從實踐看深化設計對船廠轉模的推動

吳炅東 李倩 吉春正

（中國長航金陵船廠設計公司 南京 210015）

從實踐看深化設計對船廠轉模的推動

吳炅東 李倩 吉春正

（中國長航金陵船廠設計公司 南京 210015）

傳統造船；深化生產設計；轉換造船模式

針對傳統造船模式下，造船生產設計不到位、深度不夠的問題，結合船廠對生產設計的探索，通過對設計軟件的更新換代及設計編碼的繼承創新，使深化生產設計取得了階段性的成果，推動了設計、生產、管理各方面的改革，推進了轉換造船模式的進程。

0 引言

現代造船模式從理論上闡述了科學、高效地組織造船生產的方法，但實踐中往往收效不大。原因不是理論本身有問題，而是實踐跟不上。其中“造船生產設計不到位、深度不夠”是主要原因之一［1］。近年來，我廠致力于深化生產設計的探索與實踐，取得了階段性的成果，對轉換造船模式起到了奠基和推動作用。

1 深化生產設計的探索

傳統造船模式下的船舶設計主要解決“造怎樣船”的問題，而“怎樣造船”則由工藝設計加以解決［2］。現代造船模式下的生產設計，將“造怎樣船”和“怎樣造船”融為一體，在解決“造怎樣船”基礎上，對“怎樣造船”進行合理規劃，用模擬建造的方法體現在設計圖紙上，融設計/生產/管理為一體。我廠對生產設計的探索同樣經歷了從傳統船舶設計向現代生產設計的轉變過程。

1.1 設計軟件的更新換代

設計軟件制約著設計方式，而設計方式的改變推動著設計軟件的更新。設計軟件的更新換代大致經歷了四個階段：

第一階段：2005年前。以運用CAD設計軟件為標志，實現了計算機化設計。在此階段，我廠船舶設計的圖紙需經工藝部門工藝設計后，才能用于現場施工。

第二階段：2005年~2006年。以運用滬東三維設計軟件為標志，實現了三維造型設計。在此階段，推進設計、工藝一體化，取消工藝部是這一目標實現的標志。

第三階段：2007年~2008年。以運用TRIBON設計軟件為標志，實現了模擬造船設計。在此階段，在十余種船型上成功運用，推進了設計/生產/管理一體化。

第四階段：2009年至今。以引進韓國先進生產設計模式為標志，深化運用TRIBON三維設計軟件，真正實現了三維模擬建造設計。此階段，在92 500 t散貨船上深化設計取得成功，對船廠轉模進行了有力推動。

1.2 設計編碼的繼承創新

設計編碼是一種設計必備的技術語言，又是一種很重要的信息載體，通過它可使設計/生產/管理的信息共享、快速傳遞［3］。

我廠在深化生產設計的過程中，注重設計編碼的繼承創新，經歷了以下階段：

第一階段：引進滬東三維時，制訂了一套零件編碼，滿足了當時的設計需求；

第二階段：引進TRIBON時，在前面基礎上，制訂了一套完整的生產設計編碼，并自主開發了相應的后處理程序。這套編碼為船廠推廣TRIBON應用、實現虛擬造船；形成托盤管理、推進現代造船起到重要作用。

在編碼運用中，發現它還存在以下不足：

（1）未對整船進行精細分解，很難實現分級組裝生產；

（2）結構類型難辨，很難實現分道切割建造；

（3）組立層次不清、組立數量有限，很難實現中間產品導向型生產；

（4）內部名套料、組立修改困難，缺乏設計靈活性。

鑒于上述原因，在轉模過程中又引進了一套船體編碼及匹配的后處理系統，進入設計編碼繼承創新的第三階段。

此次引進的船體編碼系統，采用文獻［4］類似的編碼體系，包含了工程編碼、分段編碼、組立類型編碼、組立編碼、零件分類碼、零件號和加工信息碼，并根據我廠實際進行了糅合，以便與現行的舾裝編碼相適應［4］。

此次引進的船體編碼系統，采用文獻［5］類似的組立劃分，從整船到總段，從分段大組立到加筋肘板小組立層層分解，為實現中間產品為導向的分道建造模式奠定了基礎［5］。

與之匹配的后處理系統，使新編碼的優勢以幾何量級放大。首先，采用外部名套料，擺脫了TRIBON傳統的一件一號的限制，可以通過組立名修改輕松改變零件的名稱和隸屬，實現靈活設計。其次，編碼的抽取和組合生成了比以前更多的信息。如圖1零件表中增加了后續組立信息，使組立層次清晰；增加了切割板圖信息，使零件有圖可循。

圖1 零件表

在下頁圖2組立樹中，增加了組立流向，為組織生產提供了依據；增加了索引頁碼，為現場預制提供了方便。在圖3重量重心表中，增加了各級組立重量重心，為組立場地安排和吊碼設計提供了依據；增加了各級組立的涂裝面積，為涂裝安排和成本控制提供了依據。

由此可以看出，新引進的編碼系統，實現了材料分批次采購、零件分階段切割、組立分類型預制、分段分區域建造，理順了材料管理，提高了施工效率，為生產管理、施工工藝、成本控制提供了依據。

