船舶制造工藝現(xiàn)狀及改進(jìn)對(duì)策研究

薛智偉

（江南造船集團(tuán)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，上海 201913）

造船過程需要大量的工藝設(shè)備，而造船工藝設(shè)備是建造船舶的必要手段，工藝設(shè)備的發(fā)展也在推動(dòng)著造船技術(shù)的進(jìn)步。與國外先進(jìn)船廠相比，我國造船設(shè)備自動(dòng)化程度低，設(shè)備老化，加工精度低。提高造船設(shè)備自動(dòng)化、機(jī)械化水平，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。

1 船舶建造工藝的現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)行造船模式與方法

經(jīng)過長期的發(fā)展，船舶技術(shù)在形式上經(jīng)歷了一個(gè)不斷發(fā)展進(jìn)步的過程，但總體變化可以概括為從以系統(tǒng)為中心向以產(chǎn)品為中心的轉(zhuǎn)變，但現(xiàn)階段技術(shù)還沒有完全達(dá)到產(chǎn)品定位，這個(gè)目標(biāo)在未來某個(gè)階段可以實(shí)現(xiàn)，目前的建設(shè)模式是中間產(chǎn)品定位。該模式的總體指導(dǎo)思想是整體優(yōu)化，按區(qū)域生產(chǎn)劃分，與中間產(chǎn)品掛鉤，按順序進(jìn)行涂裝、排列、管理。從造船方法來看，從焊接技術(shù)到鉚接技術(shù)，小截面和通用截面方法都有了較為復(fù)雜的發(fā)展變化，每種方法都有自己的優(yōu)勢(shì)。整體方法是組合子節(jié)或通用節(jié)配置。綜觀上述流程，可以看出，造船業(yè)正在逐步追求裝配化、流程精益化、生產(chǎn)智能化和影響綠色化。

1.2 總裝和精益

雖然總裝和精益都是現(xiàn)代造船技術(shù)的追求目標(biāo)和發(fā)展趨勢(shì)，但現(xiàn)階段我國造船技術(shù)的發(fā)展距離這個(gè)目標(biāo)還很遠(yuǎn)，很多技術(shù)和概念還停留在過去。從我國目前的實(shí)際情況來看，大部分造船廠還是選擇散裝造船，技術(shù)得不到創(chuàng)新，小型船舶可以繼續(xù)采用這種方法，但由于技術(shù)限制，船舶的質(zhì)量和制造不會(huì)受到很大影響。但針對(duì)大型船舶，其影響不容小覷，而且在整體質(zhì)量上存在建造和尺寸誤差的可能性，更不用說效率問題?？傃b的關(guān)鍵是分工，即企業(yè)擁有核心技術(shù)和良好的工藝，將一部分轉(zhuǎn)移給專業(yè)化企業(yè)，這也是經(jīng)濟(jì)全球化的要求。精益的核心是效率，體現(xiàn)了現(xiàn)代管理理念，追求行動(dòng)價(jià)值最大化和資源利用最大化，有效縮短了生產(chǎn)周期。

1.3 智能綠色

現(xiàn)階段，大部分造船過程并沒有太多機(jī)會(huì)將智能技術(shù)作為精細(xì)化的物理過程進(jìn)行應(yīng)用，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和造船技術(shù)的創(chuàng)新，智能化必然成為未來船舶制造的趨勢(shì)。自動(dòng)化是在建造、裝配等過程中引入智能化，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和裝配線的首要目的。隨著環(huán)境法律的發(fā)展和完善，現(xiàn)代環(huán)保理念的發(fā)展和方法的創(chuàng)新，船舶制造必須實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，綠色造船主要體現(xiàn)在降低能源消耗、節(jié)約資源和減少污染排放。

2 船舶結(jié)構(gòu)綠色制造工藝設(shè)計(jì)思路

2.1 優(yōu)化船舶推進(jìn)系統(tǒng)

