44 44
40
30
30
单位：人
20 14
10 8培训前 目标 培训后
会使用CAD 用CAD进行三维建模 掌握空间弯扭结构深化技术
制表人：赵雅 2013年7月5日
实施对策
掌握空间弯扭结构加工工艺
下车间向有经验的加工制作工人请教弯扭结构加工制作工艺 。
赴无锡海源参观无锡硕放机场雨篷加工制作过程，总结弯扭构件加工制作经验。
请厂工艺部负责人给部门员工进行空间弯扭构件制作工艺的讲解。
效果检查
总结提炼
通过以上一系列的措施，总结了空间弯扭结构构件加工控制要点：
弯扭板件的成型精度是制作弯扭构件的重点
空间弯扭构件的深化设计坐标确立的统一原则为“三点放平”,供工厂加
工制作控制点坐标，应根据构件组装顺序按“宜平不宜斜，宜低不宜高”
的原则选择合理坐标系
根据构件大小特点和工厂设备条件，确定弯板展开控制点间隔距离，
满足加工精度要求
明晰了空间弯扭结构构件加工制作深化图纸需要表达的数据
实施对策
针对空间弯扭结构深
软件开发流程
化设计进行CAD软件二
次开发 需求获取 需求说明书
于4月底通过内部择优选拔成
需求分析 软件需求规格说明书
立了CAD软件二次开发小组。
软件概要设计说明书
请外部CAD软件开发专业人员 概要设计 系统测试准备 系统测试方案、用例
对CAD软件二次开发小组进行 软件详细设计说明书
了集训与指导。 详细设计 集成测试准备 集成测试方案、用例
根据开发目标设置结构化的逐 编码规范
代码实现 单元测试准备 单元测试方案、用例
级菜单栏，各菜单各级命令 软件代码
分
单元测试执行 单元测试记录和报告
配落实到个人。
集成测试执行 集成测试记录和报告
最终目标能够实现空间弯扭结
构的CAD三维快速建模、准确 系统测试执行 系统测试记录和报告
完成材料计划的编制、精确绘 二次软件验收
制用于指导上述结构制作及安 二次软件维护
装定位的详图。
效果检查
开
发
的
软
件
菜
单
软件功能
分 零 控 曲
生
段 件 制 面
成
辅 自 点 板
材
助 动 坐 件
料
功 编 标 展
表
能 号 表 开
材料表
零件编号 规格 长度(mm) 面积(dm2) 数量 材质 单重(kg) 总重(kg) 备注
1 PL25X1240 10368.55 1286.03 ? 22.7
2 PL25X1472 10669.17 1570.32 ? 98.3
3 PL25X1238 10737.35 1329.25 ? 07.6
4 PL25X1450 10523.19 1525.45 ? 03.6
50号零件展开图 构件重量 11232.2
效果检查
适用性强 效率提升
软件开发完成后，选取了青岛北站、 实现了5大关键深化步骤全智能化，命令
福州奥体、无锡硕放机场项目对软 简单，操作极易上手，大大降低以往完全
件功能和适用性进行了测试，证明 靠手工编号和统计材料错误率，经测算运
软件合格，适用性强。 用此软件进行空间弯扭结构深化设计人均
福州奥体 青岛北站 产量可从143t/月提高到320t/月，超过了
活动目标设定值！深化空间弯扭结构的质
量和效率均得到极大提升！
近期取得了管结构和异型构详
图设计辅助软件的两项著作权
效益检查
前期软件开发费用为4万元，经测算活动前部门员工深化此类结构人均产
量为143吨/月，活动后每月人均产量可达320吨，应用此软件进行空间弯扭结
构深化设计可以提高效率到224%！按设计院每年可承接至少6000吨位的该类项
目，每年因效率提高可多创效：项目总吨位*效率提高值*弯扭结构每吨深化费
/6000*（224%-100%）*100=744000元，每年可创效74万元！
攻克了空间弯扭结构深化设计技术难点，提高了组员团队意识及个人能力，
培养和锻炼了空间弯扭结构深化设计人才，为打响中建钢构设计品牌打下基础。
通过此次QC活动成果，我院可以承接绝大多数类型的空间弯扭结构工程的
深化设计任务，可以为类似工程提供前期深化技术支持和指导。
配合广州分公司提供深圳两馆项目前期弯扭构件的深化设计指导方案
巩固措施
为了巩固此次活动来之不易的效果，我们采取了以下措施：
后续工作中，不断完善程序功能，将弯扭构件深化效率指
效果跟踪
标纳入员工月度考核指标，对活动后出现的问题跟踪改进。
编制空间弯扭结构深化技术流程，类似结构深化设计工作
严格按流程进行。
编制流程
后续对新进员工加大空间弯扭结构深化设计培训力度，达
后续培训
到能够迅速掌握此项技术进行实际工作的效果。
总结打算
团队精神
100
活动前 活动后
80 90
60
60
40
进取精神 94 92 质量意识
85 20 7540
70
80
88
科学解决问题能力 深化设计技能
通过QC活动，提高了组员团队意识及个人能力，培养和
总
锻炼了空间弯扭结构深化设计人才，形成了具有中建钢构特
结
色的空间弯扭结构深化设计技术。小组成员将保留小组编号，
争取在新的课题中再创佳绩。
1、已有的二次开发软件包运行环境为windows XP以上的32位
操作系统及AutoCAD2012环境，后续将完善程序使之广泛适用
打 于数个版本autocad并兼容64 位操作系统。
2、QC小组将收集整理各类典型构件的加工工艺，领悟工艺要
算
领，并结合工厂实际，对提高各类典型构件的图纸深化设计
效率开展研究。