涂裝先行方案的研究與應用

謝登旺，劉 沖，謝文利，馬月勝

（上海船廠船舶有限公司，上海 200129）

0 引 言

殼、舾、涂一體化（Integrated Hull Construction, Outfitting and Painting, IHOP）一直是造船界追求的目標，隨著船舶建造水平的提高和防護涂層性能標準（Performance Standard of Protective Coatings, PSPC）的實施，如何減少油漆破損，提高舾裝的完整性，策劃工序前移成了船舶建造企業研究的重點，IHOP 精度制造的概念由此應運而生。

1 IHOP 精度制造與涂裝先行的關系

1.1 IHOP 精度制造內涵

IHOP 精度制造是指采用精度技術將船舶殼、舾、涂等3 種作業統籌考慮，以中間產品為對象，將殼、舾、涂有機結合并按流程有序組合疊加，由此實現不同類型作業達到各自和整體的和諧運行、互不干擾。該制造方式主要強調船體分段的分道作業和舾裝托盤的空間概念，以分段為平臺進行作業，將涂裝滲透、穿插于船體和舾裝各階段，從而實現殼、舾、涂在空間分道，同時實現時間有序、立體化排序和邏輯優化。

中間產品作為殼、舾、涂的對象，同步開展“設計、生產、管理”一體化，強化各專業設計的完整性，通過建模、工藝設計、精度控制、過程仿真與優化確保中間產品IHOP精度制造有序開展。

1.2 IHOP精度制造現狀

據了解，早在1975年日本造船學會就已提及IHOP的概念。1983年，美國海軍領導的造船研究組織完成了《船體建造、舾裝和涂裝一體化》研究報告，系統論述了IHOP。20世紀90年代，我國各大船廠開始研究IHOP技術，提出實施成組技術，優化作業排序，以提高生產效率，在船體分道建造、區域舾裝、區域涂裝和管件族制造的基礎上，使中間產品的制造不按船舶和船舶系統分類，實現空間分道、時間有序、責任明確、相互協調的作業排序。

當前，造船行業借助生產設計手段、實施區域舾裝造船，取得了顯著成果。圍繞深化生產設計和強化建造管理，通過協調、綜合平衡和聯合設計，降低涂裝的勞動強度，減少涂裝工作量，縮短涂裝周期，減少涂裝費用，保證涂裝的方便性和完整性，為涂裝作業提供良好的環境，創造良好的作業條件和作業時機。具體的措施和手段有規范施工工藝、強化資材納期管理、深化生產設計和加強協調管理。

IHOP 工作在船企推行的難點主要表現在：船體受到分段劃分的影響，無法做到總段和總組階段完整；結構精度控制水平不高，貼裝合攏件的形式不規范；舾裝件安裝不完整，安裝精度不達標，工裝、吊耳等隨意安裝；涂裝作業受到結構、舾裝和工藝的影響，分段階段無法達到完工狀態，跟蹤補涂的工作不到位，后續施工的工作量大，整體拉毛成本高、浪費大、環境差。

1.3 涂裝先行工作

上海船廠船舶有限公司（以下簡稱“上船”）遵循IHOP 精度制造的要求，結合自身實踐開展涂裝先行工作，在推進“建模2.0”過程中，采取了一系列工序前移舉措，力推中間產品（分段、總段）在搭載前達到舾裝完整、精度達標和油漆完工的狀態。涂裝的完整性可分階段實現，其中：不參與總組的，要求分段涂裝時達到油漆完工狀態；分段涂裝后需總組的，可在總段時做到完整，在總組時做好其他區域的涂層保護工作，并在總組結束之后使總組焊縫區域的舾裝件及涂裝完工。如果不選用分階段方式，可選擇在總組結束及合攏區域舾裝完整之后預留涂裝周期進行油漆的完工噴涂。

2 涂裝先行的意義和目的

2.1 涂裝先行的意義

為推動造船模式的創新和升級，革新生產組織模式，貫徹以“中間產品”為導向的建造策略，實現造船效率、質量和安全水平的提高，上船組織策劃了涂裝先行方案，將其作為推進IHOP精度制造的具體措施。其重要意義如下：

