船舶區(qū)域化建造技術(shù)關(guān)鍵問題分析

陳 鶴， 石 勇

(1.大連遼南船廠， 遼寧 大連116041； 2.海軍駐大連地區(qū)軍代表室， 遼寧 大連116041)

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船舶區(qū)域化建造技術(shù)關(guān)鍵問題分析

陳 鶴1， 石 勇2

(1.大連遼南船廠， 遼寧 大連116041； 2.海軍駐大連地區(qū)軍代表室， 遼寧 大連116041)

為了幫助船廠更好地適應(yīng)區(qū)域建造技術(shù)，促進(jìn)區(qū)域化造船的廣泛應(yīng)用，結(jié)合區(qū)域化造船的特點(diǎn)，分析梳理在區(qū)域化建造實(shí)施過程中遇到的設(shè)計(jì)、訂貨、生產(chǎn)和質(zhì)量控制等方面問題，深入研究問題產(chǎn)生的原因和解決措施，對(duì)后續(xù)船舶區(qū)域化建造提出改進(jìn)建議。

船舶；區(qū)域建造；造船

1 船舶區(qū)域化建造的技術(shù)發(fā)展

造船技術(shù)的進(jìn)步在于合理地分解與組合復(fù)雜的造船活動(dòng)，使得先進(jìn)的制造技術(shù)能有效地發(fā)揮作用。造船技術(shù)的發(fā)展主要有5個(gè)階段，如圖1所示。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始嘗試區(qū)域化造船，目前，大部分船廠已開展區(qū)域化建造工作。與傳統(tǒng)按照船體-設(shè)備-管路-電纜等專業(yè)依次開展施工的造船模式不同，區(qū)域化造船是將船舶建造在時(shí)間上分成若干階段，在空間上分成若干區(qū)域，并行開展船體建造和舾裝工作[1]。區(qū)域化造船具有2個(gè)顯著特點(diǎn)：一是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與管理一體化，在產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，對(duì)建造流程、工序安排、物料配給、場(chǎng)地劃分等進(jìn)行總體規(guī)劃，將圖紙按照生產(chǎn)階段和區(qū)域進(jìn)行編排；二是“殼、舾、涂”一體化，針對(duì)每個(gè)中間產(chǎn)品(區(qū)域)，并行開展船體、舾裝和涂裝施工，形成相對(duì)完整的中間產(chǎn)品，減少塢內(nèi)舾裝周期。由于區(qū)域造船過程中，三維設(shè)計(jì)技術(shù)、分組技術(shù)以及精度控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅生產(chǎn)效率顯著提高，而且由于舾裝工作提前至分段建造階段以及工作環(huán)境條件的明顯改善，施工質(zhì)量得到大幅提升。

2 船舶區(qū)域化建造遇到的關(guān)鍵問題

我國(guó)船舶區(qū)域化建造起步較晚，由于技術(shù)條件、工裝設(shè)施、所建船舶種類等差異化，各家船廠的區(qū)域化建造水平發(fā)展不均。在生產(chǎn)過程中，各家船廠都不同程度地遇到一些問題，阻礙了區(qū)域化造船技術(shù)的快速發(fā)展。

圖1 造船技術(shù)發(fā)展走勢(shì)圖

2.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)供圖模式與區(qū)域化造船不相適應(yīng)[2]

目前，船舶的設(shè)計(jì)一般由設(shè)計(jì)院所承擔(dān)，建造則由船廠承擔(dān)，在設(shè)計(jì)上一般沿用傳統(tǒng)模式，設(shè)計(jì)輸出的仍是二維圖紙，圖紙到廠后，船廠還需進(jìn)行三維設(shè)計(jì)建模、區(qū)域劃分、總體布置優(yōu)化及干涉檢查，并將設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化成區(qū)域造船托盤編碼圖紙。船廠進(jìn)行的二次生產(chǎn)設(shè)計(jì)不僅耗費(fèi)大量的人力物力，且增加了建造周期。船舶從研制任務(wù)下達(dá)到開工建造往往時(shí)間較短，一般邊設(shè)計(jì)邊建造，導(dǎo)致建造已經(jīng)開始，但設(shè)計(jì)圖紙不能完全到廠，且圖紙按照先船體結(jié)構(gòu)后系統(tǒng)設(shè)備的順序到廠，導(dǎo)致船體分段結(jié)構(gòu)已建造完成，但系統(tǒng)設(shè)備圖紙還未到齊，部分預(yù)舾裝工作無(wú)法進(jìn)行，只能在中組或總組階段安裝，不僅安裝、焊接等施工環(huán)境較差，而且破壞了分段油漆的完整性，修補(bǔ)工作量大增，影響了分段建造的進(jìn)度和質(zhì)量。隨著區(qū)域造船技術(shù)的發(fā)展，對(duì)設(shè)計(jì)、建造與生產(chǎn)管理一體化的要求越來越高，應(yīng)逐步開展設(shè)計(jì)所與船廠聯(lián)合設(shè)計(jì)工作，即在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)融入生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)管理信息，開展區(qū)域化設(shè)計(jì)與供圖，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的無(wú)縫對(duì)接。

