【船舶制造】船舶制造流程 造船技術 造船工藝 造船生產設計

一,、造船生產管理模式的演變

由焊接代替鉚接建造鋼質船，造船生產經歷了從傳統(tǒng)造船向現代造船的演變,，主要推動力是造船技術的發(fā)展,。

傳統(tǒng)造船分兩個階段：

1、常規(guī)的船體建造和舾裝階段,。在固定的造船設施上先安裝龍骨系統(tǒng),、再安裝肋骨框、最后裝配外板系統(tǒng)等,。

2,、由于焊接技術的引進，船體實行分段建造,；舾裝分為兩個階段：分段舾裝和船上舾裝,，即開展予舾裝。

現代造船又歷經以下階段：

3,、由于成組技術的引進,，船體實行分道建造；舾裝分為三個階段：單元舾裝,、分段舾裝和船上舾裝,，即開展區(qū)域舾裝。

4,、 由于船體建造和舾裝,、涂裝相互結合組織，實現“殼舾涂一體化總裝造船”,。

5,、隨著造船技術的不斷發(fā)展,，精益造船、標準造船,、數字造船,、綠色造船將成為船廠的努力方向。

目前國內主要船廠一般處于三級向四級過渡階段,；國內先進船廠已達到四級水平,；而象上海外高橋船廠、建設中的江南長興島造船基地明確提出將精益造船,、標準造船,、數字造船、綠色造船作為發(fā)展目標,。

二,、船舶建造工藝流程

（一）現代造船工藝流程如下簡圖。

（二）船舶建造工藝流程層次上的劃分依據

1,、生產大節(jié)點

開工——上船臺（鋪底）——下水（出塢）——航行試驗——完工交船

生產大節(jié)點在工藝流程中是某工藝階段的開工期（或上一個節(jié)點的完工期）,，工藝階段一般說是兩個節(jié)點間的施工期。生產大節(jié)點的期限是編制和執(zhí)行生產計劃的基點,，框定了船舶建造各工藝階段的節(jié)拍和生產周期,；從經營工作看，節(jié)點的完成日也是船東向船廠分期付款的交割日,。

2,、工藝階段

鋼材預處理——號料加工——零、部件裝配——分段裝焊——船臺裝焊（合攏）——拉線鏜孔——船舶下水——發(fā)電機動車——主機動車——系泊試驗——航海試驗——完工交船

3,、以上工藝階段還可以進一步進行分解,。

4、需要說明的是以上工藝階段是按船舶建造形象進度劃分的,，現代造船工藝流程是并行工程,，即船體建造與舾裝作業(yè)是并行分道組織，涂裝作業(yè)安排在分道生產線的兩個小階段之間,，船體與舾裝分道生產線在各階段接續(xù)地匯入殼舾涂一體化生產流程,。

三、船舶建造過程的控制（應用于現代造船模式）

（一）鋼料加工階段

1,、鋼料加工過程

鋼材備料——鋼材預處理線（矯平,、噴砂除銹,、底漆）——放樣號料——構件邊緣加工（切割,、加工焊接坡口）——構件成型加工（非平直構件加工成應有曲度）——船體零部件裝配（平面接板、框架組立）,。

2,、船廠比較關注的問題

（1）鋼料供應,。船廠是鋼材消耗大戶，從產業(yè)關系看應該與鋼廠建立利益共享的戰(zhàn)略伙伴關系,。如有的船廠與鋼廠簽訂了長期合作協(xié)議,，每年鎖定一個鋼材基價，既減少了受鋼材市場價格波動影響,，并能夠保證供貨期限和數量,；有的船廠享有鋼材優(yōu)惠價格（如每噸下浮50 元）；還有的鋼廠直接投資船廠成為股東單位等,。