1) 提高生產效率，縮短建造周期；

2) 提高建造質量和建造安全水平；

3) 改善作業環境，降低勞動強度；

4) 降低成本，減少浪費(人工和材料)，提高效益；

5) 在提升造船能力的同時，提高船廠的設計能力、生產能力、人員管理能力和市場競爭力，提高我國在世界造船業的話語權，形成潛在的主導權。

2.2 涂裝先行的目的

以分段、總段為中間產品，實施殼、舾、涂有序同步生產，提高中間產品的完整性。在設計上強化各設計區域的綜合布置和總體協調，實現各級中間產品的完整三維模型出圖，做到三維設計交付與中間產品的六面體清單一一對應。編制中間產品殼、舾、涂同步生產作業指導書，規定殼、舾、涂生產銜接的條件和作業標準，提出完整性、精度、質量和安全等方面的基本要求。按照中間產品的類型將殼、舾、涂生產作業固定在某個區域和某個時間段內完成，實行作業區域定產品、定人員、定場地、定設備和定指標（安全、質量、進度、成本等）的定置管理，從而達到優化先行生產流程，提高先行分段、總段涂裝的完整性（見圖1），縮短造船周期，逐步實現IHOP 精度制造的工作目標。

圖1 實施涂裝先行的完整中間產品

3 涂裝先行方案的策劃與控制

3.1 涂裝先行方案策劃

涂裝先行方案策劃以優化生產作業流程為前提，以提高中間產品的完整性為目標，推行以分段、總段和托盤為中間產品的IHOP 完整性作業，建立全過程的標準作業流程。將殼、舾、涂等3 種作業類型的工作固化在生產流程中（見圖2），明確規定各區域、各工藝階段應完成的殼、舾、涂等3 種作業類型的具體工作，形成中間產品的完整性生產作業標準，強化涂裝先行工程管理體系（見圖3），提升計劃的指導性和科學性。

涂裝先行工作主要從設計管理、精度管理、現場生產管理和涂裝管理等4個方面，圍繞提升管理效能、縮短造船周期、降低造船成本、提高生產效率和采用新方法等目標展開，具體如下。

1) 設計管理：包括分段預舾裝先行優化清單制作、完整性檢查核實和影響涂裝破壞的熱工工作（管、鐵、電綜合評估）工序前移。

2) 精度管理：包括分段制作精度控制與管理、背燒與焊接保留管理、舾裝精度基準編制、合攏區域控制和涂裝保留工作管理培訓等。

3) 現場生產管理：包括分段完整性實施監控管理、分段腳手架及大梁位置管理控制、先行涂裝工作計劃與協調和工藝紀律管理等。

4) 涂裝管理：包括先行涂裝工藝施工方面分段的涂裝完整性優化、涂裝施工流程優化及其保護措施和局部涂層優化及其實施條件。

圖2 優化后的IHOP 總裝造船流程

圖3 涂裝先行工程管理體系

3.2 涂裝先行標準作業流程

在推進涂裝先行工作時，須按照設計策劃、現場準備、計劃安排、執行落實、反饋優化、檢查考核和總結提升等環節形成標準的流程（見圖4），具體工作如下：

1) 梳理設計資料，整理可前移的工序的清單，并在設計階段完成相關圖紙的制作；

2) 提供完整的六面體清單給生產部門，助力其對分段的完整性進行核查；

3) 修改涂裝工藝，進行技術交底，并跟蹤實施情況；

4) 梳理無法避免的油漆破壞區域（工藝孔、吊攀、定位馬板等），供精度管理部門制作圖紙和保留圖紙；

5) 通過計算制訂橫隔艙預總組方案，在減少油漆破壞的同時，提高搭載效率；

6) 根據施工部門的反饋，整理現場自行修改的內容，反饋設計優化圖紙閉環；

7) 建立宣傳和涂層保護制度；

8) 建立各專業/部門的檢查和考核制度。

3.3 涂裝先行過程控制

開展涂裝先行工作的關鍵在于策劃，重點在于涂層保護。過程控制是保證涂裝先行工作順利完成的關鍵，為落實涂裝先行工作，首先要求各部門必須遵循各項作業標準，其次要求制訂詳細、科學的生產計劃。同時，為保證各項工作切實落地，制訂相應的考核指標（見表1），明確具體的管理考核辦法。

圖4 涂裝先行標準作業流程

表1 涂裝先行推進考核指標

續表1

根據建模工作指標（見表2）考核某2500TEU 集裝箱船建造項目，在涂裝效率方面，其中H248 和H249 兩船的涂敷系數為2.1，涂裝單位面積消耗量為0.81，涂裝單位面積工時消耗量為0.55，均低于建模指導標準。對此，開展國內外先進企業涂裝效率指標的對標工作，學習先進技術和方法，尋找差距，使造船流程更加完善。

