涂裝先行方案的研究與應(yīng)用

謝登旺，劉 沖，謝文利，馬月勝

（上海船廠船舶有限公司，上海 200129）

0 引 言

殼、舾、涂一體化（Integrated Hull Construction, Outfitting and Painting, IHOP）一直是造船界追求的目標(biāo)，隨著船舶建造水平的提高和防護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)（Performance Standard of Protective Coatings, PSPC）的實(shí)施，如何減少油漆破損，提高舾裝的完整性，策劃工序前移成了船舶建造企業(yè)研究的重點(diǎn)，IHOP 精度制造的概念由此應(yīng)運(yùn)而生。

1 IHOP 精度制造與涂裝先行的關(guān)系

1.1 IHOP 精度制造內(nèi)涵

IHOP 精度制造是指采用精度技術(shù)將船舶殼、舾、涂等3 種作業(yè)統(tǒng)籌考慮，以中間產(chǎn)品為對(duì)象，將殼、舾、涂有機(jī)結(jié)合并按流程有序組合疊加，由此實(shí)現(xiàn)不同類型作業(yè)達(dá)到各自和整體的和諧運(yùn)行、互不干擾。該制造方式主要強(qiáng)調(diào)船體分段的分道作業(yè)和舾裝托盤的空間概念，以分段為平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)，將涂裝滲透、穿插于船體和舾裝各階段，從而實(shí)現(xiàn)殼、舾、涂在空間分道，同時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)間有序、立體化排序和邏輯優(yōu)化。

中間產(chǎn)品作為殼、舾、涂的對(duì)象，同步開展“設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理”一體化，強(qiáng)化各專業(yè)設(shè)計(jì)的完整性，通過建模、工藝設(shè)計(jì)、精度控制、過程仿真與優(yōu)化確保中間產(chǎn)品IHOP精度制造有序開展。

1.2 IHOP精度制造現(xiàn)狀

據(jù)了解，早在1975年日本造船學(xué)會(huì)就已提及IHOP的概念。1983年，美國海軍領(lǐng)導(dǎo)的造船研究組織完成了《船體建造、舾裝和涂裝一體化》研究報(bào)告，系統(tǒng)論述了IHOP。20世紀(jì)90年代，我國各大船廠開始研究IHOP技術(shù)，提出實(shí)施成組技術(shù)，優(yōu)化作業(yè)排序，以提高生產(chǎn)效率，在船體分道建造、區(qū)域舾裝、區(qū)域涂裝和管件族制造的基礎(chǔ)上，使中間產(chǎn)品的制造不按船舶和船舶系統(tǒng)分類，實(shí)現(xiàn)空間分道、時(shí)間有序、責(zé)任明確、相互協(xié)調(diào)的作業(yè)排序。

當(dāng)前，造船行業(yè)借助生產(chǎn)設(shè)計(jì)手段、實(shí)施區(qū)域舾裝造船，取得了顯著成果。圍繞深化生產(chǎn)設(shè)計(jì)和強(qiáng)化建造管理，通過協(xié)調(diào)、綜合平衡和聯(lián)合設(shè)計(jì)，降低涂裝的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少涂裝工作量，縮短涂裝周期，減少涂裝費(fèi)用，保證涂裝的方便性和完整性，為涂裝作業(yè)提供良好的環(huán)境，創(chuàng)造良好的作業(yè)條件和作業(yè)時(shí)機(jī)。具體的措施和手段有規(guī)范施工工藝、強(qiáng)化資材納期管理、深化生產(chǎn)設(shè)計(jì)和加強(qiáng)協(xié)調(diào)管理。

IHOP 工作在船企推行的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在：船體受到分段劃分的影響，無法做到總段和總組階段完整；結(jié)構(gòu)精度控制水平不高，貼裝合攏件的形式不規(guī)范；舾裝件安裝不完整，安裝精度不達(dá)標(biāo)，工裝、吊耳等隨意安裝；涂裝作業(yè)受到結(jié)構(gòu)、舾裝和工藝的影響，分段階段無法達(dá)到完工狀態(tài)，跟蹤補(bǔ)涂的工作不到位，后續(xù)施工的工作量大，整體拉毛成本高、浪費(fèi)大、環(huán)境差。

