預(yù)舾裝和單元模塊制造研究

房曉磊

（上海振華重工（集團(tuán)）有限公司，上海 200125）

0 引言

預(yù)舾裝和單元模塊制造技術(shù)是船舶企業(yè)研究的一個(gè)重要課題，目前國(guó)內(nèi)造船企業(yè)在這些方面的研究和日韓先進(jìn)船企相比還有很大差距。以同類(lèi)船型相比較，國(guó)內(nèi)的船舶出塢后碼頭舾裝工作較多，造成船舶碼頭周期相對(duì)較長(zhǎng)，這就說(shuō)明國(guó)內(nèi)的船舶在出塢前的舾裝完整性不足，有很大的提高空間。另外，碼頭舾裝作業(yè)的環(huán)境相對(duì)較差，塔吊的輔助不能滿(mǎn)足大量舾裝的要求，這樣就容易導(dǎo)致人工作業(yè)過(guò)多，設(shè)備輔助過(guò)少，從而造成碼頭舾裝效率低下，舾裝周期增長(zhǎng)。再有，國(guó)內(nèi)船廠(chǎng)在單元模塊設(shè)計(jì)的數(shù)量、質(zhì)量上也低于日韓同類(lèi)船型，這樣就勢(shì)必造成船舶整體的舾裝效率相對(duì)較低。從這些角度來(lái)看，把船塢和碼頭的舾裝工作前移，提高分段和總段預(yù)舾裝的完整性，增加單元設(shè)計(jì)的數(shù)量，提高單元設(shè)計(jì)的質(zhì)量是提高預(yù)舾裝效率和縮減碼頭周期的一個(gè)重要法寶。

1 預(yù)舾裝

1.1 預(yù)舾裝現(xiàn)狀與PSPC

在船舶建造的整個(gè)生產(chǎn)流程中，船體建造貫穿了從鋼板切割到塢內(nèi)搭載的整個(gè)過(guò)程，提高船舶出塢前的預(yù)裝完整性也就是要提高船體建造過(guò)程中預(yù)舾裝的比率，把全船的舾裝工作盡量消化在船體從小組立到船塢搭載的整個(gè)過(guò)程中。目前舾裝件的安裝階段也按照船體的建造過(guò)程基本分成了組立、分段、總組、船塢和碼頭等五個(gè)安裝階段，組立階段是指結(jié)構(gòu)封艙或蓋板前的舾裝工作，分段階段是指分段結(jié)構(gòu)完工后在分段上進(jìn)行的舾裝工作，總組階段是指在總段上進(jìn)行的舾裝工作，船塢和碼頭階段是指在船塢內(nèi)和碼頭上進(jìn)行的舾裝工作，除了分段階段舾裝作業(yè)是獨(dú)立作業(yè)外，組立、總組和船塢階段的舾裝工作是和船體建造交叉作業(yè)的，又目前工人的工種復(fù)合程度不是很高，這就容易造成各個(gè)工種交叉作業(yè)局面的產(chǎn)生，不利于生產(chǎn)作業(yè)的高效開(kāi)展，也容易造成安全事故。機(jī)艙分段相對(duì)于全船其它分段來(lái)說(shuō)舾裝作業(yè)量比較大，舾裝作業(yè)的環(huán)境也比較差，為了改善工人的施工作業(yè)環(huán)境，便于專(zhuān)業(yè)工種開(kāi)展生產(chǎn)作業(yè)以提高分段的舾裝效率，增加機(jī)艙分段的流通速度，減少因天氣原因造成的分段舾裝的延遲，利用成組技術(shù)的原理，把機(jī)艙分段的舾裝工作獨(dú)立為一個(gè)工位，在此工位上可搭建舾裝風(fēng)雨棚的，專(zhuān)供機(jī)艙分段的預(yù)舾裝工作，以提高機(jī)艙分段的整體舾裝效率。

上層建筑整體吊裝的方法，是縮短船臺(tái)周期和碼頭周期的必由之路[1]。上層建筑總組和預(yù)裝的完整性，直接決定著船臺(tái)和碼頭結(jié)構(gòu)、舾裝的工作量。在船臺(tái)或碼頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)和舾裝的工作，將大大增加施工難度，難度系數(shù)增加勢(shì)必影響作業(yè)的效率。另外，如果在總組階段不能實(shí)現(xiàn)上層建筑預(yù)裝完整，就不能實(shí)現(xiàn)上層建筑總段涂裝，勢(shì)必會(huì)增加上層建筑搭載后腳手架的二次搭設(shè)，增加了不必要的勞動(dòng)。相反，如果能夠在總組階段實(shí)現(xiàn)上層建筑的預(yù)裝完整性，即可實(shí)現(xiàn)上層建筑總段涂裝，這將會(huì)大大改善工人施工作業(yè)的環(huán)境、提高施工作業(yè)的效率和減少一些不必要的勞動(dòng)。