在船舶結(jié)構(gòu)中加入綠色制造工藝，可以從優(yōu)化船舶推進(jìn)系統(tǒng)入手，重新組合船舶制造行業(yè)現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)器，并根據(jù)每艘船舶的類型進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)船舶推進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)化。例如，淺水中的航速線需要低功率比的推進(jìn)系統(tǒng)，客船必須根據(jù)載重量和乘客的需要來匹配推進(jìn)系統(tǒng)。組合推進(jìn)系統(tǒng)用于降低噪音和提高乘客舒適度，并提供船舶所需的動(dòng)力。必須根據(jù)節(jié)能環(huán)保理念優(yōu)化船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的船舶制造目標(biāo)。

2.2 船舶標(biāo)準(zhǔn)和模塊化設(shè)計(jì)

首先，船舶標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)模式可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在海洋工程零部件的選用上，嚴(yán)格按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，可以防止因不科學(xué)采用而造成的浪費(fèi)和負(fù)面影響，零部件和材料的標(biāo)準(zhǔn)化使用可以最大限度地發(fā)揮其獨(dú)特的性能。該功能提倡優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最大限度地利用資源，堅(jiān)持節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。其次，船舶模塊化設(shè)計(jì)。在綠色設(shè)計(jì)過程中，采用模塊化設(shè)計(jì)對(duì)工作效率和質(zhì)量提升有很大影響。由于分裝過程會(huì)消耗大量的人力物力，提高設(shè)計(jì)成本。而模塊化設(shè)計(jì)有效地解決了這個(gè)問題，充分發(fā)揮建造能力，同時(shí)減少噪音污染。及時(shí)更新，有利于實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化整合，最終實(shí)現(xiàn)船舶設(shè)計(jì)的綠色發(fā)展目標(biāo)。

3 船舶制造工藝的發(fā)展與創(chuàng)新

3.1 引進(jìn)先進(jìn)的造船技術(shù)

隨著我國建造技術(shù)的不斷創(chuàng)新，先進(jìn)的造船技術(shù)不斷涌現(xiàn)，成為推動(dòng)我國造船走向世界的重要力量。因此，造船企業(yè)應(yīng)分析自身發(fā)展特點(diǎn)，通過科學(xué)研究，引進(jìn)國外先進(jìn)的造船技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，從而起到了很好的節(jié)能減排效果。此外，船舶制造企業(yè)應(yīng)注重建立科學(xué)的獎(jiǎng)懲評(píng)價(jià)機(jī)制，通過薪酬獎(jiǎng)勵(lì)，鼓勵(lì)員工積極開發(fā)新技術(shù)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。這使造船商能夠提高整體造船技能并創(chuàng)建自己的品牌，從而在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中脫穎而出。

3.2 船舶自動(dòng)化研發(fā)總體規(guī)劃

我國造船自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展需要一個(gè)全面的規(guī)劃。選擇正確方向，聚焦發(fā)展，加快實(shí)現(xiàn)商品化和產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，需要加大造船技術(shù)研發(fā)的投入，使造船工藝在軍艦和民用船舶之間具有通用性和互換性。例如，等離子切割機(jī)可用于切割民用船舶，而大型噴漆房則用于軍用和民用用途。考慮到我國造船技術(shù)與國外存在較大差距，近年來差距不斷擴(kuò)大，因此，建議科工委、海軍、中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司和上海造船技術(shù)研究院聯(lián)合資助一些重點(diǎn)項(xiàng)目的研究。

3.3 推進(jìn)建立現(xiàn)代造船模式與造船工藝裝備的發(fā)展相結(jié)合

現(xiàn)代造船模型通過使用中間產(chǎn)品作為生產(chǎn)單元來簡(jiǎn)化操作。這種思維方式創(chuàng)造出無法優(yōu)化的小批量、單件船用產(chǎn)品，并利用成組技術(shù)將具有相似工藝的零件組合起來，將它們劃分為多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)單元，并通過對(duì)每個(gè)工藝的控制進(jìn)行整體優(yōu)化。現(xiàn)代造船模式的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理一體化。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程的信息化。目前各船廠的設(shè)計(jì)基本上都是電腦化，但由于資金緊張，缺乏智能設(shè)備，所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)無法直接傳輸，只能作為數(shù)據(jù)指令直接控制裝配線上的伺服設(shè)備。

