船舶区域化建造技术关键问题分析

陈 鹤， 石 勇

(1.大连辽南船厂， 辽宁 大连116041； 2.海军驻大连地区军代表室， 辽宁 大连116041)



船舶区域化建造技术关键问题分析

陈 鹤1， 石 勇2

(1.大连辽南船厂， 辽宁 大连116041； 2.海军驻大连地区军代表室， 辽宁 大连116041)

为了帮助船厂更好地适应区域建造技术，促进区域化造船的广泛应用，结合区域化造船的特点，分析梳理在区域化建造实施过程中遇到的设计、订货、生产和质量控制等方面问题，深入研究问题产生的原因和解决措施，对后续船舶区域化建造提出改进建议。

船舶；区域建造；造船

1 船舶区域化建造的技术发展

造船技术的进步在于合理地分解与组合复杂的造船活动，使得先进的制造技术能有效地发挥作用。造船技术的发展主要有5个阶段，如图1所示。我国从20世纪80年代开始尝试区域化造船，目前，大部分船厂已开展区域化建造工作。与传统按照船体-设备-管路-电缆等专业依次开展施工的造船模式不同，区域化造船是将船舶建造在时间上分成若干阶段，在空间上分成若干区域，并行开展船体建造和舾装工作[1]。区域化造船具有2个显著特点：一是设计、生产与管理一体化，在产品生产设计阶段，对建造流程、工序安排、物料配给、场地划分等进行总体规划，将图纸按照生产阶段和区域进行编排；二是“壳、舾、涂”一体化，针对每个中间产品(区域)，并行开展船体、舾装和涂装施工，形成相对完整的中间产品，减少坞内舾装周期。由于区域造船过程中，三维设计技术、分组技术以及精度控制技术的应用，不仅生产效率显著提高，而且由于舾装工作提前至分段建造阶段以及工作环境条件的明显改善，施工质量得到大幅提升。

2 船舶区域化建造遇到的关键问题

我国船舶区域化建造起步较晚，由于技术条件、工装设施、所建船舶种类等差异化，各家船厂的区域化建造水平发展不均。在生产过程中，各家船厂都不同程度地遇到一些问题，阻碍了区域化造船技术的快速发展。

图1 造船技术发展走势图

2.1 传统设计供图模式与区域化造船不相适应[2]

目前，船舶的设计一般由设计院所承担，建造则由船厂承担，在设计上一般沿用传统模式，设计输出的仍是二维图纸，图纸到厂后，船厂还需进行三维设计建模、区域划分、总体布置优化及干涉检查，并将设计图纸转化成区域造船托盘编码图纸。船厂进行的二次生产设计不仅耗费大量的人力物力，且增加了建造周期。船舶从研制任务下达到开工建造往往时间较短，一般边设计边建造，导致建造已经开始，但设计图纸不能完全到厂，且图纸按照先船体结构后系统设备的顺序到厂，导致船体分段结构已建造完成，但系统设备图纸还未到齐，部分预舾装工作无法进行，只能在中组或总组阶段安装，不仅安装、焊接等施工环境较差，而且破坏了分段油漆的完整性，修补工作量大增，影响了分段建造的进度和质量。随着区域造船技术的发展，对设计、建造与生产管理一体化的要求越来越高，应逐步开展设计所与船厂联合设计工作，即在设计阶段就应融入生产工艺、生产计划与生产管理信息，开展区域化设计与供图，实现设计与生产的无缝对接。

2.2 部分设备生产订货周期长无法与区域化舾装同步

造成生产订货周期长的原因主要有2个方面：一是设备复杂，生产周期长，对于部分大型设备生产周期远远长于船体建造周期，如某型船主机生产周期为14个月，而船体大合龙前的施工周期一般只有8个月，只能在大合龙后通过增加可拆板进行安装；二是由于设备生产与总体建造同时开展，若生产过程中出现技术或质量问题，就会导致产品不能按期交付，从而影响总体建造进度，对于新型设备表现较为突出。设备不能按期到厂，还会影响该设备安装通道上的其他设备不能按计划安装，导致坞内设备安装工作量激增，显著降低了区域造船的效率。因此，在区域化造船模式下，设计过程中应尽量选用通用化、市场化的设备或标准件，实现批量订货，对于专用设备，应尽可能地提早确定技术状态并组织开展订货工作。