1.3 設計標準的整理推行

設計標準是統一設計準則、縮短設計周期、提高設計質量、方便設計管理的基礎。

我廠以前的設計標準不完善，未充分發揮其對設計的推動作用：沒有完善的設計標準，缺乏系統的人員培訓和有效的自查、審查制度，建模時有紕漏，出圖有差錯，從而降低了設計效率，影響了設計質量，延長了設計周期。所以在深化生產設計中，整理和推行了如下基準：

圖2 組立樹

圖3 重量重心表

1.3.1 整理和推行了標準節點圖冊

這些標準節點均具有滿足規范要求和便于現場施工的特點，在設計院送審時將其優化糅合到送審的標準節點圖冊中，使生產設計有據可依，使現場施工簡化高效。

1.3.2 整理和推行了設計基準

在設計基準中，貫穿了先進的設計理念（如避免二次切割細化各種余量），規范了圖面表達（如統一圖紙的命名和圖面順序），給出了有效的處理方法（如各種搭載干擾的處理），固化了有益的設計經驗（如深熔焊和全焊透坡口方向據施工環境、作業姿態、焊接變形優化設計），使設計有例可援、有范可參，達到了設計風格統一、審查制度有效的目的，有效地提高了設計效率，規范了圖面表達，降低了圖紙的錯誤率。

1.3.3 整理和推行了設計手冊

上述的基準解決了“建怎樣模”和“出怎樣圖”的問題，但缺乏對“怎樣建模”和“怎樣出圖”的直接指導，所以我廠又整理和推行了設計手冊，將應用TRIBON簡便高效的建模技巧、快速高質的出圖技巧匯集成冊，將完整全面的自查審查項目羅列成冊，與上述基準一起，形成系統的人員培訓資料和完善的自查審查制度。這為系統培訓、提高設計人員素質提供了保證；為分級審查、有效控制圖紙質量提供了保證。

2 深化設計對轉模的推動

深化生產設計與轉換造船模式有著密切的內在聯系［6］。深化生產設計是轉換造船模式的基礎，又是轉換造船模式的動力，隨著生產設計的深化，必然會推動傳統造船生產管理體制的變革。

2.1 推動設計體制的變新

設計體制是設計的一種組織形式。現代造船的設計體制應適應現代造船模式的設計方式。在生產設計不斷深入的推動下，我廠的設計體制也不斷破舊立新。

2.1.1 設計建制的分化與整合

（1）工藝部門的獨立與取消

在專業化設計的要求下，我廠曾將工藝部門剝離，并使其成為獨立部門。但隨著設計軟件的更新、設計方式的改變，為實現設計、工藝一體化，重新取消了工藝部，使設計圖紙無需工藝轉換，直接面向現場施工。

（2）涂裝專業的下放與回收

在專業化設計的要求下，我廠曾將涂裝專業下放到車間，解決了當時條件下設計部門很難做好涂裝設計的難題，對生產曾起到推動作用。但隨著生產模式的轉換，設計方式、生產方式的改變，這種下放的弊端超過了優點，所以又將其并入設計公司。

（3）設計部門的分化與整合

在生產設計不斷深入的推動下，我廠的設計建制不斷分化與整合。為滿足經營需要，先將設計公司分化出技術中心，主要從事跟蹤船舶市場、提供船舶報價、配合經營部門去承接新船的業務。為滿足生產需要，設計公司建制由傳統的船、機、電分化出與生產部門一一對應的船體、機裝、電裝、外裝、內裝、管裝、涂裝科室，為明確職責劃分、推進精細設計，實現定區域、定人員、定任務的設計模式奠定了基礎；

似乎是“分久必合、合久必分”的簡單過程，包含著“曲折前進、螺旋上升”的深刻哲理，這是實現殼、舾、涂一體化的必然趨勢，是實現設計/生產/管理一體化的必然要求。

2.1.2 設計管理的規范與細化

伴隨著生產設計的不斷深入，工廠設計人員的組織和管理不適應現代設計模式的弊端也逐漸暴露出來：

（1）設計人員工作區域不固定，任務往往都跨貨艙、機艙、首尾數個區域，造成圖紙消化不到位，設計返工多，設計周期長，設計質量難以保證。

（2）計劃管理不細致，量化考核不到位。就整體而言，只有粗略任務量，缺乏設計節奏的控制、整體工作量的均衡；就個人而言，只有開始和結束期限，缺乏細致的日程計劃。

（3）技能培訓單一，同專業交叉培訓太少。以船體專業為例，平面、曲面、套料、工藝互相缺乏了解，這些弊病在這次轉模設計中充分暴露出來了。如建模不了解工藝，設計細節處理不到位；平面不了解曲面，加工信息時有矛盾；出圖不了解套料，構件線與折角線屢現混淆；套料不了解建模，過橋處理不到位。

