水面艦船集成建造技術(shù)探討

胡忠平， 蔣榮勤

(1.滬東中華造船(集團(tuán))有限公司 軍事代表室， 上海 200129；2.上海船舶工藝研究所， 上海 200032)

水面艦船集成建造技術(shù)探討

胡忠平1， 蔣榮勤2

(1.滬東中華造船(集團(tuán))有限公司 軍事代表室， 上海 200129；2.上海船舶工藝研究所， 上海 200032)

介紹了艦船集成建造技術(shù)的內(nèi)涵、主要特征，分析了我國艦船建造技術(shù)現(xiàn)狀，提出了有關(guān)發(fā)展設(shè)想與發(fā)展步驟的建議。

水面艦船 集成建造 發(fā)展探討

1 引言

根據(jù)我國艦船行業(yè)有關(guān)造船模式的理論，艦船建造技術(shù)發(fā)展等級一般分為整體建造、分段建造、區(qū)域建造、集成建造和敏捷建造五個(gè)等級。近10年來，我國重點(diǎn)發(fā)展了區(qū)域造船技術(shù)，確立以“中間產(chǎn)品”為導(dǎo)向的工程分解和組合模式，即進(jìn)入現(xiàn)代建造模式階段，較大幅度提高了艦船建造質(zhì)量和建造效率，支撐了一批現(xiàn)代艦船的研制生產(chǎn)，推進(jìn)了行業(yè)建造技術(shù)進(jìn)步。目前，艦船區(qū)域造船技術(shù)已日趨成熟，但與歐美國家還有較大差距，可借鑒先進(jìn)造船國家“一代艦船一代工藝”理念，在區(qū)域造船基礎(chǔ)上發(fā)展集成建造技術(shù)，加快向以總段模塊為特征的敏捷建造邁進(jìn)。

2 艦船集成建造技術(shù)內(nèi)涵探討

艦船集成建造技術(shù)是在區(qū)域建造技術(shù)的基礎(chǔ)上，以區(qū)域功能化為導(dǎo)向，將艦船建造的殼舾涂作業(yè)區(qū)域與艦船設(shè)計(jì)的功能區(qū)域進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)以功能性總段、功能性單元模塊為典型“中間產(chǎn)品”的工程分解和組合的建造技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)包括艦船功能區(qū)域集成設(shè)計(jì)技術(shù)、功能性總段和功能性單元模塊集成建造技術(shù)、功能區(qū)域測試試驗(yàn)技術(shù)、功能區(qū)域界面與接口技術(shù)、功能區(qū)域改換裝技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)等。

功能性總段是指實(shí)現(xiàn)艦船平臺(tái)、系統(tǒng)任務(wù)的一個(gè)或多個(gè)特定功能的相對獨(dú)立總段，具有相對獨(dú)立的生命力，包括相對獨(dú)立的配電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)等，符合類似“產(chǎn)品”意義上的性能、質(zhì)量和精度等要求。功能性總段是艦船設(shè)計(jì)(性能分解)、建造作業(yè)(工程分解)統(tǒng)一的“中間產(chǎn)品”。

功能性單元模塊是指實(shí)現(xiàn)艦船平臺(tái)、系統(tǒng)任務(wù)的一個(gè)或多個(gè)特定功能的獨(dú)立單元或模塊，一般由一個(gè)或多個(gè)設(shè)備及其附件組合而成，符合類似“產(chǎn)品”意義上的性能、質(zhì)量和精度等要求。功能性單元模塊是艦船系統(tǒng)設(shè)計(jì)(性能分解)、舾裝作業(yè)(工程分解)統(tǒng)一的“中間產(chǎn)品”。