（2）鋼料加工應形成分道加工的路徑,。大型船廠為組織分段組裝流水線生產，在鋼料加工階段就要求相應加工后的構件定向,、有序地傳輸到平面分段流水線,、曲面分段流水線和型材加工流水線。在大連船務鋼料加工車間：平直構件加工,、帶曲度構件加工壓制,、型材加工及彎制、構件小組立等,，已形成劃分明確的加工區(qū)域,。

（3）提高鋼材利用率是船廠降本增效永恒的主題。目前國內船廠鋼材利用率（主船體鋼材利用率,、鋼材綜合利用率）一般在85—90%左右,，其中中遠川崎達到94%，日本船廠可達到95%以上,。鋼材利用率狀況受到船型及設計,、管理、場地等多因素影響,。

努力開展船體與舾裝同步設計,，以提高一次套料利用率；

在鋼料加工中心留有充分的余料堆放,、分檢,、再利用場地，一是可調用余料進行二次套料,；二是利用余料切割法蘭,、肘板、人孔蓋等預制件,；三是調用余料補充工裝,。

盡可能根據用料尺寸，多規(guī)格在鋼廠組織定尺訂貨（這是日本船廠保持高水平利用率的優(yōu)勢）。

（二）分段制作階段

1,、分段是構成船體結構的實體,。根據船舶建造工藝、場地條件,、起重能力,、周期要求等，一艘3—6 萬噸級船舶分段劃分大致在100—200個（大型船體結構如MPF1000 鉆井儲油船分段劃分351個）,。

2,、分段名稱

分段按幾何特征可分為：

（1）平面分段：平面板列帶有骨架的單層平面板架；

（2）曲面分段：平面板列帶有骨架的單層曲面板架,；

（3）半立體分段：兩層或兩層以上板架所組成的不封閉分段,；

（4）立體分段：兩層或兩層以上板架所組成的封閉分段；

（5）總段：主船體沿船長劃分,，其深度和寬度等于該處船深和船寬的環(huán)形分段,。特別需要指出的是：立體分段和總段是由若干平面分段和曲面分段所組成，由于平面分段和曲面分段是分段建造中的基本單位,，作為船舶建造主流程,，必須組織流水線生產。

分段按其結構所屬部位可分為：

（1）底部分段

（2）舷側分段

（3）甲板分段

（4）首尾分段

（5）上層建筑等

3,、分段制作階段建造組織措施：

（1）嚴格按批量順序下料：

船體結構分段一般分20多個批次進行投料,。在網絡計劃安排中按吊裝順序依次組織分段制作，這是由建造法決定的,。

塔式建造法：

以尾部近機艙前的一個底部分段作為基準段在船臺搭載,，然后向首、尾及兩舷自下而上依序吊裝各分段,。由于機艙分段需要安裝大量設備,、管路，所以需要盡早成型并吊裝,。

島式建造法：

為縮短建造周期,，將船體沿船長劃分成2—3個建造區(qū)（島），在每個建造區(qū)選擇一個分段為基準段,，按塔式建造法組織建造,，島與島之間利用“嵌補分段”進行連接。

串聯(lián)建造法（一條半造船法）：

當船臺長度大于船長1.5 倍,，且是批量建造情況下,，可以在建造第一艘船的前半段的同時，在船臺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，并移至船臺尾端繼續(xù)建造其前半段，同時第三艘船的尾段又在船臺的前端建造,。

總段建造法：

將預先裝配焊接好的環(huán)形總段按照安裝順序進行船臺裝配。船廠在具有大型船塢,、并有總組場地和起重能力予以保證情況下,，采用總段建造法可以有效利用各主要生產資源。

（2）貫徹總裝造船原則：

為充分發(fā)揮船廠主要生產設施（船臺,、船塢,、總組場地和起重設備等）能力，應將生產主流程即組織流水線生產的項目留在廠內,，能夠以中間產品組織生產和供應的次流程項目,，盡可能以“分包”形式擴散到廠外,，實行“專業(yè)化生產,、社會化配套”,?！胺职敝傅氖琴徺I勞務，由船廠提供材料,、圖紙,、進行工藝和質量監(jiān)督，分包商提供加工后的中間產品,，這些產品船廠不是不能制造,，而是出于經濟、負荷特別是總體效率等原因,，主動將其交給分包商去制造,。