2.2 部分設(shè)備生產(chǎn)訂貨周期長(zhǎng)無(wú)法與區(qū)域化舾裝同步

造成生產(chǎn)訂貨周期長(zhǎng)的原因主要有2個(gè)方面：一是設(shè)備復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，對(duì)于部分大型設(shè)備生產(chǎn)周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于船體建造周期，如某型船主機(jī)生產(chǎn)周期為14個(gè)月，而船體大合龍前的施工周期一般只有8個(gè)月，只能在大合龍后通過增加可拆板進(jìn)行安裝；二是由于設(shè)備生產(chǎn)與總體建造同時(shí)開展，若生產(chǎn)過程中出現(xiàn)技術(shù)或質(zhì)量問題，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品不能按期交付，從而影響總體建造進(jìn)度，對(duì)于新型設(shè)備表現(xiàn)較為突出。設(shè)備不能按期到廠，還會(huì)影響該設(shè)備安裝通道上的其他設(shè)備不能按計(jì)劃安裝，導(dǎo)致塢內(nèi)設(shè)備安裝工作量激增，顯著降低了區(qū)域造船的效率。因此，在區(qū)域化造船模式下，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量選用通用化、市場(chǎng)化的設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)件，實(shí)現(xiàn)批量訂貨，對(duì)于專用設(shè)備，應(yīng)盡可能地提早確定技術(shù)狀態(tài)并組織開展訂貨工作。

2.3 部分系統(tǒng)、設(shè)備區(qū)域化安裝技術(shù)瓶頸有待突破

一些系統(tǒng)設(shè)備由于安裝精度較高或分布在全船范圍內(nèi)無(wú)法分解到區(qū)域安裝，使得全船不能完全實(shí)現(xiàn)區(qū)域建造，主要有3類：一類是安裝定位與全船中心線密切相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)備，如推進(jìn)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等；另一類是分布范圍跨越多個(gè)總段無(wú)法分解的系統(tǒng)設(shè)備，如全船主干電纜、主軸等；還有一類是保養(yǎng)要求高，船臺(tái)場(chǎng)地?zé)o法滿足的系統(tǒng)設(shè)備，如慣性導(dǎo)航儀等高精度電子設(shè)備。上述系統(tǒng)設(shè)備在船體大合龍前只能進(jìn)行部分支架、管卡和電纜拖架等鐵舾件的安裝，而主體安裝工作需在船體大合龍后開展。以推進(jìn)系統(tǒng)為例，主要安裝工作包括：主機(jī)及齒輪箱基座、軸承基座、尾軸管及尾軸支架安裝與焊接，主機(jī)和齒輪箱等設(shè)備安裝，軸系照光、鏜孔、安裝等工作，考慮部分工作可以并行開展，施工總周期也要3～4個(gè)月，占全部建造周期的1/8，明顯降低了區(qū)域造船的效率。

2.4 加強(qiáng)精度控制技術(shù)研究與數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)[3]

精度控制技術(shù)是對(duì)船體變形量進(jìn)行測(cè)量、統(tǒng)計(jì)和分析，通過優(yōu)化焊接順序、增加反變形量等手段實(shí)

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現(xiàn)對(duì)船體焊接變形的精確控制，保證船體建造精度，為內(nèi)部舾裝提供基準(zhǔn)。目前，船舶的區(qū)域建造過程中，已逐步采用了精度控制技術(shù)，在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，建立精度控制方案，明確網(wǎng)絡(luò)線坐標(biāo)、余量與補(bǔ)償量加放方式以及各階段的精度控制內(nèi)容。在生產(chǎn)過程中，利用激光經(jīng)緯儀和全站儀等激光測(cè)量技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水管、線錘和卷尺，開展船舶建造尺寸的精確測(cè)量。但由于起步較晚，對(duì)于焊接收縮量、焊接變形補(bǔ)償量等經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累不夠，一是缺少完善的結(jié)構(gòu)切割、裝配、焊接變形和余量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于平直分段變形及補(bǔ)償量統(tǒng)計(jì)較準(zhǔn)，而對(duì)于線形曲率大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜分段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)誤差較大；二是對(duì)船體結(jié)構(gòu)建造精度控制研究較多，對(duì)于舾裝件、管路安裝的精度控制方面研究較少。后續(xù)工作中，應(yīng)加強(qiáng)不同船型結(jié)構(gòu)焊接變形規(guī)律研究，加強(qiáng)建造過程中的數(shù)據(jù)收集、分析與整理，建立建造精度控制數(shù)據(jù)庫(kù)，逐步提高船體建造精度與控制能力。

