論現代船舶生產設計的現狀與未來發展

唐桂超 姜西西

上海船舶研究設計院 201203

摘要：本文仔細分析了船舶生產設計現狀，并從生產設計細化、生產設計參與生產管理等方面分析了船舶生產設計的發展方向。

關鍵詞：船舶；生產設計；現狀；發展方向

生產設計是結合船廠的實際生產能力、生產工藝、生產管理、建造方法等因素將送審設計圖紙建模細化后用于船廠直接生產的圖紙的設計過程。目前，主要采用的方法是運用三維虛擬技術在電腦中建立起完整的船舶模型，然后依照建造工藝和方法按建造的逆向過程將模型拆解為具體的加工零件來生成圖紙，并將整個裝配過程描述于圖紙。生產設計的質量直接影響著船舶建造成本及周期。在當前全球經濟低迷、船市萎縮的情況下，如何通過生產設計降低成本成為國內各大船廠巫需解決的問題。

1 船舶生產設計現狀

生產設計的著眼點在于適應零件加工及其裝配過程，并基本滿足生產管理的要求。降低圖紙差錯率、采用新的建造方法、運用新設備、提高建造精度是目前生產設計的主要方向。

降低圖紙差錯率可以直接降低生產成本并縮短生產周期，因此它是生產設計的基本要求。船舶生產設計是一個系統工程，涉及多專業、多部門之間的協調，再加設計周期的限制及人為因素的影響，錯誤不可避免。應通過加強溝通、制訂完善的模型和圖紙審核流程、提高設計人員責任感、盡量多地采用二次開發程序代替手工等方法來提高圖紙正確率，努力將差錯率控制在一定范圍內。

采用新的建造方法可以顯著提高生產效率。以分段為中心，提高各個專業的預裝率，可以擺脫合攏后的空間限制，從而降低因交叉作業帶來的安全成本、生產成本及反復涂裝成本。

打破固定思維，由生產設計提供精確的胎架數據，將一些帶有曲面外板的以往采用反造再翻身的分段直接采用正造的方法來建造，可大大縮短生產周期。

新設備的應用大大提高了生產效率。大噸位的龍門吊可以加大分段和總段劃分，減少吊裝次數。可調式胎架使得曲面外板分段可以正造，并且可反復使用，避免了固定式胎架成本較高的問題。帶坡口切割機的應用使板材一次成型。在生產設計中充分考慮新設備的使用率.可以降低生產成本，縮短生產周期。

采用無余量的設計思想進行生產設計，目前在一些大廠已得到應用。在能嚴格執行現場工藝的條件下，其大大節省了人力，提高了產品精度。這是目前國內多數船廠的努力方向。

2船舶生產設計發展方向

2.，生產設計細化

2.1.1模型的細化

在計算機中將模型的關鍵信息全部表達出來，以模型為承載主體，將所有的生產信息賦予模型，然后在圖紙上輸出。模型的準確性直接影響圖紙的精確性。模型細化并不是要求把所有的零件都細致地按實物原形表達出來，而是要求生產信息的完整表達。例如一臺柴油發電機建模時并不是要求把缸蓋上噴油嘴等細節都建出來，而是要求把這個設備外部形狀的關鍵尺寸（長、寬、高）、管子接口、電纜接口、維修空間等關系到生產的信息準確表達出來。每一個緊固件的螺母都應該準確表達出來，當然并不是要求把每一個螺母完整地建模顯示出來，而應向法蘭添加附屬的生產信息。這些都可以在模型中以代碼形式表達出來。模型完整才能保證圖紙的信息完整，從而為生產提供理論基礎。而為生產提供準確的材料統計，是減少材料浪費的重要途徑。

2.1.2過程的細化

從最初的原材料到廠至船舶交付，生產設計應該是全程設計，整個流程不能有缺失的環節，任一環節的缺失都可能導致生產的無序性。例如目前生產設計圖紙中管裝專業的管子制作圖未對管材進行套料，購買材料時按一定比例余量購買，對于單條船舶影響不大，但對成批船舶來說最后就會造成材料剩余量偏大，存儲和管理工作增加，這也是材料浪費的重要原因。

