船舶建造工艺03造船工艺发展

2019/10/3船舶建造工艺第三节造船工艺的发展技术发展带动造船方法的演变焊接技术→铆接散装到分段建造计算机技术→取消1:1放样数控技术→切割、零件加工制作成组技术的运用→大型流水线数理统计及尺寸链理论→无余量装配加工方面：氧乙炔焰→等离子→激光2019/10/3船舶建造工艺船型开发带动造船方法的演变超大型油船(VLCC、ULCC)第四代、第五代集装箱滚装船(RoRo)、穿浪型滚装船液化天然气船(LNG)双体气垫船、双体高速渡船、高速船巨型喷气式海轮双壳体船的设计和制造技术双壳体可能成为21世纪船舶的主要结构形式稳性、应力、货油泄漏和局部严重腐蚀等问题2019/10/3船舶建造工艺一、发展先进制造技术制造业是国民经济的支柱，工业化国家财富的六至八成由制造业创造制造业根本特征是将原材料转换为价值更高的产品先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnologyAMT)是一个动态的概念2019/10/3船舶建造工艺先进制造技术（AMT）的内涵集成计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术融入并行工程(CE)、成组技术(GT)、柔性制造技术(FMS)等现代先进制造技术的哲理传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、管理、服务等全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，而且取得理想技术经济效果的制造技术的总称2019/10/3船舶建造工艺先进制造技术主要包括三个技术群主体技术群（面向制造的设计和制造工艺技术）支撑技术群（信息技术、机床和工具技术、传感器和控制技术、标准和框架）制造技术基础设施（质量管理、人员培训、全局监督和基准评测、技术获取和利用）2019/10/3船舶建造工艺目标是全新概念的T、Q、C、STTimetomarket产品从产生概念，经过设计和制造，到市场销售的时间，即商品上市的时间最短QQuality建立可靠的质量保证体系，把完整无缺的产品送至用户手中CCost包括制造、使用维护和报废的费用，使产品的全寿期所需费用最低SService售前和售后服务，尤其是售后的产品局部和全部更新的升值服务2019/10/3船舶建造工艺二、一流的船舶制造技术美国和日本合作开展“先进造船体制和技术”研究（ASSAT——AdvanceShipbuildingSystemsAndTechnology)船舶AMT在日本和欧美的一流船厂得到基本的实施，使船厂由“劳动力密集型”企业转化为“设备密集型”企业并向“信息和知识密集”的方向发展船舶AMT追求的目标是实现“壳舾涂一体化”2019/10/3船舶建造工艺船舶AMT主要内容包括造船的全过程应用相似性分析，以“中间产品”为向导的建造策略，替代以工种专业化为导向的组织原则把船舶视为“最终产品”。从原材料、设备到形成“最终产品”的制造过程，按GT原理进行工程分解，得到一系列的“半成品”和“特定的作业任务”。把它们作为“产品”对待，按“产品”来组织生产，称之为“中间产品”（InterimProducts)以“中间产品”的专业化生产规定场地，调集人员、设备、物质和信息，组建“微型工厂”。这就是AMT的再造工程，这种新型的生产体制具有很高的效率2019/10/3船舶建造工艺三、新一代船舶设计和制造技术在成组技术、精良生产、并行工程和敏捷制造等先进制造技术管理指导下，美国联合世界上权威的船舶设计、科研、检验、教学和生产单位，以虚拟企业的形式研究开发了新一代的船舶设计和制造技术此项处于船舶制造前沿的技术涉及船厂的人员素质测评，作业环境的优化和有益于船东、船厂乃至于社会的崭新的船舶产品的开发2019/10/3船舶建造工艺快速测评员工的心理和生理状态，每个人的跟踪目标、判别方向和安全配置的能力新一代方法把整个船体密封起来，与外界环境相隔离，使操作人员在一个密闭的、温度、湿度和空气的新鲜程度得到调控的环境中作业使用快速搭拆、与船体贴近并可供给能源的金属脚手架。