集成建造以區(qū)域建造為發(fā)展基礎(chǔ)，以敏捷建造為發(fā)展方向。區(qū)域建造按區(qū)域/階段/類型進(jìn)行作業(yè)分解與組合，其生產(chǎn)特征是區(qū)域殼舾涂一體化，典型的“中間產(chǎn)品”由“結(jié)構(gòu)性總段”逐步發(fā)展為“完整性總段”；集成建造按功能區(qū)域進(jìn)行作業(yè)分解和組合，即區(qū)域殼舾涂作業(yè)與區(qū)域的功能實(shí)現(xiàn)集成，其生產(chǎn)特征是區(qū)域功能化，典型的“中間產(chǎn)品”由“完整性總段”向“功能性總段”、“功能性單元模塊”發(fā)展；敏捷建造按模塊化進(jìn)行作業(yè)分解和組合，即功能區(qū)域發(fā)展為模塊，實(shí)現(xiàn)高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，其生產(chǎn)特征是模塊化，典型的“中間產(chǎn)品”為“模塊化總段”及各類“舾裝模塊”。發(fā)展脈絡(luò)如表1所示。以模塊化為生產(chǎn)特征的艦船敏捷建造是一個(gè)國家艦船技術(shù)和研制工程體系趨于發(fā)達(dá)、成熟的標(biāo)志。

表1 艦船建造技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

3 我國艦船建造技術(shù)現(xiàn)狀分析

“十一五”期間，我國以某型護(hù)衛(wèi)艦為載體，組建團(tuán)隊(duì)有步驟地發(fā)展區(qū)域造船技術(shù)，突破了船體分道建造、總組搭載、精度控制、區(qū)域舾裝、區(qū)域涂裝等一系列區(qū)域造船關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了艦船區(qū)域建造，提高了建造效率，縮短了建造周期，特別是船臺(tái)(船塢)周期，顯著提高了核心資源的利用率和建造能力。“十二五”期間，在艦船推廣應(yīng)用過程中，進(jìn)一步提高建造工藝技術(shù)水平，提升總段完整率和建造精度。如某型號(hào)分段總組率超過85%，無余量上船臺(tái)率達(dá)到100%，總段鐵舾件、管子舾裝率超過90%，下水鐵舾件、管子舾裝率達(dá)到95%，典型總段設(shè)備安裝率超過80%。建造技術(shù)指標(biāo)達(dá)到歷史最好水平，從而為向集成建造技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

發(fā)展集成建造技術(shù)首先需要認(rèn)清技術(shù)差距。如設(shè)計(jì)技術(shù)上，集成建造技術(shù)需要總體設(shè)計(jì)在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，將艦船按功能區(qū)域進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)艦船平臺(tái)區(qū)域功能化，系統(tǒng)設(shè)備模塊化。目前，總體設(shè)計(jì)還處在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與區(qū)域設(shè)計(jì)相結(jié)合階段。如建造技術(shù)方面，集成建造技術(shù)要求功能區(qū)域進(jìn)行集成建造和試驗(yàn)，在完整性基礎(chǔ)上進(jìn)一步具有功能特性。目前，艦船總段完整性已經(jīng)達(dá)到較高水平，但還不具備功能性，如還沒有發(fā)展功能區(qū)域的試驗(yàn)檢驗(yàn)技術(shù)和區(qū)域界面接口技術(shù)等。因此，發(fā)展集成建造技術(shù)需要解決的問題較多，需要有組織、分步驟來突破關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)型號(hào)應(yīng)用。

4 集成建造技術(shù)發(fā)展步驟探討

我國艦船總體設(shè)計(jì)已經(jīng)在開展集成優(yōu)化工作，按照強(qiáng)化功能的理念，實(shí)施全艦系統(tǒng)重構(gòu)。全艦由傳統(tǒng)的系統(tǒng)劃分優(yōu)化為船體與船舶裝置等新的若干一級系統(tǒng)，其中以保障系統(tǒng)為例，經(jīng)過資源優(yōu)化統(tǒng)籌，合理均衡全艦資源，實(shí)現(xiàn)水、電、氣、冷、網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的統(tǒng)一保障。通過流程優(yōu)化、資源統(tǒng)籌、信息共享、軟硬件集成及系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)化水平提高等手段，實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)優(yōu)化、系統(tǒng)配置合理、設(shè)備優(yōu)良可靠，進(jìn)一步提升全艦的設(shè)備集成度。

艦船系統(tǒng)集成優(yōu)化，為集成建造發(fā)展提供了先導(dǎo)?；谔岣吲灤到y(tǒng)集成優(yōu)化水平，對全艦功能區(qū)域進(jìn)行分層級的研究、劃分，提出目標(biāo)模式，分步驟地實(shí)現(xiàn)集成建造。

