船舶建造工艺流程简要介绍

船舶建造工艺流程简要介绍本讲座从管理者的角度，按照“壳舾涂一体化总装造船”现代造船管理模式的要求，结合我国船厂的探索实践，介绍船舶建造在各工艺阶段的组织方式、应注意的问题，同时提供对施工状态的评价标准。一、造船生产管理模式的演变由焊接代替铆接建造钢质船，造船生产经历了从传统造船向现代造船的演变，主要推动力是造船技术的发展。传统造船分两个阶段：1、常规的船体建造和舾装阶段。在固定的造船设施按照先安装龙骨系统、再安装肋骨框、最后装配外板系统等。2．由于焊接技术的引进，船体实行分段建造；舾装分为两个阶段：分段舾装和船上舾装，即开展预舾装。现代造船又历经以下阶段：3、由于成组技术的引进，船体实行分道建造；舾装分为三个阶段：单元舾装、分段舾装和船上舾装，即开展区域舾装。4、由于船体建造和舾装、涂装相互结合组织，实现“壳舾涂一体化总装造船”。5、随着造船技术的不断发展，精益造船、标准造船、数字造船、绿色造船将成为船厂的努力方向。目前国内主要船厂一般处于三级向四级过渡阶段；国内先进船厂已达到四级水平；外高桥船厂、建设中的江南长兴岛造船基地明确提出将精益造船、标准造船、数字造船、绿色造船作为发展目标。二、现代造船生产管理模式的特征1、船体分道建造法。根据成组技术“族制造”的原理制造船体零件、部件和分段，按工艺流程组建生产线。2、抛弃了舾装是船体建造后续作业这一旧概念，以精确划分的区域和阶段（单元舾装、分段舾装和船上舾装）控制舾装。3、实行“管件族制造”，以有效手段制造多品种、小批量产品，获得生产线生产效益。4、采用产品导向型工程分解。把船舶划分为不同级别的中间产品，并协调的组织分道生产和集成。三、船舶建造工艺流程现代造船工艺流程如下简图：船舶建造工艺流程层次上的划分依据为：1、生产大节点：开工——上船台（铺底）——下水（出坞）——航海试验——完工交船生产大节点在工艺流程中是某工艺阶段的开工期（或上一个节点的完工期），工艺阶段一般说是两个节点间的施工期。生产大节点的期限是编制和执行生产计划的基点，框定了船舶建造各工艺阶段的节拍和生产周期；从经营工作看，节点的完成日也是船东向船厂分期付款的交接日。2、工艺阶段：钢材予处理——号料加工——零、部件装配——分段装焊——船台装焊（合拢）——拉线镗孔——船舶下水——发电机动车——主机动车——系泊试验——航海试验——完工交船3、以上工艺阶段还可以进一步进行分解。4、需要说明的是以上工艺阶段是按船舶建造形象进度划分的，现代造船工艺流程是并行工程，即船体建造与舾装作业是并行分道组织，涂装作业安排在分道生产线的两个小阶段之间，船体与舾装分道生产线在各阶段接续地汇入壳舾涂一体化生产流程。四、船舶建造的前期策划船舶设计建造是一项复杂的系统工程，在开工前船厂必须组织前期策划，一是要扫清技术障碍；二是要解决施工难点。对设计部门的要求：1、必须吃透“技术说明书”（设计规格书）。技术说明书是船东提出并经双方技术谈判，以相应国际规范及公约为约束的船舶设计建造的技术要求。船厂在新船型特别是高附加值船舶的承接中必须慎重对待：必须搞清重要设备运行的采用标准情况、关键技术的工艺条件要求，特别是要排查出技术说明书中暗藏的技术障碍（不排除某些船东存有恶意意图），否则冒然施工将会给船厂带来灾难性的后果。对此，各主要船厂都有过深刻的教训。如江南厂建造的自卸船、广船建造的客滚船、大连厂建造的大型滚装船、三用工作船等。因此对新船型的开发必须组织予研,进行充分的技术储备。2、对设计工作的组织。船舶设计工作分三阶段组织进行——初步设计、详细设计、生产设计。初步设计：是从收到船东技术任务书或询价开始，进行船舶总体方案的设计。提供出设计规格说明书、总布置图、舯剖面图、机舱布置图、主要设备厂商表等。详细设计：在初步设计基础上，通过对各个具体技术专业项目，进行系统原理设计计算，绘制关键图纸，解决设计中的技术问题，最终确定船舶全部技术性能、船体结构、重要材料设备选型和订货要求等。