船体结构生产设计理念构建研究

杨海燕

0 引言

船舶设计是一个非常复杂的系统工程，大致分为合同设计、详细设计和生产设计3个阶段。每个阶段各有其不同的工作特点和要求，同时每个阶段之间又有着很强的关联性和继承性。因此，本文将对船体结构生产设计的思路和特点进行重点阐述。

生产设计阶段就是在全部技术状态已经确定的基础上，解决“怎样造船”的一个阶段，包括进行产品建造所需的、以现场为中心的所有技术文件的设计。船体结构就是我们常说的“船壳”，船体结构生产设计就是进行“船壳”建造所需要的技术文件设计。船体结构生产设计的宗旨是以现场为中心，包括设计、工艺、管理3个体系，以提高生产效率、降低建造成本、提高产品质量为目标。因此，船体结构生产设计的理念可以概括为“一个中心、三个体系、三个目的”。

船体结构生产设计的下一道工序就是现场建造，其目的就是服务于现场。只有对现场建造和管理最有利的设计才是最好的设计，所以，船体结构生产设计要“以现场为中心”，根据现场的建造特点和要求来不断地进行优化、更新。首先要按照详细设计产品质量要求设计施工图纸，使船舶建造在图面上完成一次建造过程的模拟，使建造者操作简单化，技能要求普遍化、统一化，从而提高生产效率和产品质量；同时，按照合理的工艺流程、工厂的设备能力和施工特点进行工艺设计；此外，设计的本身还需要一个合理的管理以提高设计的效率和质量，大致归纳为设计人员的管理、设计过程的管理以及目标管理。只有很好地贯彻了“一个中心”，统一了“三个体系”，才能提高生产效率、降低建造成本、提高产品质量，使工厂充分占据时间、经济、声誉上的优势，从而最终占据市场优势。

1 生产设计理念分析

要分析生产设计理念需要从船体结构生产设计的主要内容开始分析。船体建造工作量一般约占船舶建造总工程量的一半。它属于多工种的综合性作业，与其他专业的关系非常密切，也是其他专业的基础。因此，充分做好船体建造施工前的准备，搞好船体结构生产设计，是实现“三个目的”的重要途径。船体结构生产设计的工作范围是根据已经确认的详细设计，结合工厂施工的具体条件，编制出建造方针、施工要领以及工艺阶段，并绘制出工作图表等生产信息文件，做到工人拿到图纸就知道干什么和怎样干，管理人员知道在造船过程中的各个阶段如何管理，使设计真正起到组织生产和管理生产的作用。船舶结构生产设计的主要内容可归纳为4个方面，即船体结构生产设计的事先准备、施工图的设计、工程辅助作业的设计及管理图表的编制。

1.1 船体结构生产设计的事先准备

1.1.1 建造方针的确定

分段划分的确定。全船分段划分按艉部、机舱、货舱、艏部以及上层建筑5个区域进行；分段的划分按照工厂的起重能力、运输条件、加工条件、预装要求以及结构特征等方面综合考虑；还要根据分段吊装的程序来设计全船具体的分段接缝位置和接头要求。

分段建造要领的确定，包括胎架设置要求、部件组立要求、分段组立要求及总组组立要求等等。

船台（坞） 建造方案的确定，包括确定分段（总段） 在船台（坞） 的吊装顺序，并设计全船分段（总段）吊装要领。

根据预舾装方案，设计分段预装和单元预装的结构要领。

确定焊接的主要方法和方式，绘制主板坡口布置图。

确定精度管理方案，绘制精度布置图，包括全船余量、收缩量的分布原则和切割补偿量的加放原则。

1.1.2 全船结构理论线的确定

在船体结构生产设计初期，应先将全船的结构理论线确定下来，以免不同的分段在对接处出现结构理论线相反而导致结构错位的现象。

1.1.3 合同设计和详细设计要求的提出

船型必须满足结构工艺性的要求，如艉部艉轴架附近的线型；同时船体结构也必须满足结构工艺性的要求，避免结构走向出现过于狭窄的地方。在确定分段划分的时候对详细设计的某些主要板缝（如外板、甲板、纵舱壁等）布置提出合理的调整要求，会给生产设计带来诸多便利。尤其是要考虑与其他专业的预先协调，包括预装项目和预装时间的确定、管子开孔的控制、结构风管的考虑等等。

1.2 施工图的设计

目前应用Tribon系统完成的施工图，主要包括结构图、套料图和加工图3大块。

1.2.1 结构图

结构图包括外板展开图、平面图、纵剖面图、横剖面图、局部剖面图及节点详图；应准确无误地反映各种相关的结构内容、连接方式，以及其他专业提出的结构加强，并标注结构的主要尺寸；结构本身的切角或通焊孔、流水孔、透气孔和止漏孔应反映出来，注意勿开错；结构图的各视图中构件理论线方向要标注好；焊接方法、规格、边缘坡口形式、板厚差过度等要表示清楚；施工中的临时工艺孔要反映清楚；永久性吊环要反映清楚；各种开孔表示清楚；余量、收缩量、切割补偿量表示清楚；组立流向、零件编码表示清楚。

