淺談區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計

侯錦福

摘? ? 要：本文依據(jù)相關(guān)標準規(guī)范并結(jié)合本廠實踐經(jīng)驗，對區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計進行了介紹，包括：區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計概念;分段、總段和區(qū)域劃分技術(shù)要點;三維建模技術(shù)應(yīng)用;舾裝托盤設(shè)計技術(shù)要點;生產(chǎn)設(shè)計的組織與協(xié)調(diào)機制;生產(chǎn)設(shè)計與總體設(shè)計的銜接;生產(chǎn)設(shè)計數(shù)據(jù)管理;生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量控制與評審等，為區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計提供借鑒。

關(guān)鍵詞：區(qū)域造船;生產(chǎn)設(shè)計;殼、舾、涂一體化

中圖分類號：U662.2? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Discussion on Zone-shipbuilding Production Design

HOU Jinfu

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.，? Guangzhou 510715 ）

Abstract： This paper introduces the zone-shipbuilding production design according to the relevant standards and rules and combined with practical experience of the shipyard， including the concept of zone-shipbuilding production design; technical points of section， block and zone division; application of ship 3D modeling technology; outfitting pallet design technical points; organization and coordination mechanism of production design; the connection between production design and general design; production design data management; production design quality control and review. It provides reference for zone-shipbuilding production design.

Key words： Zone-shipbuilding; Production Design; Integrated hull construction， outfitting and painting

1? ? ?前言

區(qū)域造船模式的推廣應(yīng)用，極大提高了建造效率，縮短了建造周期，同時又改善了勞動條件，降低了勞動強度，創(chuàng)造了更加有利于安全生產(chǎn)的環(huán)境。為了實現(xiàn)區(qū)域造船，開展區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計是必不可少的條件。

2? ? ?區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計概念

2.1? ?區(qū)域造船簡介

區(qū)域造船是運用成組技術(shù)和系統(tǒng)工程的基本原理，以區(qū)域（含分段、總段等）為導(dǎo)向，按照區(qū)域、階段、類型對產(chǎn)品的作業(yè)任務(wù)進行分解、組合，實施殼、舾、涂一體化和設(shè)計、生產(chǎn)、管理一體化的一種造船模式。

2.2? ?生產(chǎn)設(shè)計簡介

生產(chǎn)設(shè)計是在與總體設(shè)計協(xié)同的基礎(chǔ)上，從建造角度出發(fā)，將設(shè)計、工藝、管理融為一體的設(shè)計工作。區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計，則是按照區(qū)域造船要求開展的生產(chǎn)設(shè)計工作。

2.3? ?殼、舾、涂一體化簡介

殼、舾、涂一體化是以船體為基礎(chǔ)、舾裝為中心、涂裝為重點，統(tǒng)籌優(yōu)化殼、舾、涂三種作業(yè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)方法。

殼、舾、涂一體化對區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計的要求，如圖1所示。

3? ? ? 區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計的技術(shù)要點

3.1? ? 設(shè)計依據(jù)

（1）總體設(shè)計所提供的施工設(shè)計圖紙及文件;

（2）建造大綱;

（3）施工要領(lǐng);

（4）作業(yè)標準;

（5）生產(chǎn)設(shè)計應(yīng)遵循的標準規(guī)范。

3.2? ? 技術(shù)要點

（1）充分考慮船廠的人員、場地、設(shè)備、生產(chǎn)能力等條件，按照區(qū)域造船要求編制《建造大綱》和《施工要領(lǐng)》。據(jù)此開展區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計策劃。重點是：完成分段、總段、區(qū)域的劃分;確定舾裝階段和托盤設(shè)計原則;形成生產(chǎn)設(shè)計的組織與協(xié)調(diào)機制;確立生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量控制與評審制度;編制生產(chǎn)設(shè)計出圖計劃;人員、計算機、設(shè)計軟件準備等;

（2）在施工設(shè)計圖紙、各系統(tǒng)設(shè)備裝船要素、舾裝件信息、建造工藝要求等基礎(chǔ)上，建立和完善船體、舾裝（包括船裝、船機、船電）三維模型，進行綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化設(shè)計，消除各專業(yè)、各系統(tǒng)綜合布置方面的干涉問題;

（3）按照區(qū)域劃分施工區(qū)域、作業(yè)階段和作業(yè)類型的原則，繪制生產(chǎn)設(shè)計圖紙和托盤表，從施工角度完整表達設(shè)計信息、生產(chǎn)施工信息及計劃管理信息，作為施工的唯一依據(jù);

