快速搭載分析

(上海振華重工(集團)有限公司，上海 200125)

在船舶制造企業(yè)里，船塢一直是船舶建造流程中的一個關(guān)鍵工位，船塢的利用率高低直接決定著企業(yè)的船舶產(chǎn)出數(shù)量，提高船塢利用率的關(guān)鍵就是縮短船塢內(nèi)船舶的搭載時間。搭載周期是指從船舶第一個總段吊裝下船塢開始到船舶主結(jié)構(gòu)完工起浮出塢的總時間。與日韓先進船企相比，國內(nèi)船企的搭載效率相對較低，搭載周期相對較長。日韓在塢內(nèi)總段的吊裝時間平均為2.5～3 h，最短時間為2 h，國內(nèi)船廠為8～10 h；日韓實行半串聯(lián)并行建造出塢時間僅為30～40 d，國內(nèi)船廠為55 d[1]。以單個總段的搭載為例，它的搭載時間包含了①龍門吊移動至總段的時間,②總段從總組場地吊運至搭載位置的時間,③總段對接過程中靠位的時間，④總段定位固定至吊車安全脫鉤的時間，⑤總段焊接的時間，共5部分。要實現(xiàn)快速搭載，就要從節(jié)省總段搭載過程中的時間做起。為此，針對各時間段展開分析研究，用管理和技術(shù)的方法解決搭載周期長的問題。

1 基于快速搭載的定置管理

龍門吊為船塢內(nèi)船舶搭載的關(guān)鍵設備，龍門吊的使用效率直接決定著船舶搭載的效率。龍門吊的使用時間中有三項是值得關(guān)注的時間：①龍門吊換鋼絲繩和吊排的時間；②龍門吊從總組場地吊裝總段至其搭載位置的時間；③龍門吊搭載脫鉤后移至下一個吊裝總段位置的時間。這三項都是不產(chǎn)生任何價值但必要的時間，所以要縮短搭載的時間就要采取措施避免這些時間的重復發(fā)生或縮短這些時間。

針對減少第一項時間占用的問題，可采用以下三種措施進行解決：

1)在規(guī)劃船舶總段的劃分時，不但要考慮龍門吊的起重能力，而且要考慮盡量減少搭載過程中聯(lián)吊吊排的使用。

2)優(yōu)化吊排的設計，避免鋼絲繩的更換。某船廠使用的吊排見圖1。該吊排由5組動滑輪組成，每組2只，其設計的優(yōu)點在于每組動滑輪的鋼絲繩長度可根據(jù)吊馬的布置情況在一定幅度內(nèi)自由調(diào)節(jié)，這不僅為總段吊馬的布置提供了方便，而且還可以有效地解決總段吊裝時鋼絲繩更換的問題。

圖1 某船企使用的吊排

3)對需要用同種類型聯(lián)吊吊排進行吊裝的總段，在安排總組計劃和搭載計劃時盡量規(guī)劃在一塊，進行逐個吊裝，這樣就能夠最大限度地減少由于不同吊裝要求的總段吊裝所引起的聯(lián)吊吊排拆裝問題。

針對減少第二項和第三項時間使用的問題，可根據(jù)船舶分段總段搭載流程進行定置管理。合理安排船塢旁邊總組場地的布局，使其滿足龍門吊從吊裝船舶第一個總段開始至最后一個總段結(jié)束，龍門吊的總行程最短。要在船塢旁邊的總組場地有限的前提下實現(xiàn)總組場地布置最優(yōu)、龍門吊總行程最短的目標，可從以下幾方面著手考慮：①固定船舶分段總段搭載流程；②標準化各總段的總組、總舾、補涂和報驗時間；③在前兩項條件滿足的前提下，規(guī)劃船舶總段總組場地布置，并根據(jù)外界條件的改變不斷進行優(yōu)化。

2 基于快速搭載的分段劃分

分段劃分是一項非常重要的工作[2]。船舶分段的劃分是以船廠設備、設施的能力，船舶自身的結(jié)構(gòu)特點，船舶設備的布置，舾裝件的布置，PSPC要求等為參考依據(jù)。船舶分段劃分的好壞直接決定著船舶搭載速度的快慢和船舶建造成本的高低，研究如何合理設計船舶的分段總段劃分是研究船舶快速搭載技術(shù)的一個重要課題。