第一步，可選擇典型區(qū)域，如機(jī)艙區(qū)域或艏部區(qū)域，在船體與系統(tǒng)設(shè)備、船舶裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)行獨(dú)立配電系統(tǒng)、各類保障系統(tǒng)的集成，開展總段內(nèi)集成建造的研究及應(yīng)用；可選擇動(dòng)力電力系統(tǒng)、保障系統(tǒng)中部分系統(tǒng)設(shè)備與設(shè)施開展功能單元模塊的研究及應(yīng)用；探索、論證將部分試驗(yàn)和檢驗(yàn)驗(yàn)收工作提前到總段階段、船臺(tái)(塢)階段的可能性及所需的相應(yīng)設(shè)施和條件，從而縮短水下周期。這個(gè)過程可稱為總段功能的小集成。

第二步，可進(jìn)一步拓展到其它區(qū)域，如艉部區(qū)域、工作區(qū)域，進(jìn)行多個(gè)功能總段集成建造的研究及應(yīng)用；對動(dòng)力電力系統(tǒng)、保障系統(tǒng)中系統(tǒng)設(shè)備與設(shè)施進(jìn)行功能單元模塊的研究及應(yīng)用；推動(dòng)部分系泊試驗(yàn)項(xiàng)目向總段、船臺(tái)(塢)階段前移，減少水下試驗(yàn)內(nèi)容和時(shí)間；逐步創(chuàng)造條件推動(dòng)武備系統(tǒng)的功能模塊研究及應(yīng)用。這個(gè)過程可稱為全船功能的大集成。

5 發(fā)展艦船集成建造技術(shù)的建議

我國艦船裝備的快速發(fā)展為集成建造技術(shù)的發(fā)展提供了歷史機(jī)遇。可依托新型號(hào)艦船的研制進(jìn)行頂層策劃，分步突破關(guān)鍵技術(shù)。如“十三五”期間可以以功能性總段集成設(shè)計(jì)與建造為起點(diǎn)，突破艦船功能性總段的集成建造、試驗(yàn)的基礎(chǔ)技術(shù)和部分關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)推動(dòng)艦船“中間產(chǎn)品”由“完整性總段”向“功能性總段”發(fā)展。“十四五”期間進(jìn)一步突破艦船功能性總段集成設(shè)計(jì)、建造、試驗(yàn)、接口和標(biāo)準(zhǔn)化等關(guān)鍵技術(shù)。大約用10年時(shí)間可全面實(shí)現(xiàn)集成建造技術(shù)，從而轉(zhuǎn)向發(fā)展敏捷建造技術(shù)，進(jìn)入世界一流方陣。

艦船建造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展必然使研制、建造條件設(shè)施的需求發(fā)生變化，從而推動(dòng)能力建設(shè)的持續(xù)發(fā)展。艦船集成建造技術(shù)的發(fā)展，也必然會(huì)使能力建設(shè)產(chǎn)生新的需求，如需要在現(xiàn)有研制體系和能力的基礎(chǔ)上，面向功能性總段、功能性單元模塊以及將來模塊化的研制、設(shè)計(jì)、建造、試驗(yàn)等方面，開展與之相適應(yīng)的設(shè)計(jì)平臺(tái)、制造平臺(tái)、測試試驗(yàn)平臺(tái)，以及虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境和信息集成環(huán)境等能力建設(shè)。

Discussion of Integrated Ship-building Technology for Warships

HU Zhong-ping1， JIANG Rong-qin2

(1.Military Representatives Office at Jiangnan Shipbuilding (Group)Co., Ltd., Shanghai 200129, China； 2.Shanghai Shipbuilding Technology Research Institute, Shanghai 200032， China)

The intension and feature of integrated ship-building for warships are introduced in this paper. The situation and progress of domestic ship-building technique for warships are summarized here. Future development images and steps of ship-building technique are also proposed.

Warship Integrated shipbuilding Development discussion

胡忠平(1964-)，男，高級工程師。

U671

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