2.3 部分系统、设备区域化安装技术瓶颈有待突破

一些系统设备由于安装精度较高或分布在全船范围内无法分解到区域安装，使得全船不能完全实现区域建造，主要有3类：一类是安装定位与全船中心线密切相关的系统设备，如推进系统、导航系统等；另一类是分布范围跨越多个总段无法分解的系统设备，如全船主干电缆、主轴等；还有一类是保养要求高，船台场地无法满足的系统设备，如惯性导航仪等高精度电子设备。上述系统设备在船体大合龙前只能进行部分支架、管卡和电缆拖架等铁舾件的安装，而主体安装工作需在船体大合龙后开展。以推进系统为例，主要安装工作包括：主机及齿轮箱基座、轴承基座、尾轴管及尾轴支架安装与焊接，主机和齿轮箱等设备安装，轴系照光、镗孔、安装等工作，考虑部分工作可以并行开展，施工总周期也要3～4个月，占全部建造周期的1/8，明显降低了区域造船的效率。

2.4 加强精度控制技术研究与数据库建设[3]

精度控制技术是对船体变形量进行测量、统计和分析，通过优化焊接顺序、增加反变形量等手段实

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现对船体焊接变形的精确控制，保证船体建造精度，为内部舾装提供基准。目前，船舶的区域建造过程中，已逐步采用了精度控制技术，在生产准备阶段，建立精度控制方案，明确网络线坐标、余量与补偿量加放方式以及各阶段的精度控制内容。在生产过程中，利用激光经纬仪和全站仪等激光测量技术代替传统的水管、线锤和卷尺，开展船舶建造尺寸的精确测量。但由于起步较晚，对于焊接收缩量、焊接变形补偿量等经验数据的积累不够，一是缺少完善的结构切割、装配、焊接变形和余量统计数据库，对于平直分段变形及补偿量统计较准，而对于线形曲率大、结构复杂分段统计数据误差较大；二是对船体结构建造精度控制研究较多，对于舾装件、管路安装的精度控制方面研究较少。后续工作中，应加强不同船型结构焊接变形规律研究，加强建造过程中的数据收集、分析与整理，建立建造精度控制数据库，逐步提高船体建造精度与控制能力。

2.5 区域内交叉作业之间影响较大

交叉作业影响主要表现在部分舾装件遮盖结构焊缝，影响合龙口部位的结构密性试验的检查，部分舾装件影响合龙后基座焊接，不同专业间管路、设备的干涉，不同工种间作业空间的干扰等。分析原因，除了与船舶内空间小、设备系统多有关，还与目前区域施工工艺要求不细和生产计划不细有关。目前，工厂使用的工艺一般按专业编制，缺少区域内不同专业施工的总体要求及相互间的协同要求等，而且生产计划没有细化到区域内部，区域内部施工还是以调度施工为主，受生产组织人员的人为影响较大。所以，在以后的工作中，应开展区域化施工工艺要求的编制，细化区域内生产计划组织，开工前应开展施工全过程推演或开展计算机模拟建造。

2.6 区域化建造质量监督能力不足

随着，越来越多的船厂采用区域造船技术，船舶的生产设计、生产组织、质量要求等方面发生了较大的变化，传统的质量监督模式越来越不能适应新的建造要求[4]。一是传统按船体、动力、电气等专业划分模式进行独立验收，已不能全面检查“中间产品”质量，应建立以“中间产品”为导向的质量监督模式，按照建造流程设立检查点和检查内容清单，相关专业联合开展质量检查，全面控制产品转序前质量状态。二是对于新型高精度测量、分析设备的掌握不够。目前，现场质量检验大部分使用传统检查工具和方法，对于先进的光学、计算机等自动化、数字化检验和分析手段使用和掌握不够，验收效率低。三是质量检查人员数量和综合能力不足。随着造船速度和生产节奏加快，对质量检查人员的素质和能力提出了更高要求，不仅要求一专多能，而且要提高对产品实现全过程质量监督的能力。

3 结束语

区域化造船与传统造船模式发生了重大变革，要求工厂开展深化三维生产设计、精细组织生产、改进工艺工装设施等工作以适应区域化建造需要。在技术方面，随着工作深入，区域化建造技术必将向着设计与建造一体化、计算机虚拟建造以及模块化建造的方向发展。在质量监督方面，除对产品最终实物质量进行验收把关以外，在产品实现过程中，还应结合区域建造特点，着重对三维生产设计、总体建造方案、建造精度等方面进行质量控制。

[1] 陈炜,黄若波.造船区域舾装技术综述[J].造船技术，2009,6:5-7.

[2] 王珺，林超友.《舰船通用规范》9组有关区域造船模式适应性分析[J].船舶标准化工程师，2010,5:36-39.

[3] 唐汉帆.区域造船精度控制标准体系研究[J].舰船标准化工程师,2002,1:24-28.

[4] 王晓亮,陈大圣.区域造船模式下舰船建造质量管理长效机制的思考[C]//中国国防科技质量与可靠性高峰论坛，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

陈 鹤(1982-)，女，本科，主要从事船舶建造工艺设计专业

1000-3878(2017)02-0010-02

U673

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