1)在充分考慮船舶結(jié)構(gòu)、舾裝和PSPC要求的前提下，根據(jù)船廠設備、設施的配置，盡可能劃大船舶分段，這樣可有效減少搭載作業(yè)的工作量。例如，大中型貨船貨艙區(qū)域以縱骨架式為主，如果在分段劃分時能夠把分段長度增長，就能夠有效地減少船舶貨艙區(qū)域分段的數(shù)量，從而減少船塢內(nèi)吊裝、定位和焊接的工作量，使船舶的搭載效率得到提高。另外，在船塢龍門吊起重能力允許的情況下，加大總段，可有效減少船舶搭載吊裝的次數(shù)，提高船舶搭載的效率。

2)在進行分段劃分時，要充分考慮板縫線的位置，若分段對接縫的位置與板縫線的位置臨近，就要優(yōu)先考慮以板縫線代替對接縫，這可有效地減少另劃對接縫帶來的多余的對接和焊接工作量。另外，對接縫位置的設計要盡可能地滿足自動焊開展的條件，以此提高對接縫的自動焊接的比例，從而提高船舶整體的搭載效率。

3)在進行分段總段劃分時，要充分地考慮分段總段就位的方便，盡量以船體自身結(jié)構(gòu)的特點代替工裝、設備的支持，以提高船舶分段總段搭載的效率。

圖2為掛舵臂總段的劃分圖。在分段總段劃分時巧妙地利用艉軸管分段上部作為臺階，有效地解決了掛舵臂總段為懸空的總段，搭載時需要大量支撐的問題，有利于掛舵臂總段的快速就位和定位。

圖2 掛舵臂總段劃分示意

4)在進行分段總段劃分時，要充分地考慮搭載作業(yè)的方便、快捷和安全，力爭做到高空作業(yè)低空做，艙室作業(yè)室外做，以提高船舶總組和搭載的效率。

圖3為散貨船貨艙區(qū)域總段劃分圖。它采用頂邊艙分段和底邊艙分段總組的形式，這樣不但可使兩分段總組時的對接縫在平地完工，而且使頂?shù)走吪摽偠未钶d時的對接縫靠近船舶底部，有效地減少了腳手架的搭設和高空作業(yè)的風險。

圖3 散貨船貨艙區(qū)域總段劃分示意

3 基于快速搭載的精度管理

目前，國內(nèi)大多數(shù)船廠在分段總段劃分時都加放了余量，這樣就造成了總段吊裝至搭載位置后需要劃出總段的余量線并進行余量修割，或劃出余量線后總段重新吊回總組場地對余量進行修割，從而造成搭載的二次定位。另外，由于分段制造精度不高，或總組精度控制不到位，造成搭載后縱骨之間、外板之間錯位，從而帶來大量的開刀和火工校正作業(yè)，增加了搭載作業(yè)的工作量。對于壓載艙區(qū)域來說，開刀和火工校正作業(yè)過多容易造成壓載艙內(nèi)涂層破壞面積的增大，不利于PSPC的實施。因此，控制分段和總段的制造精度，對船舶快速搭載和PSPC的實施有著重要的意義。

無余量造船是船企的一個重要研究課題，在這方面，日韓先進船企已能夠做到搭載時不修割，一次搭載定位到位，這大大降低了船舶搭載作業(yè)的工作量和縮短了船舶搭載周期。目前，國內(nèi)一些比較先進的船企也能夠做到貨艙平直區(qū)域無余量搭載，但曲面區(qū)域還不能完全做到。