（4）通過生產(chǎn)設(shè)計評審后，按生產(chǎn)設(shè)計出圖計劃和船臺（塢）搭載網(wǎng)絡(luò)圖的分（總）段吊裝順序，依次進行船體分段、總段、區(qū)域以及與之對應(yīng)的舾裝和涂裝的生產(chǎn)設(shè)計出圖。

4? ? ?分段、總段、區(qū)域劃分的技術(shù)要點

4.1? ? 分段、總段的劃分

（1）根據(jù)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點和強度、剛度方面的要求，以及充分考慮大件設(shè)備進艙等要素，確保重要構(gòu)件的完整性和連續(xù)性;

（2）與區(qū)域造船的建造工藝方法相適應(yīng)，便于采用先進工藝方法，總段的劃分應(yīng)與大區(qū)域的劃分統(tǒng)籌考慮;

（3）為施工建造創(chuàng)造良好的施工條件，以降低勞動強度，同時要確保裝配和焊接質(zhì)量;

（4）有利于提高建造效率，縮短建造周期，降低建造成本;

（5）根據(jù)船廠的生產(chǎn)場地和起重、運輸能力，確定船體分段的外形尺寸和重量，保證順利進行分段的除銹、涂裝、運輸、吊裝、翻身和船臺安裝;

（6）為了提高鋼材利用率，應(yīng)綜合考慮材料的標準規(guī)格來確定分段的外形尺寸;

（7）分段端部應(yīng)有強橫向構(gòu)件（比如艙壁、強橫向框架等），確保船體分段具有足夠的剛度，必要時應(yīng)在分段的端部設(shè)置臨時加強措施;

（8）舷部分段的組成，宜包括各層甲板邊板和橫艙壁的舷側(cè)部分;

（9）底部分段應(yīng)盡量組成環(huán)形分段，內(nèi)底必須包括在底部分段內(nèi);無內(nèi)底區(qū)域時最低一層甲板通常應(yīng)包括在底部分段內(nèi);

（10）當水面具有兩層或以上甲板時，下層甲板分段的寬度應(yīng)小于上層甲板分段的寬度;

（11）總段端部應(yīng)有強橫向構(gòu)件（比如艙壁、橫向框架等），確保船體總段具有足夠的剛度，必要時應(yīng)在總段的端部設(shè)置臨時加強措施;

（12）船體總段應(yīng)充分考慮大型設(shè)備進艙的要求;

（13）船體總段應(yīng)滿足船臺（船塢）總段吊運能力的要求。

4.2? ? 區(qū)域的劃分

（1）區(qū)域劃分應(yīng)充分考慮殼、舾、涂一體化的要求，區(qū)域舾裝階段的舾裝完整性，以及各階段托盤表編制的合理性;

（2）區(qū)域劃分應(yīng)滿足船臺（船塢）合攏階段區(qū)域大總段吊運能力的要求;

（3）區(qū)域劃分時，以總布置圖、船體基本結(jié)構(gòu)圖和分段/總段劃分圖為基礎(chǔ)，一般按功能和結(jié)構(gòu)層次進行大區(qū)域劃分，同時使一個大區(qū)域包含一個或一個以上完整的總段（或獨立的分段），即區(qū)域劃分線應(yīng)與完整總段（或獨立分段）的劃分線重合;

（4）根據(jù)常規(guī)的特點，大區(qū)域一般劃分為機艙前區(qū)（首部區(qū)域）、機艙區(qū)域、機艙后區(qū)（尾部區(qū)域）、上層建筑區(qū)域等，特殊船型則根據(jù)實際情況做出相應(yīng)調(diào)整;

（5）大區(qū)域確定后，就可以進行中、小區(qū)域的劃分。通常中區(qū)可以按照結(jié)構(gòu)層次進行劃分，小區(qū)可以在中區(qū)的基礎(chǔ)上按照艙室進行細分。

5? ? ?三維建模技術(shù)應(yīng)用

利用計算機三維設(shè)計軟件建立三維模型，進行綜合布置、綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化設(shè)計，是區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計中最重要的信息化技術(shù)手段。各個船廠使用的三維建模軟件不盡相同，主要有SPD、CATIA、TRIBON等，各種三維建模軟件各有不同的優(yōu)缺點。

5.1? ?三維模型分類

三維模型分為以下三類：

（1）基礎(chǔ)模型

與具體型號產(chǎn)品無關(guān)、能獨立安裝和布置的設(shè)備單元，其又可分為三維通用設(shè)備模型和標準件模型;

（2）組合模型

在三維設(shè)計過程中，可直接參與艙段裝配的三維模型，如船體結(jié)構(gòu)模型、各船舶分系統(tǒng)級模型等;