2.5 區(qū)域內(nèi)交叉作業(yè)之間影響較大

交叉作業(yè)影響主要表現(xiàn)在部分舾裝件遮蓋結(jié)構(gòu)焊縫，影響合龍口部位的結(jié)構(gòu)密性試驗(yàn)的檢查，部分舾裝件影響合龍后基座焊接，不同專業(yè)間管路、設(shè)備的干涉，不同工種間作業(yè)空間的干擾等。分析原因，除了與船舶內(nèi)空間小、設(shè)備系統(tǒng)多有關(guān)，還與目前區(qū)域施工工藝要求不細(xì)和生產(chǎn)計(jì)劃不細(xì)有關(guān)。目前，工廠使用的工藝一般按專業(yè)編制，缺少區(qū)域內(nèi)不同專業(yè)施工的總體要求及相互間的協(xié)同要求等，而且生產(chǎn)計(jì)劃沒有細(xì)化到區(qū)域內(nèi)部，區(qū)域內(nèi)部施工還是以調(diào)度施工為主，受生產(chǎn)組織人員的人為影響較大。所以，在以后的工作中，應(yīng)開展區(qū)域化施工工藝要求的編制，細(xì)化區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)計(jì)劃組織，開工前應(yīng)開展施工全過程推演或開展計(jì)算機(jī)模擬建造。

2.6 區(qū)域化建造質(zhì)量監(jiān)督能力不足

隨著，越來越多的船廠采用區(qū)域造船技術(shù)，船舶的生產(chǎn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織、質(zhì)量要求等方面發(fā)生了較大的變化，傳統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)督模式越來越不能適應(yīng)新的建造要求[4]。一是傳統(tǒng)按船體、動(dòng)力、電氣等專業(yè)劃分模式進(jìn)行獨(dú)立驗(yàn)收，已不能全面檢查“中間產(chǎn)品”質(zhì)量，應(yīng)建立以“中間產(chǎn)品”為導(dǎo)向的質(zhì)量監(jiān)督模式，按照建造流程設(shè)立檢查點(diǎn)和檢查內(nèi)容清單，相關(guān)專業(yè)聯(lián)合開展質(zhì)量檢查，全面控制產(chǎn)品轉(zhuǎn)序前質(zhì)量狀態(tài)。二是對(duì)于新型高精度測(cè)量、分析設(shè)備的掌握不夠。目前，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)大部分使用傳統(tǒng)檢查工具和方法，對(duì)于先進(jìn)的光學(xué)、計(jì)算機(jī)等自動(dòng)化、數(shù)字化檢驗(yàn)和分析手段使用和掌握不夠，驗(yàn)收效率低。三是質(zhì)量檢查人員數(shù)量和綜合能力不足。隨著造船速度和生產(chǎn)節(jié)奏加快，對(duì)質(zhì)量檢查人員的素質(zhì)和能力提出了更高要求，不僅要求一專多能，而且要提高對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全過程質(zhì)量監(jiān)督的能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

區(qū)域化造船與傳統(tǒng)造船模式發(fā)生了重大變革，要求工廠開展深化三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)、精細(xì)組織生產(chǎn)、改進(jìn)工藝工裝設(shè)施等工作以適應(yīng)區(qū)域化建造需要。在技術(shù)方面，隨著工作深入，區(qū)域化建造技術(shù)必將向著設(shè)計(jì)與建造一體化、計(jì)算機(jī)虛擬建造以及模塊化建造的方向發(fā)展。在質(zhì)量監(jiān)督方面，除對(duì)產(chǎn)品最終實(shí)物質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收把關(guān)以外，在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程中，還應(yīng)結(jié)合區(qū)域建造特點(diǎn)，著重對(duì)三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)、總體建造方案、建造精度等方面進(jìn)行質(zhì)量控制。

[1] 陳煒,黃若波.造船區(qū)域舾裝技術(shù)綜述[J].造船技術(shù)，2009,6:5-7.

[2] 王珺，林超友.《艦船通用規(guī)范》9組有關(guān)區(qū)域造船模式適應(yīng)性分析[J].船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師，2010,5:36-39.

[3] 唐漢帆.區(qū)域造船精度控制標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J].艦船標(biāo)準(zhǔn)化工程師,2002,1:24-28.

[4] 王曉亮,陳大圣.區(qū)域造船模式下艦船建造質(zhì)量管理長(zhǎng)效機(jī)制的思考[C]//中國(guó)國(guó)防科技質(zhì)量與可靠性高峰論壇，2010.

Several Key Problems of Regional Construction of Ship

CHEN He1， SHI Yong2

(1.Dalian Liaonan Shipyard, Dalian 116041, Liaoning, China;.Naval Military Representative Office in Dalian Area, Dalian 116041, Liaoning, China)

In order to help the shipyard to better adapt to the regional construction technology and promote the wide application of regionalization of shipbuilding, combined with the characteristics of regional construction of ship, the problems of design, order, production and quality control encountered in the process of the regional construction are analyzed, and the causes of the problems and their solutions are researched. Suggestions are put forward for improvement of the subsequent regional shipbuilding.

ship; regional construction; shipbuilding

陳 鶴(1982-)，女，本科，主要從事船舶建造工藝設(shè)計(jì)專業(yè)

1000-3878(2017)02-0010-02

U673

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