1.3 涂裝先行工作

上海船廠船舶有限公司（以下簡稱“上船”）遵循IHOP 精度制造的要求，結(jié)合自身實(shí)踐開展涂裝先行工作，在推進(jìn)“建模2.0”過程中，采取了一系列工序前移舉措，力推中間產(chǎn)品（分段、總段）在搭載前達(dá)到舾裝完整、精度達(dá)標(biāo)和油漆完工的狀態(tài)。涂裝的完整性可分階段實(shí)現(xiàn)，其中：不參與總組的，要求分段涂裝時(shí)達(dá)到油漆完工狀態(tài)；分段涂裝后需總組的，可在總段時(shí)做到完整，在總組時(shí)做好其他區(qū)域的涂層保護(hù)工作，并在總組結(jié)束之后使總組焊縫區(qū)域的舾裝件及涂裝完工。如果不選用分階段方式，可選擇在總組結(jié)束及合攏區(qū)域舾裝完整之后預(yù)留涂裝周期進(jìn)行油漆的完工噴涂。

2 涂裝先行的意義和目的

2.1 涂裝先行的意義

為推動(dòng)造船模式的創(chuàng)新和升級(jí)，革新生產(chǎn)組織模式，貫徹以“中間產(chǎn)品”為導(dǎo)向的建造策略，實(shí)現(xiàn)造船效率、質(zhì)量和安全水平的提高，上船組織策劃了涂裝先行方案，將其作為推進(jìn)IHOP精度制造的具體措施。其重要意義如下：

1) 提高生產(chǎn)效率，縮短建造周期；

2) 提高建造質(zhì)量和建造安全水平；

3) 改善作業(yè)環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；

4) 降低成本，減少浪費(fèi)(人工和材料)，提高效益；

5) 在提升造船能力的同時(shí)，提高船廠的設(shè)計(jì)能力、生產(chǎn)能力、人員管理能力和市場競爭力，提高我國在世界造船業(yè)的話語權(quán)，形成潛在的主導(dǎo)權(quán)。

2.2 涂裝先行的目的

以分段、總段為中間產(chǎn)品，實(shí)施殼、舾、涂有序同步生產(chǎn)，提高中間產(chǎn)品的完整性。在設(shè)計(jì)上強(qiáng)化各設(shè)計(jì)區(qū)域的綜合布置和總體協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)各級(jí)中間產(chǎn)品的完整三維模型出圖，做到三維設(shè)計(jì)交付與中間產(chǎn)品的六面體清單一一對(duì)應(yīng)。編制中間產(chǎn)品殼、舾、涂同步生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)書，規(guī)定殼、舾、涂生產(chǎn)銜接的條件和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提出完整性、精度、質(zhì)量和安全等方面的基本要求。按照中間產(chǎn)品的類型將殼、舾、涂生產(chǎn)作業(yè)固定在某個(gè)區(qū)域和某個(gè)時(shí)間段內(nèi)完成，實(shí)行作業(yè)區(qū)域定產(chǎn)品、定人員、定場地、定設(shè)備和定指標(biāo)（安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本等）的定置管理，從而達(dá)到優(yōu)化先行生產(chǎn)流程，提高先行分段、總段涂裝的完整性（見圖1），縮短造船周期，逐步實(shí)現(xiàn)IHOP 精度制造的工作目標(biāo)。

圖1 實(shí)施涂裝先行的完整中間產(chǎn)品

3 涂裝先行方案的策劃與控制

3.1 涂裝先行方案策劃

涂裝先行方案策劃以優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)流程為前提，以提高中間產(chǎn)品的完整性為目標(biāo)，推行以分段、總段和托盤為中間產(chǎn)品的IHOP 完整性作業(yè)，建立全過程的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程。將殼、舾、涂等3 種作業(yè)類型的工作固化在生產(chǎn)流程中（見圖2），明確規(guī)定各區(qū)域、各工藝階段應(yīng)完成的殼、舾、涂等3 種作業(yè)類型的具體工作，形成中間產(chǎn)品的完整性生產(chǎn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化涂裝先行工程管理體系（見圖3），提升計(jì)劃的指導(dǎo)性和科學(xué)性。

涂裝先行工作主要從設(shè)計(jì)管理、精度管理、現(xiàn)場生產(chǎn)管理和涂裝管理等4個(gè)方面，圍繞提升管理效能、縮短造船周期、降低造船成本、提高生產(chǎn)效率和采用新方法等目標(biāo)展開，具體如下。

1) 設(shè)計(jì)管理：包括分段預(yù)舾裝先行優(yōu)化清單制作、完整性檢查核實(shí)和影響涂裝破壞的熱工工作（管、鐵、電綜合評(píng)估）工序前移。