3.4 船舶生態(tài)化、智能化發(fā)展

船舶綠色發(fā)展是在船舶建造全生命周期降低能耗，實(shí)現(xiàn)低排放、高能效、低污染。通過可再生能源，改進(jìn)和優(yōu)化能源消耗系統(tǒng)，應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化船舶制造和船舶無害化拆解。雖然我國對(duì)綠色船舶理念的引入相對(duì)較晚，但進(jìn)展十分可觀，船舶工業(yè)在市場(chǎng)開拓過程中正朝著積極轉(zhuǎn)型創(chuàng)新的方向發(fā)展。綠色造船廠以綠色建造、綠色運(yùn)營為核心，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)、加工、焊接噴漆等，減少造船過程中的環(huán)境污染，有效改善工作環(huán)境。針對(duì)建造生態(tài)友好型船舶的經(jīng)濟(jì)可行性，加強(qiáng)節(jié)能型船舶的制造，并以此為基礎(chǔ)形成可持續(xù)的船舶發(fā)展趨勢(shì)。在船舶工業(yè)智能化發(fā)展過程中，通過引入BIM技術(shù)等多種智能化技術(shù)手段，對(duì)船舶建造過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，可以有效提高船舶建造過程的可視化和可預(yù)測(cè)性，為船舶可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮作用。

4 船舶建造工藝改進(jìn)方案

4.1 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)

順應(yīng)造船業(yè)現(xiàn)狀，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力不斷加大。很多船廠越來越關(guān)注船舶的安全和速度，經(jīng)常把制造過程作為衡量船舶質(zhì)量的重要指標(biāo)。在上述背景下，對(duì)改進(jìn)船舶制造技術(shù)的要求很高。因此，船廠需要改變?cè)械脑齑砟?，加?qiáng)造船技術(shù)最高水平的設(shè)計(jì)。加強(qiáng)高水平設(shè)計(jì)師之間的合作，在此期間，可以形成相關(guān)的評(píng)價(jià)和績(jī)效機(jī)制，確保員工做好質(zhì)量檢驗(yàn)和員工合作。并且企業(yè)要不斷引進(jìn)和推廣新工藝，在自主投資的基礎(chǔ)上，新技術(shù)鼓勵(lì)更多的人在造船領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，為一流的設(shè)計(jì)創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，讓一流的設(shè)計(jì)師能夠快速、徹底地落實(shí)質(zhì)量控制。

4.2 加強(qiáng)體系建設(shè)

在造船過程中，需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和記錄。為此，加強(qiáng)造船工藝體系建設(shè)，以各項(xiàng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)優(yōu)化原有造船體系，確保資源合理利用。在加強(qiáng)船舶技術(shù)體系建設(shè)期間，不僅要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，還要鼓勵(lì)員工將產(chǎn)品生產(chǎn)與科研相結(jié)合，努力將科研成果轉(zhuǎn)化為成品。新技術(shù)引進(jìn)后，要合理應(yīng)用造船技術(shù)，通過不斷的研究和學(xué)習(xí)，保證新技術(shù)的合理應(yīng)用。此外，在船舶工藝體系建設(shè)時(shí)，要完善相關(guān)技術(shù)評(píng)價(jià)體系，結(jié)合行業(yè)現(xiàn)狀，分析應(yīng)用其存在的問題，調(diào)整完善工藝應(yīng)用。

5 結(jié)語

造船業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的一部分，而我國造船業(yè)最大的問題就是造船技術(shù)的落后。解決這個(gè)問題的關(guān)鍵是了解國際造船業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，制定適合中國企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，在智能、綠色、精益聯(lián)動(dòng)上謀求進(jìn)步，讓我國造船業(yè)進(jìn)入世界發(fā)展的最前沿。