该类装置已在欧美的先进船厂实际使用2019/10/3船舶建造工艺新一代的船舶设计和制造技术原来由数千种零件构成的船体中部，只采取两种形状和尺寸标准化的零件使用三块厚度在20毫米左右的钢板，由焊接装置只行走一次完成全部焊接作业通过自动浸涂使船壳板涂层达3毫米，该涂层有特别强的附着力和密度，使用寿命可超过船龄船体和舾装都采用模块化的建造方法全船合拢不使用船台和船坞，而是采用海洋工程的方法大型趸船协助合拢2019/10/3船舶建造工艺这种船舶中部结构的钢材加工不再需要数控号料切割设备、三芯辊、油压机、型材冷弯机等，只要一台钢板弧度成型机即可主机推进系统采用复式结构，以增强船舶在海上的生存能力和货物装载量全新的船舶设计和制造技术研究开发工作已经完成，建造该类船舶的工厂正在新建英国皇家造船学会会刊称，一旦这种船舶问世，将会对美国造船业产生巨大的冲击，同时也将震撼全球的造船业2019/10/3船舶建造工艺四、采用先进制造技术促进造船产业升级造船产业是传统产业，一直难于达到批量生产那样的生产效率计算机技术、信息技术为代表的现代高新技术与制造技术的融合，形成了先进制造技术体系，为造船业大幅度提高劳动生产率提供了强大的支持先进造船国家实施的先进制造技术，使传统造船模式向现代造船模式转换2019/10/3船舶建造工艺造船行业传统船舶工业现代船舶工业未来船舶工业技术水平第一级水平第二级水平第三级水平第四级水平第五级水平生产模式整体制造模式分段制造模式分道制造模式集成制造模式敏捷制造模式主导技术铆接技术焊接技术成组技术信息技术智能技术工程状态*船体散装*码头舾装*全船涂装*分段建造*先行舾装*预先舾装*分道建造*区域舾装*区域涂装船体建造、舾装和涂装一体化*动态(虚拟)组合*建造过程仿真*全面模块化和数字化管理特性*以“系统”导向分解船舶工程*按“库存量”控制生产过程*以“系统区域”导向分解船舶工程*按“系统”和“区域”的“库存量”控制生产*“中间产品”导向的分散专业化生产*按“区域/类型/阶段的库存量”控制生产*“中间产品”分散专业化生产*按“区域/类型/阶段”和“流通量”控制生产*模块导向得分形生产组织的动态偶合*造船和船舶运营过程的瞬态监控船厂类型劳动力密集劳动力密集设备密集信息密集知识密集全球联网表1造船技术水平级其特征一览表2019/10/3船舶建造工艺焊接技术、成组技术(GroupTechnology)和信息技术(InformationTechnology)导致了船舶生产体制和技术的有序进化，依次形成分段、分道(Proceseland)和集成等造船模式的更替日本大型船厂的职工由数万名下降到千人左右至2000年7月，日本船厂工人已减少到2万人造船业真正地由“劳力”密集型转化为“设备”密集型和“信息”密集，彻底摆脱造船作业“肮脏、困难、危险”的落后状态，实现了造船现代化当前，正向着“知识”密集方向发展，正在研究基于知识共享的合乎逻辑的全国造船一体化网络(LogicallyIntegratedNetworkbyKnowledgeSharing)技术2019/10/3船舶建造工艺造船企业实施先进制造技术的发展和现状(1)1980年代中期，先进造船国家对先进船舶制造技术进行研究，经过十多年努力，有了快速的发展韩国大宇造船公司、现代造船公司和日本三井造船公司，发展先进造船技术，以整体优化作为企业计算机应用的首要目标，开发船舶制造信息系统，在1990年代初实现了设计、生产、管理信息的一体化，较大幅度地缩短了造船周期，建造质量有较大的提高，成本有所降低韩国造船业把计算机技术中的精确制造(精确设计、制造、管理)技术和系统集成技术作为企业发展的战略性重点技术，在短期内使造船技术、管理水平和造船成本达到了能与日本匹敌的水平2019/10/3船舶建造工艺造船企业实施先进制造技术的发展和现状(2)日、韩、西欧等许多先进造船企业的造船技术水平处在壳