2) 精度管理：包括分段制作精度控制與管理、背燒與焊接保留管理、舾裝精度基準(zhǔn)編制、合攏區(qū)域控制和涂裝保留工作管理培訓(xùn)等。

3) 現(xiàn)場生產(chǎn)管理：包括分段完整性實(shí)施監(jiān)控管理、分段腳手架及大梁位置管理控制、先行涂裝工作計(jì)劃與協(xié)調(diào)和工藝紀(jì)律管理等。

4) 涂裝管理：包括先行涂裝工藝施工方面分段的涂裝完整性優(yōu)化、涂裝施工流程優(yōu)化及其保護(hù)措施和局部涂層優(yōu)化及其實(shí)施條件。

圖2 優(yōu)化后的IHOP 總裝造船流程

圖3 涂裝先行工程管理體系

3.2 涂裝先行標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程

在推進(jìn)涂裝先行工作時(shí)，須按照設(shè)計(jì)策劃、現(xiàn)場準(zhǔn)備、計(jì)劃安排、執(zhí)行落實(shí)、反饋優(yōu)化、檢查考核和總結(jié)提升等環(huán)節(jié)形成標(biāo)準(zhǔn)的流程（見圖4），具體工作如下：

1) 梳理設(shè)計(jì)資料，整理可前移的工序的清單，并在設(shè)計(jì)階段完成相關(guān)圖紙的制作；

2) 提供完整的六面體清單給生產(chǎn)部門，助力其對(duì)分段的完整性進(jìn)行核查；

3) 修改涂裝工藝，進(jìn)行技術(shù)交底，并跟蹤實(shí)施情況；

4) 梳理無法避免的油漆破壞區(qū)域（工藝孔、吊攀、定位馬板等），供精度管理部門制作圖紙和保留圖紙；

5) 通過計(jì)算制訂橫隔艙預(yù)總組方案，在減少油漆破壞的同時(shí)，提高搭載效率；

6) 根據(jù)施工部門的反饋，整理現(xiàn)場自行修改的內(nèi)容，反饋設(shè)計(jì)優(yōu)化圖紙閉環(huán)；

7) 建立宣傳和涂層保護(hù)制度；

8) 建立各專業(yè)/部門的檢查和考核制度。

3.3 涂裝先行過程控制

開展涂裝先行工作的關(guān)鍵在于策劃，重點(diǎn)在于涂層保護(hù)。過程控制是保證涂裝先行工作順利完成的關(guān)鍵，為落實(shí)涂裝先行工作，首先要求各部門必須遵循各項(xiàng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其次要求制訂詳細(xì)、科學(xué)的生產(chǎn)計(jì)劃。同時(shí)，為保證各項(xiàng)工作切實(shí)落地，制訂相應(yīng)的考核指標(biāo)（見表1），明確具體的管理考核辦法。

圖4 涂裝先行標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程

表1 涂裝先行推進(jìn)考核指標(biāo)

續(xù)表1

根據(jù)建模工作指標(biāo)（見表2）考核某2500TEU 集裝箱船建造項(xiàng)目，在涂裝效率方面，其中H248 和H249 兩船的涂敷系數(shù)為2.1，涂裝單位面積消耗量為0.81，涂裝單位面積工時(shí)消耗量為0.55，均低于建模指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，開展國內(nèi)外先進(jìn)企業(yè)涂裝效率指標(biāo)的對(duì)標(biāo)工作，學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)和方法，尋找差距，使造船流程更加完善。

表2 涂裝效率指標(biāo)

4 涂裝先行在2500TEU 集裝箱船建造項(xiàng)目中的試行

4.1 確定涂裝先行試行方案

根據(jù)策劃對(duì)中間產(chǎn)品完工狀態(tài)的描述，結(jié)合分段建造和搭載計(jì)劃的要求，對(duì)上述2500TEU 集裝箱船建造項(xiàng)目進(jìn)行分析，其中的H247 輪分段已處于生產(chǎn)建造階段，而H248 輪和H249 輪的分段建造尚未開工，設(shè)計(jì)圖紙正在進(jìn)行優(yōu)化修改，因此選定H248 輪第三大艙（見圖5）和H249 輪第三大艙、第四大艙作為涂裝先行的試行對(duì)象，涉及的橫隔艙和內(nèi)旁板共計(jì)33 個(gè)分段，由設(shè)計(jì)部和精度部落實(shí)工藝圖紙，模塊部落實(shí)舾裝件的準(zhǔn)備工作，生管部落實(shí)詳細(xì)的工程計(jì)劃，搭載部、安保部、質(zhì)保部和總裝部落實(shí)宣傳教育、保護(hù)方案策劃等工作，以確保上述區(qū)域涂裝先行順利實(shí)施。

