船舶區域化建造技術關鍵問題分析

陳 鶴， 石 勇

(1.大連遼南船廠， 遼寧 大連116041； 2.海軍駐大連地區軍代表室， 遼寧 大連116041)

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船舶區域化建造技術關鍵問題分析

陳 鶴1， 石 勇2

(1.大連遼南船廠， 遼寧 大連116041； 2.海軍駐大連地區軍代表室， 遼寧 大連116041)

為了幫助船廠更好地適應區域建造技術，促進區域化造船的廣泛應用，結合區域化造船的特點，分析梳理在區域化建造實施過程中遇到的設計、訂貨、生產和質量控制等方面問題，深入研究問題產生的原因和解決措施，對后續船舶區域化建造提出改進建議。

船舶；區域建造；造船

1 船舶區域化建造的技術發展

造船技術的進步在于合理地分解與組合復雜的造船活動，使得先進的制造技術能有效地發揮作用。造船技術的發展主要有5個階段，如圖1所示。我國從20世紀80年代開始嘗試區域化造船，目前，大部分船廠已開展區域化建造工作。與傳統按照船體-設備-管路-電纜等專業依次開展施工的造船模式不同，區域化造船是將船舶建造在時間上分成若干階段，在空間上分成若干區域，并行開展船體建造和舾裝工作[1]。區域化造船具有2個顯著特點：一是設計、生產與管理一體化，在產品生產設計階段，對建造流程、工序安排、物料配給、場地劃分等進行總體規劃，將圖紙按照生產階段和區域進行編排；二是“殼、舾、涂”一體化，針對每個中間產品(區域)，并行開展船體、舾裝和涂裝施工，形成相對完整的中間產品，減少塢內舾裝周期。由于區域造船過程中，三維設計技術、分組技術以及精度控制技術的應用，不僅生產效率顯著提高，而且由于舾裝工作提前至分段建造階段以及工作環境條件的明顯改善，施工質量得到大幅提升。

2 船舶區域化建造遇到的關鍵問題

我國船舶區域化建造起步較晚，由于技術條件、工裝設施、所建船舶種類等差異化，各家船廠的區域化建造水平發展不均。在生產過程中，各家船廠都不同程度地遇到一些問題，阻礙了區域化造船技術的快速發展。

圖1 造船技術發展走勢圖

2.1 傳統設計供圖模式與區域化造船不相適應[2]

目前，船舶的設計一般由設計院所承擔，建造則由船廠承擔，在設計上一般沿用傳統模式，設計輸出的仍是二維圖紙，圖紙到廠后，船廠還需進行三維設計建模、區域劃分、總體布置優化及干涉檢查，并將設計圖紙轉化成區域造船托盤編碼圖紙。船廠進行的二次生產設計不僅耗費大量的人力物力，且增加了建造周期。船舶從研制任務下達到開工建造往往時間較短，一般邊設計邊建造，導致建造已經開始，但設計圖紙不能完全到廠，且圖紙按照先船體結構后系統設備的順序到廠，導致船體分段結構已建造完成，但系統設備圖紙還未到齊，部分預舾裝工作無法進行，只能在中組或總組階段安裝，不僅安裝、焊接等施工環境較差，而且破壞了分段油漆的完整性，修補工作量大增，影響了分段建造的進度和質量。隨著區域造船技術的發展，對設計、建造與生產管理一體化的要求越來越高，應逐步開展設計所與船廠聯合設計工作，即在設計階段就應融入生產工藝、生產計劃與生產管理信息，開展區域化設計與供圖，實現設計與生產的無縫對接。

2.2 部分設備生產訂貨周期長無法與區域化舾裝同步

造成生產訂貨周期長的原因主要有2個方面：一是設備復雜，生產周期長，對于部分大型設備生產周期遠遠長于船體建造周期，如某型船主機生產周期為14個月，而船體大合龍前的施工周期一般只有8個月，只能在大合龍后通過增加可拆板進行安裝；二是由于設備生產與總體建造同時開展，若生產過程中出現技術或質量問題，就會導致產品不能按期交付，從而影響總體建造進度，對于新型設備表現較為突出。設備不能按期到廠，還會影響該設備安裝通道上的其他設備不能按計劃安裝，導致塢內設備安裝工作量激增，顯著降低了區域造船的效率。因此，在區域化造船模式下，設計過程中應盡量選用通用化、市場化的設備或標準件，實現批量訂貨，對于專用設備，應盡可能地提早確定技術狀態并組織開展訂貨工作。

2.3 部分系統、設備區域化安裝技術瓶頸有待突破

一些系統設備由于安裝精度較高或分布在全船范圍內無法分解到區域安裝，使得全船不能完全實現區域建造，主要有3類：一類是安裝定位與全船中心線密切相關的系統設備，如推進系統、導航系統等；另一類是分布范圍跨越多個總段無法分解的系統設備，如全船主干電纜、主軸等；還有一類是保養要求高，船臺場地無法滿足的系統設備，如慣性導航儀等高精度電子設備。上述系統設備在船體大合龍前只能進行部分支架、管卡和電纜拖架等鐵舾件的安裝，而主體安裝工作需在船體大合龍后開展。以推進系統為例，主要安裝工作包括：主機及齒輪箱基座、軸承基座、尾軸管及尾軸支架安裝與焊接，主機和齒輪箱等設備安裝，軸系照光、鏜孔、安裝等工作，考慮部分工作可以并行開展，施工總周期也要3～4個月，占全部建造周期的1/8，明顯降低了區域造船的效率。