PSPC標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)對(duì)壓載艙的舾裝工作提出了更高的要求，要減少舾裝工作對(duì)壓載艙油漆的破壞，首先必須要優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)，加大壓載艙分段舾裝件完整性，其次要改進(jìn)舾裝件安裝工藝以滿(mǎn)足其分段安裝的完整性。在這個(gè)過(guò)程中，舷側(cè)主甲板上導(dǎo)纜孔和帶纜樁等大型舾裝件的分段安裝，一直是分段舾裝工作關(guān)注的焦點(diǎn)，因?yàn)槿绻@些大型舾裝件不能在分段順利安裝，將直接到影響到總組后壓載艙油漆破壞的面積，嚴(yán)重影響PSPC的順利實(shí)施。以油輪為例，舷側(cè)雙殼分段導(dǎo)纜孔和帶纜樁等大型舾裝件的安裝狀態(tài)為側(cè)態(tài)，其體積和重量大，安裝難度要高于正態(tài)安裝，因此要解決舾裝件對(duì)壓載艙油漆造成的破壞，不但要在設(shè)計(jì)階段改變舾裝件的安裝階段，而且要提高舾裝件安裝的工藝技術(shù)，這樣才能為PSPC的順利實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖1為某船廠(chǎng)油輪舷側(cè)分段導(dǎo)纜孔和帶纜樁的側(cè)裝照片。

1.2 預(yù)舾裝發(fā)展方向

目前船舶建造的工藝流程主要是以專(zhuān)業(yè)劃分為主，船體和舾裝的施工作業(yè)交叉較少，一般是船體和舾裝分開(kāi)獨(dú)立作業(yè)，以此種工藝流程劃分的主要原因有:

圖1 導(dǎo)纜孔和帶纜樁分段側(cè)裝

1）分段的制造是從零件、片段直接過(guò)渡到分段成形，缺少部件制造這個(gè)環(huán)節(jié)，不利于舾裝件組立過(guò)程中的分階段安裝。

2）目前施工作業(yè)人員的技能較單一，工種復(fù)合程度不高，如果舾裝件在組立階段分階段舾裝，必然造成船體裝配、焊接和舾裝作業(yè)人員輪換作業(yè)，不利于工作的有效開(kāi)展，影響零部件的流通速度。

3）舾裝件在零部件階段安裝要考慮到零部件吊馬的布置以及后序作業(yè)對(duì)其造成的損壞，例如零部件吊運(yùn)過(guò)程中對(duì)舾裝件的破壞以及零部件在運(yùn)輸和后序施工作業(yè)中產(chǎn)生的破壞。

從以上的分析可以看出以現(xiàn)在的情況還不能實(shí)現(xiàn)殼、舾一體化，需要逐步的改進(jìn)和提高，可從以下三個(gè)方面做起:

1）改變分段的建造方式。目前曲面的分段的建造過(guò)程一般是“零件—部件—分段”，中間缺省了“零件—部件—片段—分段”的過(guò)渡，這樣勢(shì)必會(huì)增加分段制造工位的時(shí)間，影響該工位分段的建造速度。如果能夠進(jìn)一步對(duì)曲面分段的 DAP進(jìn)行細(xì)化，增加片段制造這一環(huán)節(jié)，就可以減少分段制造工位的裝配和焊接時(shí)間，且實(shí)現(xiàn)前道工序多道并行建造，這樣不但可以提高曲面分段的制造速度，而且可使舾裝工作能夠按照零件、部件、片段和分段的階段進(jìn)行并行安裝，降低舾裝件安裝難度，改善工人施工作業(yè)環(huán)境，同時(shí)也提高生產(chǎn)效率。

2）培訓(xùn)一專(zhuān)多能的施工作業(yè)人員。要推進(jìn)殼舾一體化，必須改變目前車(chē)間劃分和工種之間分工過(guò)細(xì)的現(xiàn)象[2]。要推進(jìn)殼舾一體化，就要推進(jìn)舾裝件的零部件預(yù)裝，在船體作業(yè)進(jìn)行到一定階段時(shí)，舾裝作業(yè)即可及時(shí)進(jìn)行[3]，但以目前大部分船廠(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)看，不同的作業(yè)人員在同一個(gè)工位一起作業(yè)，就會(huì)造成作業(yè)輪換造成的等待的浪費(fèi)和施工人員的頻繁移動(dòng)，不利于工作的高效開(kāi)展，如果作業(yè)人員能夠一專(zhuān)多能，那就減少了上述的浪費(fèi)，并可根據(jù)工位確定人員，這樣就有利于船舶的快速建造。