1.2.2 套料图

套料图应有与结构图对应的零件编号、组立流向、加工流向、坡口信息及必要的尺寸标注等。

1.2.3 加工图

加工图主要包括板材加工图和型材加工图。

1.3 工程辅助作业的设计

将辅助性作业纳入生产设计，是生产设计的一大特点。造船工艺复杂，辅助性作业很多，在整个造船生产周期中，辅助性作业占据了一定的位置。如果对这些辅助性作业做一些设计上的周密考虑以及安排，将会大大缩短造船周期，提高生产效率。

1.3.1 永久性吊环及其加强设计

永久性吊环也称不拆吊环，其布置原则是从场所考虑一般是在仰视的位置以及狭窄的位置，如甲板的下表面以及双层底内，因为这些位置装了吊环以后，吊环不好拆卸；从美观上一般应考虑安装在不显眼的位置以及封闭的位置，如绝缘层之内或结构密集处；从实用上尽量考虑把吊环设计的美观、光滑以利于保留；从综合布置上应避免与其他系统碰撞；从船的使用性能上应考虑是否影响货物装载等。船体分段为了吊运时加强分段刚性或局部强度所装的加强材，施工后一般要拆除，但是为了减少二次作业，在结构设计时就把分段吊运时的刚性尽可能考虑进去，这就是永久性加强。在有必要时还会对分段做临时性加强。

1.3.2 脚手架的架设

脚手架的架设是一项艰巨的工程，因此可以利用生产设计的有利特点，通过周密设计，找准有利时机进行安装，从而使脚手架的架设作业处于最佳的位置和施工阶段。

1.3.3 其他设计

其他设计包括临时扶手栏杆、梯子等的设计及永久性和临时性脚手架板眼的设计等等。

1.4 管理图表的编制

管理图表的编制包括工艺项目表、按工艺阶段编制的工时定额表、报验项目表、分段重量重心统计表、密性实验图表、无损探伤位置图和拍片数量等。

从船体结构生产设计的主要内容可以得出，施工图的设计与工艺设计是密不可分的，二者是交叉进行的。施工图要尽可能多的融入工艺信息、考虑工艺信息文件，而工艺设计是为施工服务的，是以施工图为基础的，是施工图的补充和深化，二者相辅相成不可分割。例如分段划分的确定、分段建造要领的确定、船台（坞）建造方案的确定、精度管理方案、永久性吊环及其加强设计、永久性和临时性脚手架板眼的设计等都是工艺方面的设计，而这些都是施工图设计需要参照的技术文件和需要考虑的技术问题。

2 船体结构生产设计管理

船体结构生产设计是船装、机装、电装生产设计的基础和依据，而船装、机装、电装生产设计最终又必须要与船体结构生产设计协调一致。因此船体结构生产设计在整个生产设计中占有重要位置，船体结构生产设计的管理不仅仅是生产设计图表的质量管理，其中更蕴涵着对生产设计人员的素质管理以及生产设计成本效益的管理，这正是“融设计、工艺、管理为一体”，即将人员的管理、设计过程管理和目标管理这三个体系统一起来。

2.1 人员的管理

人员的管理要制订岗位责任制，使各层领导、主管、图纸校对人员、图纸设计人员的岗位责任明确化；建立思想保障体系，加强员工成本教育，增强员工的质量意识和责任心，培养员工的奉献精神；加强基础知识学习，组织员工进行船舶基本知识、绘图知识、外语和计算机知识及新技术、新工艺、新规范的培训。

2.2 设计过程的管理

2.2.1 质量管理

质量管理要从以下几方面着手，即图纸的完整性、准确性、安全性及工艺合理性；质量信息反馈和事故处理的及时性；设计周期和成本的控制；检验体系的执行程度，包括自检、校对、标检、审核、审定、会签。

2.2.2 标准体系

标准体系即制订标准工作程序和指导文件，使设计按照统一的标准进行，如国际标准、规范、规则，国家标准、行业标准、企业标准，产品的建造合同、技术协议书、设计方针书等。

2.3 目标管理

2.3.1 计划管理

计划管理包括小日程计划的制订、实施、控制和修改；科室节点计划的实施、监控、反馈；个人出图计划及设计任务的制订、安排、督促、调整；人员培训计划的制订、实施、控制；标准编写计划的制订、实施、控制等。

2.3.2 物料管理

物料管理包括结构优化、合理选材；精心排板、整体套料；减少设计错误和现场返工等。

2.3.3 工时管理

工时管理包括利用电脑软件技术（例如Tribon系统）缩短设计和放样周期；利用标准、母船资料减少设计、校对工时；建立标准的工时管理制度等。

人员的管理是基础，设计过程的管理和目标管理是手段。高效率、高质量的设计离不开科学的管理，只有抓好以上三个方面的管理，具有高素质的技术团队和针对性的管理手段，才能使船体结构生产设计处于领先水平。

3 结束语

船体结构生产设计的总体思路是让设计、工艺、管理紧紧围绕“现场”这一中心而紧密结合在一起，通过进行人员管理、质量管理、和目标管理，最终实现提高生产效率、降低建造成本、提高产品质量的目的。

[1]杨海燕.船舶前期开发设计理念[J].科技传播,2014(8)：81-82.

[2]董爱平,贾世明.关于船体结构的生产设计与详细设计[J].造船技术,1996(6)：18-22+47.

[3]夏小浩.船体结构详细设计的生产工艺性问题探讨[J].中国水运(下半月),2014(1)：8-9.

[4]康友平.生产导向的船体结构设计[J].广船科技,2008(2)：7-9.