由于分段、總段制造精度不高，直接搭載勢必對搭載速度造成影響，為了減緩分段、總段制造精度不高對搭載造成的影響，提高塢內(nèi)船舶搭載的速度，國內(nèi)一些船廠引進了精度管理的軟件，并采用模擬搭載的方法，對船舶總組精度進行控制。船舶總組精度控制在整體精度管理中的核心內(nèi)容是連接分段精度和搭載精度的橋梁，在控制總組精度時不僅要考慮分段精度局部偏差的修正，還要考慮對后續(xù)搭載的影響[3]。即在總段搭載前采集總段搭載位置和總段自身的實測數(shù)據(jù)，并通過精度管理軟件對采集數(shù)據(jù)進行對比分析，然后根據(jù)軟件分析結(jié)果修正分段制造偏差和修割總段余量，進而實現(xiàn)總段的一次搭載到位，最終實現(xiàn)塢內(nèi)船舶的快速搭載。

為了方便總組和搭載精度檢驗，實現(xiàn)分段或總段的快速定位，在施工圖上要設繪出分段檢驗的基準線，即中心線、肋檢線、水平線、直剖線和對合線。分段或總段搭載時，依靠基準線對合法來檢驗分段或總段搭載定位的精度，既方便又可靠，有利于搭載過程中分段或總段的快速定位。另外，在分段或總段定位時，要考慮焊接反變形和補償量的加放，并做好保距、保寬和保高等工作，在對接縫的焊接過程中，要根據(jù)變形情況及時調(diào)整焊接順序，保證搭載的精度。

4 快速定位工裝開發(fā)和約束設計

龍門吊吊裝總段至搭載位置后，需要對總段進行臨時固定，以方便龍門吊的快速脫鉤，進而提高龍門吊的使用效率。目前，國內(nèi)船廠主要采用的方法有工裝開發(fā)和焊縫約束。

工裝開發(fā)中穩(wěn)向支撐開發(fā)比較常見，但不同船廠的穩(wěn)向支撐各有特點?？偟膩碚f，穩(wěn)向支撐的主要作用有：總段就位后臨時支撐以保證總段重心穩(wěn)定、微調(diào)總段高度、方便龍門吊的快速脫鉤、使后續(xù)焊接及搭載作業(yè)順利進行等。穩(wěn)向支撐的設計要保證使用安全、方便、快捷，這樣才能更大程度地減少龍門吊的輔助作業(yè)時間，提高船舶搭載的效率。

圖4為某船廠使用的穩(wěn)向支架。其設計思路是在分段制造階段預裝專用支撐頭，待分段或總段吊裝基本到位后，通過臨時固定在專用支撐頭上的定滑輪和鋼絲繩把穩(wěn)向支架立起，穩(wěn)向支架上端用銷子與專用支撐頭固定，下端用墩木、楔木、鐵楔等支撐，下部支撐中間預留一定空擋以備使用油泵進行高度的微調(diào)。該穩(wěn)向支架的安裝時間約5 min，且使分段或總段高度的微調(diào)作業(yè)在平地進行，相比在頂部安裝油泵進行微調(diào)的塔式穩(wěn)向支架，其使用更加方便、快捷，更便于龍門吊的快速脫鉤。

圖4 某船企的穩(wěn)向支撐

分段或總段吊裝就位后，除了使用穩(wěn)向支架支撐分段或總段外，還要對分段或總段進行約束焊接，以確保分段或總段在龍門吊脫鉤后的安全性。其具體做法是在分段或總段就位后采用焊接的方法在受力點和回轉(zhuǎn)點對其作約束，約束焊縫的焊接長度和焊角高度要能夠滿足總段安全和生產(chǎn)的需要。為了確保施工作業(yè)的方便、快捷、安全，可由設計部門編制約束焊接圖來指導現(xiàn)場的生產(chǎn)作業(yè)。

[1] 丁偉康. 船舶快速搭載有效地縮短了造船周期[C]∥2011中國造船工程學會造船工藝學術(shù)委員會造船企業(yè)精益生產(chǎn)學術(shù)研討會論文集.北京：中國造船工程學會，2011:229-241.

[2] 劉玉勝. 船體分段建造工藝要領(lǐng)[C]∥福建省科協(xié)第八屆學術(shù)年會船舶及海洋工程分會論文集.福州：福建省科協(xié)，2008:38-43.

[3] 劉 俊. 船舶總組與搭載精度控制研究[J]. 廣東造船，2011(3):63-66.