水面艦船集成建造技術探討

胡忠平， 蔣榮勤

(1.滬東中華造船(集團)有限公司 軍事代表室， 上海 200129；2.上海船舶工藝研究所， 上海 200032)

水面艦船集成建造技術探討

胡忠平1， 蔣榮勤2

(1.滬東中華造船(集團)有限公司 軍事代表室， 上海 200129；2.上海船舶工藝研究所， 上海 200032)

介紹了艦船集成建造技術的內涵、主要特征，分析了我國艦船建造技術現狀，提出了有關發展設想與發展步驟的建議。

水面艦船 集成建造 發展探討

1 引言

根據我國艦船行業有關造船模式的理論，艦船建造技術發展等級一般分為整體建造、分段建造、區域建造、集成建造和敏捷建造五個等級。近10年來，我國重點發展了區域造船技術，確立以“中間產品”為導向的工程分解和組合模式，即進入現代建造模式階段，較大幅度提高了艦船建造質量和建造效率，支撐了一批現代艦船的研制生產，推進了行業建造技術進步。目前，艦船區域造船技術已日趨成熟，但與歐美國家還有較大差距，可借鑒先進造船國家“一代艦船一代工藝”理念，在區域造船基礎上發展集成建造技術，加快向以總段模塊為特征的敏捷建造邁進。

2 艦船集成建造技術內涵探討

艦船集成建造技術是在區域建造技術的基礎上，以區域功能化為導向，將艦船建造的殼舾涂作業區域與艦船設計的功能區域進行集成，實現以功能性總段、功能性單元模塊為典型“中間產品”的工程分解和組合的建造技術。其關鍵技術包括艦船功能區域集成設計技術、功能性總段和功能性單元模塊集成建造技術、功能區域測試試驗技術、功能區域界面與接口技術、功能區域改換裝技術、標準化技術等。

功能性總段是指實現艦船平臺、系統任務的一個或多個特定功能的相對獨立總段，具有相對獨立的生命力，包括相對獨立的配電系統、消防系統、通風系統、數據分配系統等，符合類似“產品”意義上的性能、質量和精度等要求。功能性總段是艦船設計(性能分解)、建造作業(工程分解)統一的“中間產品”。

功能性單元模塊是指實現艦船平臺、系統任務的一個或多個特定功能的獨立單元或模塊，一般由一個或多個設備及其附件組合而成，符合類似“產品”意義上的性能、質量和精度等要求。功能性單元模塊是艦船系統設計(性能分解)、舾裝作業(工程分解)統一的“中間產品”。

集成建造以區域建造為發展基礎，以敏捷建造為發展方向。區域建造按區域/階段/類型進行作業分解與組合，其生產特征是區域殼舾涂一體化，典型的“中間產品”由“結構性總段”逐步發展為“完整性總段”；集成建造按功能區域進行作業分解和組合，即區域殼舾涂作業與區域的功能實現集成，其生產特征是區域功能化，典型的“中間產品”由“完整性總段”向“功能性總段”、“功能性單元模塊”發展；敏捷建造按模塊化進行作業分解和組合，即功能區域發展為模塊，實現高度標準化、系列化、通用化，其生產特征是模塊化，典型的“中間產品”為“模塊化總段”及各類“舾裝模塊”。發展脈絡如表1所示。以模塊化為生產特征的艦船敏捷建造是一個國家艦船技術和研制工程體系趨于發達、成熟的標志。

表1 艦船建造技術發展脈絡

3 我國艦船建造技術現狀分析

“十一五”期間，我國以某型護衛艦為載體，組建團隊有步驟地發展區域造船技術，突破了船體分道建造、總組搭載、精度控制、區域舾裝、區域涂裝等一系列區域造船關鍵技術，實現了艦船區域建造，提高了建造效率，縮短了建造周期，特別是船臺(船塢)周期，顯著提高了核心資源的利用率和建造能力。“十二五”期間，在艦船推廣應用過程中，進一步提高建造工藝技術水平，提升總段完整率和建造精度。如某型號分段總組率超過85%，無余量上船臺率達到100%，總段鐵舾件、管子舾裝率超過90%，下水鐵舾件、管子舾裝率達到95%，典型總段設備安裝率超過80%。建造技術指標達到歷史最好水平，從而為向集成建造技術發展奠定了基礎。