2.4 加強精度控制技術研究與數據庫建設[3]

精度控制技術是對船體變形量進行測量、統計和分析，通過優化焊接順序、增加反變形量等手段實

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現對船體焊接變形的精確控制，保證船體建造精度，為內部舾裝提供基準。目前，船舶的區域建造過程中，已逐步采用了精度控制技術，在生產準備階段，建立精度控制方案，明確網絡線坐標、余量與補償量加放方式以及各階段的精度控制內容。在生產過程中，利用激光經緯儀和全站儀等激光測量技術代替傳統的水管、線錘和卷尺，開展船舶建造尺寸的精確測量。但由于起步較晚，對于焊接收縮量、焊接變形補償量等經驗數據的積累不夠，一是缺少完善的結構切割、裝配、焊接變形和余量統計數據庫，對于平直分段變形及補償量統計較準，而對于線形曲率大、結構復雜分段統計數據誤差較大；二是對船體結構建造精度控制研究較多，對于舾裝件、管路安裝的精度控制方面研究較少。后續工作中，應加強不同船型結構焊接變形規律研究，加強建造過程中的數據收集、分析與整理，建立建造精度控制數據庫，逐步提高船體建造精度與控制能力。

2.5 區域內交叉作業之間影響較大

交叉作業影響主要表現在部分舾裝件遮蓋結構焊縫，影響合龍口部位的結構密性試驗的檢查，部分舾裝件影響合龍后基座焊接，不同專業間管路、設備的干涉，不同工種間作業空間的干擾等。分析原因，除了與船舶內空間小、設備系統多有關，還與目前區域施工工藝要求不細和生產計劃不細有關。目前，工廠使用的工藝一般按專業編制，缺少區域內不同專業施工的總體要求及相互間的協同要求等，而且生產計劃沒有細化到區域內部，區域內部施工還是以調度施工為主，受生產組織人員的人為影響較大。所以，在以后的工作中，應開展區域化施工工藝要求的編制，細化區域內生產計劃組織，開工前應開展施工全過程推演或開展計算機模擬建造。

2.6 區域化建造質量監督能力不足

隨著，越來越多的船廠采用區域造船技術，船舶的生產設計、生產組織、質量要求等方面發生了較大的變化，傳統的質量監督模式越來越不能適應新的建造要求[4]。一是傳統按船體、動力、電氣等專業劃分模式進行獨立驗收，已不能全面檢查“中間產品”質量，應建立以“中間產品”為導向的質量監督模式，按照建造流程設立檢查點和檢查內容清單，相關專業聯合開展質量檢查，全面控制產品轉序前質量狀態。二是對于新型高精度測量、分析設備的掌握不夠。目前，現場質量檢驗大部分使用傳統檢查工具和方法，對于先進的光學、計算機等自動化、數字化檢驗和分析手段使用和掌握不夠，驗收效率低。三是質量檢查人員數量和綜合能力不足。隨著造船速度和生產節奏加快，對質量檢查人員的素質和能力提出了更高要求，不僅要求一專多能，而且要提高對產品實現全過程質量監督的能力。

3 結束語

區域化造船與傳統造船模式發生了重大變革，要求工廠開展深化三維生產設計、精細組織生產、改進工藝工裝設施等工作以適應區域化建造需要。在技術方面，隨著工作深入，區域化建造技術必將向著設計與建造一體化、計算機虛擬建造以及模塊化建造的方向發展。在質量監督方面，除對產品最終實物質量進行驗收把關以外，在產品實現過程中，還應結合區域建造特點，著重對三維生產設計、總體建造方案、建造精度等方面進行質量控制。

[1] 陳煒,黃若波.造船區域舾裝技術綜述[J].造船技術，2009,6:5-7.

[2] 王珺，林超友.《艦船通用規范》9組有關區域造船模式適應性分析[J].船舶標準化工程師，2010,5:36-39.

[3] 唐漢帆.區域造船精度控制標準體系研究[J].艦船標準化工程師,2002,1:24-28.

[4] 王曉亮,陳大圣.區域造船模式下艦船建造質量管理長效機制的思考[C]//中國國防科技質量與可靠性高峰論壇，2010.

Several Key Problems of Regional Construction of Ship

CHEN He1， SHI Yong2

(1.Dalian Liaonan Shipyard, Dalian 116041, Liaoning, China;.Naval Military Representative Office in Dalian Area, Dalian 116041, Liaoning, China)

In order to help the shipyard to better adapt to the regional construction technology and promote the wide application of regionalization of shipbuilding, combined with the characteristics of regional construction of ship, the problems of design, order, production and quality control encountered in the process of the regional construction are analyzed, and the causes of the problems and their solutions are researched. Suggestions are put forward for improvement of the subsequent regional shipbuilding.

ship; regional construction; shipbuilding

陳 鶴(1982-)，女，本科，主要從事船舶建造工藝設計專業

1000-3878(2017)02-0010-02

U673

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