船舶上層建筑完整性設計建造工藝

許 江， 儲年生， 袁 歡， 辛 露

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

0 引 言

船舶上層建筑完整性建造概念隨著現(xiàn)代化造船理念的形成而逐步產生。2003年，上海外高橋造船有限公司在10.8萬t油船上率先采用完整性整體吊裝，開啟船舶上層建筑整體建造之路。此后國內大中型船廠紛紛效仿，按照工序前移的現(xiàn)代造船指導思想，上層建筑在平地完整總組，并完成管舾電及內裝的施工再整體吊裝，大幅縮短建造周期[1]。

上層建筑的完整性水平在相當程度上決定造船的綜合效率與水平。中國船舶集團有限公司船舶海工部(集團建模辦)牽頭組織，基于上海外高橋造船海洋工程有限公司的成功實踐，按照建模2.0的指導思想，對船舶上層建筑完整性設計建造進行認真總結和研究，尤其是針對各船廠基于自身設備設施能力進行有差異的實施，提供實施路徑和方法，構建從上層建筑完整性目標標準、生產設計策劃到具體組織實施、檢驗及評估的完整的設計建造體系和完善的管理運行機制[2]。

1 完整性標準

建造的完整性，首先來源于設計的完整性。船舶上層建筑設計建模的完整性應滿足設計、制造、管理一體化綜合數(shù)字設計和殼舾涂一體化精度制造的總體要求，根據(jù)詳細設計的二維圖紙或三維模型，進行包括船體、工法、鐵舾、內裝、電氣、管系、暖通空調在內的各專業(yè)模型設計[3]。按照效率優(yōu)先原則，建造各專業(yè)必須進行完整性建模(尺寸較小的標準件和其他散件除外)。各階段建模內容如表1所示。

表1 船舶上層建筑各階段建模一覽表

根據(jù)建造階段劃分和建造方針，按照專業(yè)化制造、安裝工序前移并分階段完整的原則，從生產和物資采購集配的實際需求出發(fā)編制圖紙、托盤目錄，并相應下發(fā)圖紙托盤表。要求每個居住艙室和工作艙室繪制六面圖，作為艙室完工的完整性檢驗依據(jù)。

完成全部結構、舾裝、內裝及涂裝作業(yè)，并完成相關試驗、檢驗工作，結果符合對應技術規(guī)范要求，使上層建筑中間產品完整交付搭載，無須進行任何內部施工作業(yè)即可進入設備系統(tǒng)調試試航，實現(xiàn)“三通一測”。“通水”是指所有管路結構、密性及暢通試驗結束；“通電”是指所有電纜敷設結束，照明完成調試，所有設備滿足通電調試條件；“通風”是指風機可通電調試，空調系統(tǒng)結構、密性試驗結束；“一測”是指所有設備測量絕緣電阻完成。

2 完整性策劃

根據(jù)目前各船廠資源配置的現(xiàn)狀，船舶上層建筑建造方式主要有如下3種：

(1)異地制造、整體吊裝。將上層建筑作為獨立的中間產品，從企業(yè)的造船主流程中剝離出來，委托給專業(yè)化的制造廠商(或子公司)，實行異地生產、完整性交付，然后進入船塢或碼頭搭載。

(2)本廠制造、整體吊裝。利用企業(yè)的生產場地和設施資源，將上層建筑從企業(yè)的造船主流程中剝離出來，除船體下料加工外，組織上層建筑專業(yè)化生產，直至完整性交付，然后進入船塢或碼頭搭載。

(3)總段吊裝、分步舾裝。受制于企業(yè)自身條件限制，上層建筑制造仍納入企業(yè)造船主流程，利用自身場地、生產設施、人力等資源組織建造，在船臺/船塢進行總段順序搭載和分步完整性舾裝。

針對不同的上層建筑建造方式，企業(yè)應對造船主流程、作業(yè)流程、物流路線進行優(yōu)化再造；但無論何種建造方式，其完整性要求與標準是不變的，都應參照完整性標準和評估方法對設計、建造完整性進行管理和評估。

對有條件采用浮式起重機(簡稱浮吊)進行塢內搭載或下水碼頭搭載的船廠，應盡可能考慮上層建筑整體建造。在船臺/船塢搭載起吊能力不足時，應根據(jù)實際起吊能力，對重量進行結構調整或舾裝量調整。結構調整，主要是調整總段劃分，改變總段數(shù)量、減少單個總段重量。舾裝量調整，主要是通過減少舾裝量(如家具、壁板、敷料、絕緣等緩裝)，甚至大型舾裝件在搭載后安裝，但應盡可能保證羅經甲板、駕駛甲板舾裝完整性。

3 完整性建造

船舶上層建筑總組搭載流水線作業(yè)方式如圖1所示。總組流水線由若干工位順序構成，設有Y1和Y2預總組工位和A、B、C、D、E、F、G等若干搭載和舾裝工位。每個工位完成一部分相對固定的施工作業(yè)，如Y1工位完成902+903+904的結構裝焊和舾裝件安裝，從A工位開始進入流水線施工作業(yè)；作業(yè)完成，由最前端工位開始，用平板運輸車將總段移動至下一個工位繼續(xù)作業(yè)，逐個往前移，直至總段完工，最后運出流水線。

圖1 上層建筑搭載流水線作業(yè)示例

船舶上層建筑中間產品建造流程如圖2所示，按照柔性原則，以分段建造、總組和總舾的順序進行場地定置化規(guī)劃，在條件允許的情況下應盡可能打造上層建筑建造專用生產流水線。

圖2 上層建筑中間產品建造流程

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4 完整性評估及持續(xù)改進

船舶上層建筑中間產品完整性交付評估可參照文獻[4]。各造船企業(yè)根據(jù)自身完整性策劃制訂的完整性水平，按照施工專業(yè)編制點檢表，在完工交付時作出完整性評估，并不斷改善提高。對于不同能力策劃的完整性，搭載結合面的范圍界定原則為：(1)總段最下一層艙室的內裝和絕緣，在搭載后施工；(2)總段的涂裝保留分界線為大接縫以上1.5 m，在搭載后施工；(3)主干電纜的預留、捆扎、掛起，在搭載后進行機艙和貨艙區(qū)域敷設。

5 結 語

通過船舶上層建筑完整性設計建造工藝技術的應用，可明顯減少舾裝時間和搭載后期的返工，縮短建造周期，實現(xiàn)更加有效的節(jié)拍性均衡生產。設計分工應與上層建筑的建造方式相適應，將策劃、結構、舾裝、管裝、電裝、暖通空調、內裝等專業(yè)相對集中，強化專業(yè)協(xié)調，成立獨立的上層建筑辦公室或項目組，專門進行上層建筑的專業(yè)化、標準化設計，形成自成體系的船舶產品設計(Ship Product Design，SPD)、出圖施工標準，并持續(xù)進行上層建筑中間產品的設計工藝優(yōu)化。此外，可通過嚴格焊接控制和嚴肅工藝紀律，并借助激光復合焊接等先進技術持續(xù)改善上層建筑變形，適時引入玻璃鋼等新材料代用，同時改變傳統(tǒng)內裝設計風格，引入現(xiàn)代船舶以人為本的設計理念。