3）吊馬與舾裝件相碰對(duì)問(wèn)題就要從細(xì)化舾裝件安裝階段的劃分以及吊馬工藝圖上著手，舾裝件安裝階段重新劃分，舾裝件安裝圖按照分段組立的階段出圖，吊馬布置從零部件階段就考慮其合理性，這對(duì)設(shè)計(jì)提出了更高對(duì)要求。至于后序階段中存在的對(duì)舾裝件破壞的問(wèn)題可以從工裝設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化和提升管理等方面進(jìn)行處理。

現(xiàn)代化造船追求的是精益造船，精益造船追求的是快速、高效和均衡的造船，而要做到這些就必須以科學(xué)合理的工位劃分和工時(shí)統(tǒng)計(jì)為依據(jù)。因此要對(duì)目前的各個(gè)工位進(jìn)行科學(xué)的工時(shí)統(tǒng)計(jì)，以統(tǒng)計(jì)的工時(shí)為依據(jù)平衡瓶頸工位的生產(chǎn)能力，而改變部分舾裝件的安裝階段就是平衡各個(gè)工位間負(fù)荷的有效方法。一直以來(lái)大家都提倡殼、舾、涂一體化，而目前大多數(shù)船廠(chǎng)還沒(méi)有達(dá)到這個(gè)要求，殼、舾、涂一體化其中之一目的就是在分段涂裝后最大程度的減少因結(jié)構(gòu)、舾裝等工作對(duì)油漆造成的破壞，減少因此而帶來(lái)的鈚、磨、補(bǔ)等工作，而做到這一點(diǎn)就需要從提高船舶建造精度、質(zhì)量和擴(kuò)大分段預(yù)舾裝率等方面著手。另外，如果把船舶的分段建造工作、舾裝工作和底漆保護(hù)共同結(jié)合起來(lái)，在分段建造的過(guò)程中加大底漆保護(hù)、舾裝的完整和及時(shí)做好跟蹤補(bǔ)涂，并控制好分段制造的周期，就能夠真正的實(shí)現(xiàn)分段掃砂，從而降低因分段沖砂而帶來(lái)的成本和加快分段的周轉(zhuǎn)速度。推進(jìn)預(yù)舾裝工時(shí)的管理和殼、舾、涂一體化的研究是舾裝發(fā)展的一個(gè)方向。

2 單元模塊制造

2.1 單元和模塊制造的意義

單元模塊制造是高效舾裝的進(jìn)一步延伸，它體現(xiàn)了分道建造和并行建造的思想，它把舾裝作業(yè)中成組的舾裝作業(yè)劃分出去，形成單元模塊，使其生產(chǎn)和船體建造并行不悖，從而縮短船舶建造主流程中舾裝作業(yè)的時(shí)間，加快分段總段的流通速度，縮短船舶從分段制造到船塢搭載之間的周期，另外，單元模塊制造實(shí)現(xiàn)了把平臺(tái)的舾裝作業(yè)轉(zhuǎn)移到了室內(nèi)做，在大大改善了工人的施工環(huán)境的同時(shí)，提高了船舶舾裝作業(yè)的工作效率。

2.2 單元模塊設(shè)計(jì)

單元模塊設(shè)計(jì)對(duì)船舶舾裝效率的提高有著重要的意義。

目前我國(guó)單元模塊應(yīng)用比較多的是舾裝件（如機(jī)械設(shè)備、閥件、管路和儀表）[4]，與其它專(zhuān)業(yè)關(guān)系甚少，這就局限了設(shè)計(jì)時(shí)的整體思路，不利于充分發(fā)揮單元模塊設(shè)計(jì)對(duì)船舶建造起到的積極作用，所以在做單元模塊設(shè)計(jì)劃分的策劃時(shí)，就要突破專(zhuān)業(yè)之間的局限，統(tǒng)籌各個(gè)專(zhuān)業(yè)的內(nèi)容，使單元設(shè)計(jì)更加完整、更加合理。如分油機(jī)單元的設(shè)計(jì)就體現(xiàn)了設(shè)備、管系、鐵舾件和結(jié)構(gòu)的有效結(jié)合，把油渣艙置于平臺(tái)甲板上方，使油渣艙的結(jié)構(gòu)和燃油分油機(jī)、滑油分油機(jī)及其格柵平臺(tái)、管系結(jié)合在一起，形成一個(gè)單元模塊。由于結(jié)構(gòu)部分的加入，為設(shè)計(jì)時(shí)分油機(jī)區(qū)域舾裝更好的融入單元模塊中提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，從而分油機(jī)單元設(shè)計(jì)更加完整，也減少了部分艙室作業(yè)的工作量。