表2 涂裝效率指標

4 涂裝先行在2500TEU 集裝箱船建造項目中的試行

4.1 確定涂裝先行試行方案

根據策劃對中間產品完工狀態的描述，結合分段建造和搭載計劃的要求，對上述2500TEU 集裝箱船建造項目進行分析，其中的H247 輪分段已處于生產建造階段，而H248 輪和H249 輪的分段建造尚未開工，設計圖紙正在進行優化修改，因此選定H248 輪第三大艙（見圖5）和H249 輪第三大艙、第四大艙作為涂裝先行的試行對象，涉及的橫隔艙和內旁板共計33 個分段，由設計部和精度部落實工藝圖紙，模塊部落實舾裝件的準備工作，生管部落實詳細的工程計劃，搭載部、安保部、質保部和總裝部落實宣傳教育、保護方案策劃等工作，以確保上述區域涂裝先行順利實施。

4.2 涂裝先行工作的亮點和不足

在試行涂裝先行過程中，各部門積極參與、主動出擊，取得了較好的成效（見圖6），總結如下：

1) 提升了設計圖紙的質量和管理水平。公司發展的關鍵在于技術，成長的核心在于管理。在開展涂裝先行工作時，無法忽視對設計管理工作的優化，如六面體清單管理、設計各專業的協調推進與平衡、工序前移管理、涂裝保留管理和精度管理等。同時，通過吊盤加強標準化、分段詳細組立流程（Detail Assembly Procedure, DAP）圖紙標準化和工具工裝專業化等措施，保證涂裝先行成功實施。

2) 提升了涂裝先行區域的質量管理水平。通過責任到人，責任到區域，工程分解與責任人相結合，形成從設計、物資到生產的全程跟蹤管理，有效提高發現問題、解決問題的效率。

3) 提升了員工的責任意識、管理意識和保護意識等。首先是5S 管理意識，“工完、料凈和場地清”是無法滿足涂裝先行的要求的，必須保證垃圾隨產隨收，甚至是在涂裝先行區域不產生垃圾才是追求的目標。其次是涂層保護意識，在正常情況下，交驗意見隨看、隨寫是習慣，但在涂裝先行區域，有意識地避免劃傷、擦傷和污染是對員工日常習慣的要求。

圖5 H248 輪涂裝先行環段

4) 如表3 所示，從材料、工時和周期耗用等方面對H247 輪三大艙（未實施涂裝先行）和H248 輪三大艙（實施涂裝先行）的經濟性進行對比。在此基礎上再計入動能損耗，核算得出涂裝先行試行區域實際節省費用約為23 萬元，這其中并未包含縮短建造周期、提高關鍵資源（船臺、碼頭和吊車等）利用率等產生的成本，預計計算這些項目之后節約成本可達近百萬元。

圖6 涂裝先行工作各階段狀態

同時，涂裝先行工作的不足之處主要表現為：涂裝先行工作的策劃和實施范圍受各種工藝及條件的限制，無法全船推廣；合攏縫、涂裝保留區域的油漆色差明顯，分段階段噴涂的油漆與合攏之后噴涂的油漆無法達到微色差或無色差；分段建造精度不能完全達標，這是限制涂裝先行推進的主因之一，相比之下提高建造精度，推行全船無余量建造勢在必行。

表3 H247 輪與H248 輪經濟性對比

5 結 語

通過在2500TEU 集裝箱船建造項目中試行涂裝先行方案可知，該方案效果明顯，實現了諸多項目的工序前移，改善了工作環境和條件，提高了中間產品的完整性，縮短了船舶建造周期，節省了企業關鍵資源，提高了資源利用率，在成本控制方面取得了一定的成效。

涂裝先行對涂層保護和防污染工作的要求很高，后續可對涂層保護工裝進行研究，降低保護工作的難度和成本，提高推廣的可行性。目前油漆性能會受到施工間隔期（分段階段做底漆，碼頭階段拉毛完整，間隔期為3～5 個月）及后續拉毛質量的影響，致使涂裝質量控制方面還存在瑕疵，隨著涂裝先行工作的推進，可大幅提升高性能油漆的使用率，對貨艙高強度油漆（間隔期短、涂層數量少）的推廣非常有利。