管子預制時在車間通常會做一份管子加工代碼表，通過這張表，工藝員將圖紙消化后轉化為一系列的代表加工工序的符號，將管子按照有無彎管、有無坡口等標準進行分類，加工工人可清晰明了地看懂加工流程。這個轉換的工作是生產設計的延續，完全可以由生產設計程序來完成。

2. 1. 3數據的細化

生產設計中除了尺寸信息精度要求外，還有大量的材料統計以及零件流向等數據信息。生產設計圖紙除滿足生產的基本數據要求外，應充分考慮現場工人讀圖水平，降低讀圖難度.例如在頗裝生產中，通常會定義若干安裝基準平面，零件圖中安裝坐標均以基準面為測量起點，省去了現場工人計算的過程，簡化了讀圖難度。但是對于有折角甲板、首尾脊弧的船型來說，定義基準平面的方法仍不能滿足安裝需要，因此可以采用定義曲面相對坐標的方法來解決此問題。

2.1.4標準的細化

生產設計中均大量采用國標及船標，但目前由于船舶大型化、建造批量化以及新材料的大量使用，國標及船標已不能完全滿足生產需要，因此制定一套完整的廠標體系有利于簡化圖紙。廠標主要方向是零件標準化和型式標準化。零件標準化是將大量使用的不在國標及船標范圍內的自制零件的材料及尺寸固定下來作為標準件人庫，從而可以進行批量生產和互換使用。例如靦裝專業中大量使用的與角鋼匹配的墊板，完全可以按照施工中的精度要求將型式和尺寸固定下來，然后由數控利用余料來大批量制作。型式標準化是將一些型式基本固定而尺寸不能固定的零件作為標準型式。例如梯子、扶手、直管、管支架等零件，定義型式標準后，無需再出具體的制作圖，只需以文字形式描述型式及關鍵尺寸參數即可，如此大大簡化了圖紙，提高了圖紙的流通效率，節約了紙張。

2.2生產設計今與生產曹理

（1）計算生產工時。現有生產設計圖紙中缺少相關工序的工時計算，生產管理中的工時是按照現場管理人員的經驗來估計的。將成堆的圖紙讀完、讀懂需要大量時間，實際生產中這是一個不可能完成的任務，其直接結果是計劃編排中經驗因素占主導，計劃的可執行性大大下降，特別是遇到新型船舶，此問題更為突出。然而在生產設計階段，完全可以將生產中每個工序的工作量具體地計算出來。例如分段建造過程中一個工位要施工的坡口數、長度、型式以及焊接長度可以經過計算得到準確數值，再按照工人平均工時，即可算出此工位工序所需時間，進而計算整個分段建造工時，進而可計算出建造整條船的工時。經過若干條船的驗證，可逐步得出建造過程的工時效率因數。生產管理人員可按照工時乘以工時效率因數來編排生產計劃，這樣的計劃更科學，可執行性也大大提高。目前的加工承擔合同中，一般以重量為基準計算相關費用，偏差較大；如以工時數據為基準來計算，會更加準確和合理。（2）提供建造流程。目前生產設計圖紙對建造流程控制的內容很少。分段搭載計劃明確了在船塢或船臺上分段搭載的順序，其他專業按照搭載計劃進行安裝階段的劃分.對于整個生產流程來說，這只是整個生產中的一個環節。生產設計可以全盤考慮整個生產流程，制定一個從生產準備到交船的完整流程，以協調整個船廠的生產。流程圖中將建造分為若干階段，每個階段由若干節點構成，節點之間應標明從屬關系。然后可以制作一本節點明細，將完成每個節點所需的條件全部列出，例如物料準備、場地準備、設備準備、人員準備等相關信息。有了此流程圖，整個船廠就可以以產品為中心，合理安排各個部門在建造過程中的工作順序。（3）為造船業務管理軟件系統（SBMS）提供基礎數據。目前，生產設計均采用計算機三維設計系統，生產設計中的數據可以通過相關接口輸出。在計算機中用程序將生產建造流程描述出來，并且提供用戶接口，即可成為SBMS的骨架，再將生產設計產生的節點數據附于流程中的所有節點，即可成為一個完整的造船業務管理軟件系統。

3結語

以上是筆者對船舶生產設計的一些思考。隨著造船行業競爭加劇，成本壓力將不斷增大，從生產設計著手，提高圖紙質量和規范生產管理將成為降低船舶生產成本的重要途徑。