4.2 涂裝先行工作的亮點(diǎn)和不足

在試行涂裝先行過程中，各部門積極參與、主動(dòng)出擊，取得了較好的成效（見圖6），總結(jié)如下：

1) 提升了設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量和管理水平。公司發(fā)展的關(guān)鍵在于技術(shù)，成長的核心在于管理。在開展涂裝先行工作時(shí)，無法忽視對(duì)設(shè)計(jì)管理工作的優(yōu)化，如六面體清單管理、設(shè)計(jì)各專業(yè)的協(xié)調(diào)推進(jìn)與平衡、工序前移管理、涂裝保留管理和精度管理等。同時(shí)，通過吊盤加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化、分段詳細(xì)組立流程（Detail Assembly Procedure, DAP）圖紙標(biāo)準(zhǔn)化和工具工裝專業(yè)化等措施，保證涂裝先行成功實(shí)施。

2) 提升了涂裝先行區(qū)域的質(zhì)量管理水平。通過責(zé)任到人，責(zé)任到區(qū)域，工程分解與責(zé)任人相結(jié)合，形成從設(shè)計(jì)、物資到生產(chǎn)的全程跟蹤管理，有效提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的效率。

3) 提升了員工的責(zé)任意識(shí)、管理意識(shí)和保護(hù)意識(shí)等。首先是5S 管理意識(shí)，“工完、料凈和場地清”是無法滿足涂裝先行的要求的，必須保證垃圾隨產(chǎn)隨收，甚至是在涂裝先行區(qū)域不產(chǎn)生垃圾才是追求的目標(biāo)。其次是涂層保護(hù)意識(shí)，在正常情況下，交驗(yàn)意見隨看、隨寫是習(xí)慣，但在涂裝先行區(qū)域，有意識(shí)地避免劃傷、擦傷和污染是對(duì)員工日常習(xí)慣的要求。

圖5 H248 輪涂裝先行環(huán)段

4) 如表3 所示，從材料、工時(shí)和周期耗用等方面對(duì)H247 輪三大艙（未實(shí)施涂裝先行）和H248 輪三大艙（實(shí)施涂裝先行）的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比。在此基礎(chǔ)上再計(jì)入動(dòng)能損耗，核算得出涂裝先行試行區(qū)域?qū)嶋H節(jié)省費(fèi)用約為23 萬元，這其中并未包含縮短建造周期、提高關(guān)鍵資源（船臺(tái)、碼頭和吊車等）利用率等產(chǎn)生的成本，預(yù)計(jì)計(jì)算這些項(xiàng)目之后節(jié)約成本可達(dá)近百萬元。

圖6 涂裝先行工作各階段狀態(tài)

同時(shí)，涂裝先行工作的不足之處主要表現(xiàn)為：涂裝先行工作的策劃和實(shí)施范圍受各種工藝及條件的限制，無法全船推廣；合攏縫、涂裝保留區(qū)域的油漆色差明顯，分段階段噴涂的油漆與合攏之后噴涂的油漆無法達(dá)到微色差或無色差；分段建造精度不能完全達(dá)標(biāo)，這是限制涂裝先行推進(jìn)的主因之一，相比之下提高建造精度，推行全船無余量建造勢在必行。

表3 H247 輪與H248 輪經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

5 結(jié) 語

通過在2500TEU 集裝箱船建造項(xiàng)目中試行涂裝先行方案可知，該方案效果明顯，實(shí)現(xiàn)了諸多項(xiàng)目的工序前移，改善了工作環(huán)境和條件，提高了中間產(chǎn)品的完整性，縮短了船舶建造周期，節(jié)省了企業(yè)關(guān)鍵資源，提高了資源利用率，在成本控制方面取得了一定的成效。

涂裝先行對(duì)涂層保護(hù)和防污染工作的要求很高，后續(xù)可對(duì)涂層保護(hù)工裝進(jìn)行研究，降低保護(hù)工作的難度和成本，提高推廣的可行性。目前油漆性能會(huì)受到施工間隔期（分段階段做底漆，碼頭階段拉毛完整，間隔期為3～5 個(gè)月）及后續(xù)拉毛質(zhì)量的影響，致使涂裝質(zhì)量控制方面還存在瑕疵，隨著涂裝先行工作的推進(jìn)，可大幅提升高性能油漆的使用率，對(duì)貨艙高強(qiáng)度油漆（間隔期短、涂層數(shù)量少）的推廣非常有利。