在可行的情況下優(yōu)化單元模塊設(shè)計(jì)，增加單元模塊的數(shù)量。機(jī)艙區(qū)域是全船舾裝工作量最大的區(qū)域，機(jī)艙區(qū)域?qū)嵭袉卧K化預(yù)裝是造船企業(yè)提高生產(chǎn)效率，縮短造船周期，推進(jìn)現(xiàn)代化造船模式的重要手段之一[5]。目前大多數(shù)船廠(chǎng)中，機(jī)艙區(qū)域的單元模塊主要以機(jī)艙底層單元、設(shè)備單元和閥組單元為主，但這些單元所占機(jī)艙區(qū)域的舾裝比重還遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足機(jī)艙區(qū)域快速舾裝的要求，其中機(jī)艙分段單元化舾裝就是一個(gè)重要的研究方向。機(jī)艙分段線(xiàn)型變化較大，制造難度相對(duì)平直分段來(lái)說(shuō)較高，而且機(jī)艙分段舾裝的任務(wù)也比較重，這樣就造成了機(jī)艙分段從組立到總組之間流通的時(shí)間較長(zhǎng)，因此對(duì)大多數(shù)船廠(chǎng)來(lái)說(shuō)機(jī)艙分段的供應(yīng)一直比較緊張。如何把機(jī)艙分段的舾裝工作統(tǒng)籌優(yōu)化，單元化建模，縮短機(jī)艙分段的預(yù)裝時(shí)間，加快機(jī)艙分段的流通速度，是緩解機(jī)艙分段供應(yīng)緊張的有效解決方法。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮管子、風(fēng)管、電舾件的成組布置，利用組合支架把管子、風(fēng)管、電纜托架進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，形成單元，這就使機(jī)艙區(qū)域單元模塊的設(shè)計(jì)得到了進(jìn)一步的深化，對(duì)機(jī)艙分段舾裝效率的提高有著重大的意義。圖2為某船廠(chǎng)機(jī)艙分段管系單元照片。

圖2 機(jī)艙分段單元管系

3 結(jié)束語(yǔ)

預(yù)舾裝和單元模塊制造是保證船塢周期和縮短碼頭周期的有力保障，目前大部分船廠(chǎng)船舶的碼頭周期還比較長(zhǎng)，主要是因?yàn)樵诖a頭的舾裝工作還比較多，嚴(yán)重影響了系泊試驗(yàn)的順利進(jìn)行，因此要在合理平衡船舶建造各個(gè)階段舾裝工作量，推進(jìn)舾裝工作前移的同時(shí)，加大單元模塊設(shè)計(jì)的數(shù)量和完整性，提高船舶舾裝的效率，從而逐步提高船舶塢內(nèi)舾裝的完整性，力爭(zhēng)使船舶在出塢前達(dá)到箱柜設(shè)備安裝完成、電纜接線(xiàn)基本完工、絕大部分管系密性完工、發(fā)電機(jī)動(dòng)車(chē)和鍋爐點(diǎn)火的狀態(tài)。相信隨著預(yù)舾裝和單元模塊制造技術(shù)的不斷向前推動(dòng)，國(guó)內(nèi)的船廠(chǎng)一定會(huì)實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。

[1]羅廣基. 推行殼舾涂一體化區(qū)域造船法的探討[J]. 廣船科技, 1995(2):1-15.

[2]馬天白. 殼舾一體化區(qū)域造船法的探討[J]. 船舶工程,1993(1):41-45.

[3]章祖岐. 殼舾一體化造船法的嘗試[J]. 江南造船技術(shù),1992(1):1-6.

[4]劉雪梅. 船舶舾裝生產(chǎn)管理[M]. 北京:人民交通出版社, 2012.

[5]鄭忠, 徐鑫. 船舶機(jī)艙區(qū)域單元模塊化設(shè)計(jì)的探討[J].江蘇船舶, 2006, 23(4):7-21.