上述與深化生產設計不適應的人員組織、計劃管理、技能培訓，在生產設計深化的推動下進行了變革，現在我廠對設計人員進行一專多能的技能培訓；進行定區域管理（如圖4），優化了人員配置；定日程（如圖5）管理，細化了計劃管理；對設計任務進行均衡管理（如圖6），實現了均衡、滾動設計，使設計像生產一樣“分道作業”，均衡連續地滾動，提高了設計效率。

圖4 區域定置管理

圖5 個人日程管理

圖6 總體均衡管理

2.2 推動了精度管理的提升

深化的生產設計，催生了精度控制，推動了精度管理的提升。

（1）深化的生產設計，曲面分段反造改正造，外板上胎，有效控制外板加工精度。

生產作業方式的革新改變了以往首尾和機艙分段均按照各層平臺劃分，基本反造的建造模式。這解決了分段劃分較大、施工困難，外板反貼、無法控制加工質量，線型復雜、難以保證精度的難題。

（2）深化的生產設計，細化了各種余量，有效控制建造精度。

以前我廠對精度控制較粗放，對余量理解不到位，處理復雜分段只是簡單在端部加放30 mm或50mm余量，在主板上加放每檔0.5mm收縮量。至于不同類型的分段建造到底需要多少余量，不同板厚的主板焊接到底收縮多少，均無法測量與控制，故精度造船進展遲緩。

現今的生產設計細化區分了以下幾種余量：

①裝配余量：在相應階段校核尺寸后，進行切割和坡口施工；

②加工余量：曲面加工后校核尺寸，并進行切割和坡口施工；

③裝配補償量：彌補相應階段的精度誤差，不進行切割，下料時即坡口施工；

④均勻焊接收縮量：根據不同板厚、不同結構加放；

⑤焊縫收縮補償量：根據現場拼板工藝相應加放；

⑥割縫補償量：在切割機上根據不同板厚、不同切割精度加放。

可見，工廠的有關部門正著手改進焊接工藝、控制收縮變形、合理加放割縫補償，為提高施工質量、保證建造精度邁出了堅實一步。

（3）深化的生產設計，明確了搭載干擾的處理。這解決了工廠以往設計時對搭載干擾處理沒有標準，造成合攏口構件參差不齊、斷開不合理，造成搭載施工困難，屢有構件嚴重變形、搭載干擾批除重裝的難題。

（4）深化的生產設計、細化焊接信息，給現場提供了直接的焊接指導。這解決了以往僅下發焊接規格表，增加施工人員思考時間，降低施工效率；增加錯解幾率，造成浪費或補焊的難題。

（5）深化的生產設計，細化了零件坡口信息，明確了施工階段。

如今，工廠將每個零件每條邊界上的坡口信息，在套料圖中均詳細標明，并要求外板下料時由數臺切機直接坡口施工，內部構件下料后用半自動割刀坡口施工，明確了施工階段，保證了坡口精度，為后續的焊接施工提供了有利條件。

從曲面分段外板上胎控制加工精度、細化建造余量控制建造精度，增加焊接信息提供直接指導、細化坡口信息明確施工階段等方面的改變可以看出，深化生產設計對精度管理進行了強有力的推動。

3 結語

從我廠設計軟件的更新換代，設計編碼的繼承創新，設計標準的整理推行等方面的實踐和成效看，深化生產設計取得了階段性成果，對設計/生產/管理各方面的改革進行了有力的推動。

需要注意的是，生產、管理的變革滯后于設計方式的改變，制約著生產設計的進一步深化，所以尚需加速推進生產、管理體制的變革，建立現代造船模式，為生產設計的進一步深化鋪平道路。

［1］伍朝暉.關于長興造船基地建立現代造船模式的一些思考［J］.造船技術，2007（1）：1-3.

［2］長航集團船舶重工總公司科技部.現代造船模式概論（設計篇）［S］.2008.

［3］高介祜，郁照容.現代船舶工程［M］.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，1998.

［4］王世利，劉建峰，金燁，等.基于現代造船模式的船體零件編碼研究和應用［J］.上海造船.2006（4）：44-47.

［5］劉雪梅.以成組技術為基礎通過組立設計模式深化船體分道作業［J］.造船技術2009（2）：23-28.

［6］高介祜.深化生產設計是轉換造船模式的基礎和動力［J］.造船技術，1995（12）：10-13.

Transformation on shipbuilding mode by production design development

WU Jiong-dong LIQian JIChun-zheng
（JinLing Shipyard Design Co.，CSC，Nanjing 210015，China）

traditional shipbuilding；production design optimization；transformation on shipbuilding mode

By aiming at the deficient production design in traditional shipbuilding mode，combining the exploration of the production design in Jinglin shipyard，and innovating the design software and codes，a stage achievement in the production design deepening is obtained，the innovation on the design，production，management as well as the transformation on shipbuilding mode are promoted.

F406

B

1001-9855（2011）06-0071-05

2011-04-27；

2011-05-30

吳炅東（1970-），男，漢族，高級工程師，研究方向：船舶及海洋工程設計與制造。

李倩（1970-），男，漢族，工程師，研究方向：船舶總體及結構設計。

吉春正（1983-），男，漢族，工程師，碩士，研究方向：船舶海洋工程結構物設計。