（3）執(zhí)行分段成品化交驗：

按照“殼舾涂一體化”要求，在分段制作階段,，應將該部位的鐵舾件,、管舾件、電氣焊接件盡可能地全部安裝上去,，并完成分段涂裝工事,。在分段下胎交驗時，上下道工序必須依據清單進行逐項檢查確認,，盡可能減少施工項目在工序間的流轉,。分段成品化制作，雖然加大了該階段的工作量,，但從能率測算看,，同一工事項目工時消耗量，在分段舾裝階段,、船臺舾裝階段,、水下舾裝階段的比例為——1：5：9。目前國內船廠分段予舾裝率（鐵舾予舾裝率、管舾予舾裝率）在80—90%左右,，而日韓船廠接近100% ,。

（4）擴大總組吊裝數量：

無論是老廠改造還是新廠規(guī)劃，都強調在船臺,、船塢的周邊擴建總組場地,，利用大型起重設備，將幾分段裝焊成一個總段,，以此為平臺進行規(guī)?；秆b（包括正反轉予舾裝），而后一次吊裝合攏（包括上層建筑）,。一艘船總組吊裝數量及完整性程度,，體現了船廠的工藝水平和生產能力。

（5）調整工序生產能力：

按精益管理的要求實現流水節(jié)拍造船,，使各工序物流有序,、量化、可控地運行,，既不能中斷,，也不應積壓，這是船廠追求的目標,。為此在生產管理中要按照先進合理 的定額水平（以加工的原單位數據為基礎）,，組織工序生產能力測定：在工藝流程中由后向前測定需求，找出薄弱環(huán)節(jié)和影響因素,，并予以消除,。

（6）努力采用新工藝新技術：

在分段制作階段推行精度管理，逐步做到無余量下料,、切割和裝配,；大力采用高效焊接技術；推行盆舾裝,、正反轉予舾裝等,。

（三）舾裝件（鐵舾件、管舾件,、電氣焊接件）加工,、集配、安裝階段

1,、舾裝作業(yè)與船體建造是并行分道組織（只是在講述中排在分段制作階段之后）,，按施工階段和區(qū)域分為單元舾裝、分段舾裝和船上舾裝,。

單元舾裝：將若干相關設備如泵,、電動機,、控制器等安裝在一個共同的基座上裝配成一個單元，然后再將此單元作為整體在適當的舾裝階段安裝就位（有條件的單元在制作時可完成泵壓或電氣試驗）,。

分段舾裝：當分段倒置時在甲板頂面安裝,，分段翻身后在甲板表面安裝。

船上舾裝：當船體總裝時和總裝后,，在船上一個艙室內或跨幾個艙室進行安裝,。

2、舾裝件加工,、集配,、安裝階段建造組織措施

（1）為保證舾裝作業(yè)與船體建造并行展開,，必須努力作到舾裝設計與船體設計達到同步,。從設計關系看，船體設計是先行開展的,，在船體設計提供背景圖情況下,， 舾裝設計才能確定設備位置、管系走向,。因此所謂“同步設計”是一個要求,，即緊密跟蹤船體設計進度，一經具備條件舾裝設計迅速展開,，并在較短時間內滿足舾裝 作業(yè)與船體建造對供圖的需要,。