生产设计：是在详细设计送审图完成基础上，按工艺阶段、施工区域和组装单元，绘制记入各种工艺技术指示和各种管理数据的工作图、管理表以及提供生产信息文件的设计。简言之：初步设计——描绘出将建造一艘什么样的船；详细设计——确定各专业各系统如何配置与运行；生产设计——指示怎样合理地建造这艘船。目前，国内各主要船厂都取得了国家级技术中心资格认证，大船重工船舶及海洋工程研究所设有开发室、船体、船装、机装、电装、居装等综合设计室以及工艺、海工、军工等专业设计室，已开发并建造了化学品船、成品油轮、原油轮、散货船、多用途船等系列船型，对新船型首制船，如VLCC、大型集装箱船等，一般采用与国外设计院所联合设计方式，所有生产设计任务全部由船厂承担。因此需要尽快地充实和培养自己的生产设计队伍。生产设计是施工设计，必须密切结合工厂的工艺流程、设施设备能力、工艺水平甚至工艺习惯，外委设计将不可避免出现修改。船舶设计的全过程延续的时间很长，影响设计进度的突出问题是：详细设计的主要图纸和技术文件需要船东、船检（船级社）审查认可，而后进行退审修改，此时船舶已经开工，生产设计承受着施工供图需求的压力，由于准备不充分，在Ｏ版图施工情况下容易出现差错。解决的途径是努力将详细设计与生产设计由串联式的接续组织，尽可能在一定阶段形成并联式的交叉组织。在设计部门组织机构设置中，有的船厂试尝将详细设计与生产设计人员编在一个综合设计室；但从努力方向看，应该开发利用计算机工作站的功能，在输入详细设计可靠数据和图形的基础上，通过三维设计、干涉检查，直接生成生产设计数据和图形。3、设计审查要加强对设备材料的经济性选择。详细设计一经确定，全船80%的成本已经固化（其中设备材料费用占全船总成本的65%左右），在人工费、专用费项目中降低成本的空间很小。据资料统计，国内船厂与国外先进船厂建造的同类船舶相比，设备裕量和材料消耗量均高出10%。因此在主要设备、材料厂商表范围内，对重要设备、大宗物资必须坚持集中订货、定点订货；对金额高的常用消耗性材料，争取采用寄售或赊销方式。对生产管理部门的要求：1、根据生产线表的要求，要详细、准确地编制《船舶生产技术准备综合日程表》，包括设备纳期表、设计出图计划等，并进行跟踪、调度、检查、考核。生产技术准备是船厂组织船舶建造重要的管理体系，在调度为主要管理手段时期，围绕出图、供货、配套等项目常常纠缠不清，牵扯了生产管理者极大的精力。目前各船厂生产技术准备状况已有了很大改观：一是建立了拉动式需求计划管理体系；二是将各船只生产技术准备的职责落实到项目组；三是应用了信息技术：设计出图进度及状况、物资订货及到货情况、集配件的需求、缺损件的补充等都在网上传输并设有予警提示。2、根据现代造船“设计、生产、管理一体化”的要求，从合同签约开始生产管理部门就应参与设计工作，如依据影响船厂生产率相关的制约因素和条件，提出分段划分意见等，供设绘各布置图参用。在船舶设计过程中，按造船管理规程的要求，将分阶段召开A、B、C、D等会议，其目的都是以合理和方便施工为宗旨，将管理要求和设计意图融合起来。为此，在合同生效三个月内，生产管理部门要编制出《建造方针》，该方针是指导船舶建造的纲领性文件，主要内容有：（1）合同概要。（2）建造船舶的主要技术参数和主要物量。（3）建造方法。包括分段划分原则；重要分段的结构特征及尺寸；分段重量的控制范围；钢板规格控制；总段装配范围；上层建筑整体吊装的重量计算；分段予舾装范围和要求；场地分配及面积计算；船台建造方法和定位分段的确定等。（4）新工艺新技术的应用和实施范围及要求。（5）船舶建造主要建造计划线表。（6）质量、成本、资金等管理要求。建造方针完成之后，船厂还要编制出《施工要领》，主要说明基本的工艺步骤、技术要点和基本的施工方法。策划合理、内容规范，并体现出很高的施工要求，如开展予舾装：“除合拢缝处的货舱区的铁舾、管系焊接件外，其它所有均应在分段阶段安装”。