發展集成建造技術首先需要認清技術差距。如設計技術上，集成建造技術需要總體設計在滿足性能要求的基礎上，將艦船按功能區域進行集成設計，實現艦船平臺區域功能化，系統設備模塊化。目前，總體設計還處在系統設計與區域設計相結合階段。如建造技術方面，集成建造技術要求功能區域進行集成建造和試驗，在完整性基礎上進一步具有功能特性。目前，艦船總段完整性已經達到較高水平，但還不具備功能性，如還沒有發展功能區域的試驗檢驗技術和區域界面接口技術等。因此，發展集成建造技術需要解決的問題較多，需要有組織、分步驟來突破關鍵技術和實現型號應用。

4 集成建造技術發展步驟探討

我國艦船總體設計已經在開展集成優化工作，按照強化功能的理念，實施全艦系統重構。全艦由傳統的系統劃分優化為船體與船舶裝置等新的若干一級系統，其中以保障系統為例，經過資源優化統籌，合理均衡全艦資源，實現水、電、氣、冷、網等基礎設施的統一保障。通過流程優化、資源統籌、信息共享、軟硬件集成及系統設備自動化水平提高等手段，實現總體設計優化、系統配置合理、設備優良可靠，進一步提升全艦的設備集成度。

艦船系統集成優化，為集成建造發展提供了先導。基于提高艦船系統集成優化水平，對全艦功能區域進行分層級的研究、劃分，提出目標模式，分步驟地實現集成建造。

第一步，可選擇典型區域，如機艙區域或艏部區域，在船體與系統設備、船舶裝置的基礎上，進行獨立配電系統、各類保障系統的集成，開展總段內集成建造的研究及應用；可選擇動力電力系統、保障系統中部分系統設備與設施開展功能單元模塊的研究及應用；探索、論證將部分試驗和檢驗驗收工作提前到總段階段、船臺(塢)階段的可能性及所需的相應設施和條件，從而縮短水下周期。這個過程可稱為總段功能的小集成。

第二步，可進一步拓展到其它區域，如艉部區域、工作區域，進行多個功能總段集成建造的研究及應用；對動力電力系統、保障系統中系統設備與設施進行功能單元模塊的研究及應用；推動部分系泊試驗項目向總段、船臺(塢)階段前移，減少水下試驗內容和時間；逐步創造條件推動武備系統的功能模塊研究及應用。這個過程可稱為全船功能的大集成。

5 發展艦船集成建造技術的建議

我國艦船裝備的快速發展為集成建造技術的發展提供了歷史機遇。可依托新型號艦船的研制進行頂層策劃，分步突破關鍵技術。如“十三五”期間可以以功能性總段集成設計與建造為起點，突破艦船功能性總段的集成建造、試驗的基礎技術和部分關鍵技術，推動推動艦船“中間產品”由“完整性總段”向“功能性總段”發展。“十四五”期間進一步突破艦船功能性總段集成設計、建造、試驗、接口和標準化等關鍵技術。大約用10年時間可全面實現集成建造技術，從而轉向發展敏捷建造技術，進入世界一流方陣。

艦船建造技術的持續發展必然使研制、建造條件設施的需求發生變化，從而推動能力建設的持續發展。艦船集成建造技術的發展，也必然會使能力建設產生新的需求，如需要在現有研制體系和能力的基礎上，面向功能性總段、功能性單元模塊以及將來模塊化的研制、設計、建造、試驗等方面，開展與之相適應的設計平臺、制造平臺、測試試驗平臺，以及虛擬現實環境和信息集成環境等能力建設。

Discussion of Integrated Ship-building Technology for Warships

HU Zhong-ping1， JIANG Rong-qin2

(1.Military Representatives Office at Jiangnan Shipbuilding (Group)Co., Ltd., Shanghai 200129, China； 2.Shanghai Shipbuilding Technology Research Institute, Shanghai 200032， China)

The intension and feature of integrated ship-building for warships are introduced in this paper. The situation and progress of domestic ship-building technique for warships are summarized here. Future development images and steps of ship-building technique are also proposed.

Warship Integrated shipbuilding Development discussion

胡忠平(1964-)，男，高級工程師。

U671

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