（3）裝配模型

全船按設(shè)計分解、具有多層樹狀結(jié)構(gòu)的、由多個組合模型裝配形成的三維模型。

5.2? ? 建立三維模型的基本流程

5.2.1? 基礎(chǔ)模型

（1）申請基礎(chǔ)模型的編碼;

（2）整理圖紙信息，準備數(shù)據(jù)資料;

（3）填寫建立基礎(chǔ)模型的數(shù)據(jù)表;

（4）利用三維設(shè)計軟件建立三維基礎(chǔ)模型;

（5）校驗、審核;

（6）提交至圖形庫并維護。

5.2.2? 組合模型

（1）申請組合模型的編碼;

（2）整理組合模型中包含的基礎(chǔ)模型等數(shù)據(jù)資料，收集準備相關(guān)信息;

（3）填寫建立組合模型的數(shù)據(jù)表;

（4）調(diào)用三維基礎(chǔ)模型庫并定位;

（5）利用三維設(shè)計軟件建立三維組合模型;

（6）校驗、審核;

（7）提交至圖形庫并維護。

5.2.3? 裝配模型

（1）確定全船裝配結(jié)構(gòu)樹;

（2）申請各級裝配模型的編碼;

（3）建立各級裝配模型;

（4）進行模型干涉檢查;

（5）提交、校驗、審核。

6? ? ?舾裝托盤設(shè)計技術(shù)要點

6.1? ?舾裝階段劃分

根據(jù)工廠的生產(chǎn)組織特點和工藝流程進行舾裝階段劃分。例如，劃分為分段預(yù)舾裝、總段預(yù)舾裝、區(qū)域舾裝、船臺舾裝等階段。

6.2? ?托盤劃分原則

（1）相同區(qū)域原則：同一托盤內(nèi)舾裝件只能在同一施工區(qū)域內(nèi)安裝，不同施工區(qū)域的舾裝件不能在同一托盤內(nèi)出現(xiàn);

（2）相同階段原則：同一托盤內(nèi)舾裝件只能在同一作業(yè)階段安裝，不同作業(yè)階段的舾裝件不能在同一托盤內(nèi)出現(xiàn);

（3）相同部門原則：同一托盤內(nèi)舾裝件只能由同一施工部門安裝，不能讓兩個或以上的施工部門人員去完成同一托盤內(nèi)舾裝件的安裝任務(wù);

（4）工作量適宜原則：每個安裝托盤的工作量一般為兩個施工人員三天至七天的工作量。

6.3? ? 托盤編碼

6.3.1 編碼原則

（1）托盤編碼應(yīng)反映托盤是由什么施工部門負責，在什么區(qū)域、什么階段安裝或制作舾裝件;

（2）托盤編碼應(yīng)由英文字母和阿拉伯數(shù)字組成。

6.3.2? 編碼構(gòu)成

托盤編碼至少應(yīng)包括區(qū)域碼、作業(yè)類型碼、作業(yè)階段碼、施工部門碼、種類碼、編制順序碼，不同船廠可根據(jù)自身情況適當增加，示例見圖2。

圖2? 托盤編碼構(gòu)成示例圖

7? ? 生產(chǎn)設(shè)計的組織與協(xié)調(diào)機制

根據(jù)區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計的技術(shù)特點，設(shè)置艙室負責人、總段負責人、區(qū)域負責人，協(xié)助總工藝師進行生產(chǎn)設(shè)計協(xié)調(diào)。實踐證明，這種組織與協(xié)調(diào)機制在生產(chǎn)設(shè)計過程中發(fā)揮了重要的作用，效果很好。

（1）在對綜合布置質(zhì)量要求較高的、需進行重點控制的艙室，設(shè)置艙室負責人。艙室負責人承擔該艙室內(nèi)的所有設(shè)備、系統(tǒng)、附件等綜合布置的協(xié)調(diào)工作，對該艙室的綜合布置質(zhì)量負責;

（2）每個總段設(shè)置1名總段負責人?？偠呜撠熑顺袚偠蝺?nèi)不設(shè)艙室負責人的艙室綜合布置的協(xié)調(diào)和各艙室間的接口協(xié)調(diào)工作，對該總段的綜合布置質(zhì)量負責;

（3）每個大區(qū)設(shè)置1名大區(qū)負責人。大區(qū)負責人承擔大區(qū)內(nèi)各總段之間的舾裝布置和接口協(xié)調(diào)，對該區(qū)域的綜合布置質(zhì)量負責;

（4）區(qū)域之間的協(xié)調(diào)，由總工藝師負責;