3、为了在船舶建造过程中贯彻建造方针，避免流于形式缺乏约束，近年来主要船厂相继开展了一项叫做“纸上模拟造船”的活动，取得了应有的成效：在船舶开工前，船厂组织设计、工艺、生产及生产管理等主管人员，对照设计说明书，从剖析的角度，按船舶建造流程逐项找出影响设计建造的关键点，从合理性可行性出发，研究确定建造方法和技术手段，也就是说研究确定了对关键项目的予案。从实践情况看，如果“纸上模拟造船”能够走得通，并将具体要求落实在《建造方针》中，基本上扫除了建造中将遇到技术障碍和施工难点。五、船舶建造过程的控制（一）钢料加工阶段钢料加工过程：钢材备料——钢材予处理线（矫平、喷砂除锈、底漆）——放样号料——构件边缘加工（切割、加工焊接坡口）——构件成型加工（非平直构件加工成应有曲度）——船体零部件装配（平面接板、框架组立）。应关注的问题：1、钢料供应。船厂是钢材消耗大户，从产业关系看应该与钢厂建立利益共享的战略伙伴关系。目前大船重工已与鞍钢签定了长期合作协议，每年锁定一个钢材基价，既减少了受钢材市场价格波动影响，并能够保证供货期限和数量；有的船厂享有钢材优惠价格（如每吨下浮50元）；还有的钢厂直接投资船厂成为股东单位（外高桥有限公司、大船重工钢加配送中心）。2、钢料加工应形成分道加工的路径。大型船厂为组织分段组装流水线生产，在钢料加工阶段就要求相应加工后的构件定向、有序地传输到平面分段流水线、曲面分段流水线和型材加工流水线。在大连船务钢料加工车间：平直构件加工、带曲度构件加工压制、型材加工及弯制、构件小组立等，已形成划分明确的加工区域。3、提高钢材利用率是船厂降本增效永恒的主题。目前国内船厂钢材利用率（主船体钢材利用率、钢材综合利用率）一般在85—90%左右，其中中远川崎达到94%，日本船厂可达到95%以上。钢材利用率状况受到船型及设计、管理、场地等多因素影响。（1）努力开展船体与舾装同步设计，以提高一次套料利用率；（2）在钢料加工中心留有充分的余料堆放、分检、再利用场地，一是可调用余料进行二次套料；二是利用余料切割法兰、肘板、人孔盖等予制件；三是调用余料补充工装。（3）尽可能根据用料尺寸，多规格在钢厂组织定尺订货（这是日本船厂保持高水平利用率的优势）。（二）分段制作阶段1、分段是构成船体结构的实体。根据船舶建造工艺、场地条件、起重能力、周期要求等，一艘3—6万吨级船舶分段划分大致在100—200个（大型船体结构如MPF1000钻井储油船分段划分351个）。2、分段名称分段按几何特征可分为：（1）平面分段：平面板列带有骨架的单层平面板架；（2）曲面分段：平面板列带有骨架的单层曲面板架；（3）半立体分段：两层或两层以上板架所组成的不封闭分段；（4）立体分段：两层或两层以上板架所组成的封闭分段；（5）总段：主船体沿船长划分，其深度和宽度等于该处船深和船宽的环形分段。特别需要指出的是：立体分段和总段是由若干平面分段和曲面分段所组成，由于平面分段和曲面分段是分段建造中的基本单位，作为船舶建造主流程，必须组织流水线生产。分段按其结构所属部位可分为：（1）底部分段（2）舷侧分段（3）甲板分段（4）首尾分段（5）上层建筑等3、分段制作阶段建造组织措施：（1）严格按批量顺序下料：船体结构分段一般分20多个批次进行投料。在网络计划安排中按吊装顺序依次组织分段制作，这是由建造法决定的。塔式建造法：以尾部近机舱前的一个底部分段作为基准段在船台搭载，然后向首、尾及两舷自下而上依序吊装各分段。由于机舱分段需要安装大量设备、管路，所以需要尽早成型并吊装。岛式建造法：为缩短建造周期，将船体沿船长划分成2—3个建造区（岛），在每个建造区选择一个分段为基准段，按塔式建造法组织建造，岛与岛之间利用“嵌补分段”进行连接。串联建造法（一条半造船法）：当船台长度大于船长1.5倍，且是批量建造情况下，可以在建造第一艘船的前半段的同时，在船台的前端建造第二艘船的尾段。待第一艘船下水后，第二艘船的尾段也完工，并移至船台尾端继续建造其前半段，同时第三艘船的尾段又在船台的前端建造。总段建造法：将预先装配焊接好的环形总