舾涂一体化(第四级)和设计制造一体化(第五级)的水平之间国内造船业经过近十几年的发展，初步建立了现代造船模式的雏形，基本完成了由“分段造船模式”向“分道制造模式”的转换，造船周期有了较大缩短按照5级造船技术水平评价，我国造船技术水平到1998年的3.09级，与先进造船企业的4~5级水平差距为1.55级相当于15年2019/10/3船舶建造工艺中国造船的发展(1)经济效益滑坡统计数字表明，自1993年以来，尽管船舶产量在增长，而利润总额在下降，出现了经济效益的严重滑坡现代造船模式尚未到位1995年转换造船模式，至2000年对上海地区35位专家的咨询调查表明，有30％的专家认为，我国船厂由传统造船模式转化为现代造船模式没有到位全部专家认为转模没有明显效益2019/10/3船舶建造工艺中国造船的发展(2)造船现代化的研究取得了明显的技术进步，国内一流船厂的造船产量倍增尚未改变船舶生产主要依靠经验调度的问题，仍是“救火队式”的管理为完成节点计划，从厂级到部门和车间领导和科技人员，日夜艰辛地奋战在造船现场与世界先进水平的差距正在扩大。以对全国造船专家咨询调查为分析依据，当前我国一流船厂与国际先进水平船厂对比，综合技术水平相差15年；与80年代类似评价相比，差距扩大了4年2019/10/3船舶建造工艺中国造船的发展(3)资深的熟知中国船舶工业实况的外国专家最近著书，中肯地指明日、韩作为第一、二造船强国主要是致力于船厂内的分道生产“中国的造船厂大多数是通过扩大或部分改造旧船台，引进新的设备来扩大生产能力和增加产量。由此引发的后果是厂区的材料及部件的流通复杂化……施工周期、质量、安全问题层出不穷。”《中国船舶报》发表的统计数据支持了他的评论。船台、船坞和起重设备能力明显增强，但是生产场地面积增大不多2019/10/3船舶建造工艺舾装技术的新发展ATC模块造船先进国家在舾装单元采用模块化的同时，对模块作进一步的研究，即“通过模块共同性降低采办成本”，简称ATC计划ATC计划是通过机电设备的模块化、标准化和过程简单化，减少船舶设计、生产、采购和整个寿命期运行、保障所需的时间和复杂性，从而降低船舶建造和使用期内的费用机电设备的模块化就是决定协调层次，并确定组装的标准接口；标准化就是使用最少数量的设备和零件能适应各种各样的要求；过程简单化就是把生产过程集成化2019/10/3船舶建造工艺ATC模块有如下优点可以使设计重复使用简化船舶建造过程有利于综合后勤保障有利于设备布置、拆装和维护实现模块车间制作2019/10/3船舶建造工艺柔性制造技术运用成组技术相似性原理设计适应小批量多品种的柔性生产线船厂的管子自动生产流水线和钢板数控切割机是典型的柔性生产系统柔性制造技术如平面分段和曲面分段加工半自动化生产线、焊接机器人和机械手已被广泛采用随着造船柔性自动化的不断发展，未来的造船工业不再是一个劳动力密集的行业2019/10/3船舶建造工艺精良生产强调以“人”为中心，把人视为比设备更重要的固定资产，终身雇佣剪除生产中任何不增值的工作，简化体制、简化设计、简化生产过程、简化协作关系、简化检验以“尽善尽美”为目标，迅速响应市场与用户的需求实质是集成，是组织管理和人员的集成；强调的是简化2019/10/3船舶建造工艺敏捷制造把“人”视为敏捷制造的最重要因素是动态组织结构和高素质人员的集成采用现代信息技术判断决策，联络企业内外不断提高现有产品的档次按产品任务需要迅速组建集本企业和外企业优势力量的“虚拟公司”；任务完成，“公司”自行解体制造工业中敏捷制造的最大特点是通过更大范围、更高程度的集成，来最大限度地满足市场/用户的需求2019/10/3船舶建造工艺计算机制造集成系统(CIMS)通过网络、数据库等把计算机辅助设计、制造、管理等有机地结合起来第二代CIMS引入精良生产和敏捷制造的精髓，强调的也是技术、组织管理和人的全面集成2019/10/3船舶建造工艺几点结论1.精良生产、敏捷制造和CIMS尽管产生的时间、地点、背景及采用的生产方法有很大不同，但目标一样：提高企业的生产率、提