（2）舾裝集配中心的選址。在廠區(qū)面積充裕的情況下舾裝集配中心盡可能設在廠內,，既可縮短配送路途又能保證及時性,。但由于船廠推行殼舾涂一體化總裝造船模 式，對舾裝件加工,、集配和安裝無論是及時性還是完整性,，提出了更高的要求：一是對種類多、規(guī)格雜,、數量大的鐵舾件實行專業(yè)化生產,；二是管子加工按種類、口 徑等劃分實行 “管件族制造”,；三是對舾裝作業(yè)實現“托盤”設計與管理,。為此，許多船廠將舾裝集配生產線從廠區(qū)主生產線分離出去,，在離廠區(qū)盡可能近,、運輸方便并有足夠面 積的地方建設舾裝集配中心（需要說明的是在管子制作安裝工事中，仍需要現場管制作和管子修改,，在廠區(qū)內仍設有管子加工廠房,、設備）,。

（3）舾裝集配中心的功能。

a,、按訂貨清單組織舾裝件制作,；

b、對通用件,、予制件等擴大予制并實行庫存管理,；

c、對舾裝件按類型,、規(guī)格合理堆放,；

d、根據各托盤表的標識進行分檢,、配托,；

e、按指定的時間將托盤配送到指定的地點,。

目前大船重工舾裝公司已形成相當規(guī)模：在土城子占地20 余萬平方米,，設有管子加工流水線（同時統(tǒng)管新老廠區(qū)、博森公司等管子加工生產）,；鐵舾裝件加工基地,；單元、模塊制作基地,，配有相應的庫房和場地,。在舾裝公司周圍，還有若干鉚焊廠,，已形成造船加工配套產業(yè)群,。

（4）托盤設計與托盤管理

“托盤”是造船的實用術語。從形象看是一個鋼質材料制成的筐,，承載著托盤表所列的舾裝件,、連接件，按照一個作業(yè)小組3-5 天的工作物量,，送到指定的作業(yè)地點,，所以也稱“任務包”；托盤實質反映了一種管理思想,，托盤表表達了完成工作單元的信息和指令,。托盤表來源于托盤設計圖紙 文件的分解，設計人員必須執(zhí)行托盤表不能“跨階段,、跨區(qū)域,、跨類型”編制的原則，特別強調的是設計人員必須對生產進度,、施工區(qū)域劃分,、現場施工條件及施工 勞動量有較清楚的了解,，否則編出的托盤表將會給現場施工造成混亂，這在各船廠都經歷了一段過程,。目前大船重工已將工藝路線和定額人員編入專業(yè)設計室,，以期 加強托盤設計。對托盤生產管理來說,，關鍵是保證托盤配齊率,，目前鐵舾托盤配齊率能夠得到保證，但管舾托盤配齊率由于管系附件品種繁雜,，有時配套出現缺件,， 影響的到裝配完整性。

（四）船臺（船塢）合攏階段

船臺,、船塢是船廠最重要的生產設施,，船臺（船塢）合攏工程的組織和周期的控制，決定著船廠的產品產量,。因此,在該階段的中心任務就是如何縮短船臺（船塢） 建造周期,。特別是對于擁有大型船塢的船廠來說,，由于塢容較大,，如何同時合理擺放幾條船位并對各船只工程進度作到同步控制尤其顯得重要。如某船廠20 萬噸級船塢可同時擺放4 條船,，4 個月開一次塢門年產出船舶10 艘左右,，目前工程進度控制可以達到2 個月開一次塢門，年產出船舶增加到20 艘左右,。

圍繞縮短船臺（船塢）建造周期：

1,、對于船體建造的要求是嚴格執(zhí)行吊裝計劃組織連續(xù)吊裝，從工程控制角度看：一是要避免出現“卡殼”分段影響吊裝,；二是要有充分的分段儲備保證工程進度,。

2、對于舾裝作業(yè)的要求是必須在生產管理和作業(yè)單位建立起一個理念：“船下就是安裝,，船上就是調試”（最大限度地提高分段予舾裝率）,，具體的要求是在分段 制作階段已將設備機座、管系,、單元模塊安裝或制造完畢,，在船臺階段主要組織各系統(tǒng)連接、管系泵壓串油,、電氣通電等校驗調試工事,。