（5）當各專業(yè)相互間發(fā)生矛盾時，首先應(yīng)在相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)由各區(qū)域負責人牽頭進行專業(yè)之間的技術(shù)協(xié)調(diào)，若問題復(fù)雜或涉及到重要技術(shù)參數(shù)更改，則應(yīng)把專業(yè)間的技術(shù)問題提交總工藝師，由總工藝師組織相關(guān)專業(yè)的主管和相關(guān)技術(shù)人員進行協(xié)調(diào)。

8? ? 生產(chǎn)設(shè)計與總體設(shè)計的銜接

一般來說，總體設(shè)計由設(shè)計院承擔，而生產(chǎn)設(shè)計則由船廠承擔。為了提高區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計的效率，避免重復(fù)勞動，應(yīng)做好總體設(shè)計與生產(chǎn)設(shè)計的協(xié)調(diào)和銜接工作。實踐證明，生產(chǎn)設(shè)計與總體設(shè)計的銜接做得好，生產(chǎn)設(shè)計的質(zhì)量更加容易控制，進度更有保證。

（1）船廠與設(shè)計院之間應(yīng)盡早建立協(xié)同設(shè)計機制，為總體設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計的協(xié)同提供人力、物力保障;

（2）在條件許可的情況下，設(shè)計院、船廠最好采用相同的三維建模軟件，以實現(xiàn)設(shè)計模型的共享。如果沒有條件采用相同的三維建模軟件，則可以考慮采用開發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口的方式，以實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計對總體模型的利用;

（3）對設(shè)計過程中需要用到的基礎(chǔ)庫編碼，船廠與設(shè)計院要預(yù)先協(xié)商達成一致;

（4）結(jié)合船廠的建造工藝及生產(chǎn)條件，與設(shè)計院共同研究，確定結(jié)構(gòu)分段、總段、區(qū)域劃分原則;

（5）船廠應(yīng)安排經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員，參與總體設(shè)計對主要管系、風(fēng)管、消磁電纜、主干電纜走向的規(guī)劃工作，以實現(xiàn)總體設(shè)計與建造工藝、建造經(jīng)驗的結(jié)合;

（6）總體設(shè)計的供圖計劃，應(yīng)滿足船廠生產(chǎn)設(shè)計的節(jié)點要求。船廠要及時向設(shè)計院反饋生產(chǎn)設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的技術(shù)問題，同時做好與技術(shù)修改通知單相關(guān)圖紙的修改閉環(huán)工作。

9? ? 生產(chǎn)設(shè)計數(shù)據(jù)管理

隨著區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計技術(shù)的不斷（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）

發(fā)展和完善，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)越來越多，使用PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)進行生產(chǎn)設(shè)計數(shù)據(jù)管理成為了一種必然趨勢。

PDM系統(tǒng)以每一型產(chǎn)品為對象，可以實現(xiàn)項目人員角色配置、創(chuàng)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹、編制計劃和跟蹤設(shè)計計劃完成情況、通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口收集三維模型數(shù)據(jù)、管理托盤和清單數(shù)據(jù)、對設(shè)計流程和設(shè)計變更實施管控、實現(xiàn)全船圖紙集中打印分發(fā)和歸檔等功能，為精準實施區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計計劃和質(zhì)量管控提供了非常方便的手段，同時也為數(shù)字化造船創(chuàng)造了條件。

在引入PDM系統(tǒng)的過程中，船廠應(yīng)根據(jù)自身的組織機構(gòu)和建造工藝特點，與軟件開發(fā)公司共同進行研究和策劃，使PDM系統(tǒng)更加適用本廠的生產(chǎn)設(shè)計數(shù)據(jù)管理工作，必要時對組織機構(gòu)進行優(yōu)化以適應(yīng)現(xiàn)代信息化管理工作。

10? 生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量控制與評審

建立生產(chǎn)設(shè)計輸入評審和輸出評審制度，邀請總體設(shè)計所、船東代表、工廠質(zhì)量部門和施工部門的專家參與評審。通過評審確保生產(chǎn)設(shè)計的順利開展，發(fā)現(xiàn)和消除綜合布置等方面的干涉問題，接納客戶的優(yōu)化改進意見，減少建造階段的返工，提高生產(chǎn)設(shè)計的質(zhì)量。

11? ?結(jié)束語

通過區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計，實現(xiàn)了殼、舾、涂一體化和設(shè)計、生產(chǎn)、管理一體化，大大提高了研制效率。從技術(shù)發(fā)展趨勢來看，區(qū)域造船正在向模塊化和智能化造船方向發(fā)展，對區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計提出了更高的要求，特別是在船廠與設(shè)計院之間的協(xié)同設(shè)計以及信息化技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用方面，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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