3、重視并組織“工序前移”工作,。船臺建造階段在船舶建造工程中是組織難度大,、投入勞動多的階段：分段吊裝,、船上舾裝、設備定位,、主機吊裝等交叉作業(yè),。但從整體工程安排看，各船廠正努力將傳統(tǒng)造船時期水下建造階段的工事提前到船臺建造階段完成,，即組織“工序前移”工作,。這是因為下水后，一是主要設備已經定位,，封艙件安裝后甲板已經扣上,，如果出現差錯和重大修改物件調運非常困難；二是碼頭區(qū)域起重能力低于船臺吊車,；三是封艙后船內艙室作業(yè)將受到條件和環(huán)境的影響,。因此要將船舶下水后一些關鍵項目，全部或部分在船臺建造階段完成,。如著力組織發(fā)電機系統(tǒng)的管系合攏安裝、密性試驗,、設備定位及調試,，使船舶下水后盡快爭取發(fā)電機動車，為其他關聯(lián)工事展開創(chuàng)造條件,。

4,、開展船舶下水完整性檢查。為改變船廠在計劃節(jié)點強行下水的傳統(tǒng)作法,，生產管理部門制定了各船只下水完整性項目清單,，確定船舶下水前必完項目，以及部分跨期到下水后項目完工百分比,。船舶下水前生產管理部門組織專項檢查,，經公司主管領導審定后才能下達船舶下水指令。

（五）水下作業(yè)階段

該階段主要控制項目為：船舶下水,、發(fā)電機動車,、主機動車。

1,、船舶下水是利用下水設備將船舶從建造區(qū)移入水域的工藝過程,。通常的方法有重力式下水、漂浮式下水,、機械化下水,。

2、發(fā)電機動車是一個標志性節(jié)點,。它意味著舾裝作業(yè)已經基本結束,，各系統(tǒng),、設備進入到交驗階段。

3,、主機動車象征著該船已經趨于完整,，安裝和交驗也基本結束，施工重點轉入到試航前的準備和完善工作,。

在水下作業(yè)階段對生產管理的要求：

1,、船舶下水主要是安全保障。包括數據測算,、潮汐情況,、設備檢查、下水作業(yè)的調度與組織,。

2,、調試工作的組織。過去系統(tǒng)和設備的調試是由生產車間承擔的,，但隨著船舶建造數量的增加,，特別是設備機電一體化程度的提高，調試工作的重要性日益顯現出來,。在劃分安裝與調試工作界面及責任的基礎上,，船廠已成立了專門的調試隊伍，按專業(yè)統(tǒng)一組織安排調試工作,，包括對設備服務商的配合項目,。

（六）試航交船階段

在船舶整個建造過程中,，經常性地對各工程項目進行嚴格的檢驗與驗收,。在船體主體工程和動力裝置等安裝完工后，需要由船廠,、船東和驗船機構三方代表參加,，共同負責船舶的試驗與驗收工作，試驗與驗收分兩階段組織,。

1,、系泊試驗：是將船系泊于船廠碼頭上進行，船舶基本處于靜止狀態(tài),，其目的是檢查船體,、機械設備、動力裝置,、電氣裝置的質量和安裝可靠性,，使船舶達到具備試航的條件。

2,、航行試驗：是對新建船舶全面的,、綜合性的一次試驗,，試航前擬定有航行試驗大綱，準備好必備的測試儀器和設備,，在航行中主要測試主機,、操舵、拋錨,、測速,、回轉、慣性,、通導等試驗,。

3、航行試驗后生產管理部門負責按清單組織完成掃尾項目,、向船東移交備品備件,；技術部門按照合同要求提供完工圖紙和文件；質量部門按照合同要求提供產品質量證書,；經營和財務部門在加減賬項目與金額得到確認的情況下與船東進行價格結算,。當交船協(xié)議簽署后，船廠就完成了交船任務,。