船舶上层建筑完整性设计建造工艺

许 江， 储年生， 袁 欢， 辛 露

(上海外高桥造船有限公司，上海 200137)

0 引 言

船舶上层建筑完整性建造概念随着现代化造船理念的形成而逐步产生。2003年，上海外高桥造船有限公司在10.8万t油船上率先采用完整性整体吊装，开启船舶上层建筑整体建造之路。此后国内大中型船厂纷纷效仿，按照工序前移的现代造船指导思想，上层建筑在平地完整总组，并完成管舾电及内装的施工再整体吊装，大幅缩短建造周期[1]。

上层建筑的完整性水平在相当程度上决定造船的综合效率与水平。中国船舶集团有限公司船舶海工部(集团建模办)牵头组织，基于上海外高桥造船海洋工程有限公司的成功实践，按照建模2.0的指导思想，对船舶上层建筑完整性设计建造进行认真总结和研究，尤其是针对各船厂基于自身设备设施能力进行有差异的实施，提供实施路径和方法，构建从上层建筑完整性目标标准、生产设计策划到具体组织实施、检验及评估的完整的设计建造体系和完善的管理运行机制[2]。

1 完整性标准

建造的完整性，首先来源于设计的完整性。船舶上层建筑设计建模的完整性应满足设计、制造、管理一体化综合数字设计和壳舾涂一体化精度制造的总体要求，根据详细设计的二维图纸或三维模型，进行包括船体、工法、铁舾、内装、电气、管系、暖通空调在内的各专业模型设计[3]。按照效率优先原则，建造各专业必须进行完整性建模(尺寸较小的标准件和其他散件除外)。各阶段建模内容如表1所示。

表1 船舶上层建筑各阶段建模一览表

根据建造阶段划分和建造方针，按照专业化制造、安装工序前移并分阶段完整的原则，从生产和物资采购集配的实际需求出发编制图纸、托盘目录，并相应下发图纸托盘表。要求每个居住舱室和工作舱室绘制六面图，作为舱室完工的完整性检验依据。

完成全部结构、舾装、内装及涂装作业，并完成相关试验、检验工作，结果符合对应技术规范要求，使上层建筑中间产品完整交付搭载，无须进行任何内部施工作业即可进入设备系统调试试航，实现“三通一测”。“通水”是指所有管路结构、密性及畅通试验结束；“通电”是指所有电缆敷设结束，照明完成调试，所有设备满足通电调试条件；“通风”是指风机可通电调试，空调系统结构、密性试验结束；“一测”是指所有设备测量绝缘电阻完成。

2 完整性策划

根据目前各船厂资源配置的现状，船舶上层建筑建造方式主要有如下3种：

(1)异地制造、整体吊装。将上层建筑作为独立的中间产品，从企业的造船主流程中剥离出来，委托给专业化的制造厂商(或子公司)，实行异地生产、完整性交付，然后进入船坞或码头搭载。

(2)本厂制造、整体吊装。利用企业的生产场地和设施资源，将上层建筑从企业的造船主流程中剥离出来，除船体下料加工外，组织上层建筑专业化生产，直至完整性交付，然后进入船坞或码头搭载。

(3)总段吊装、分步舾装。受制于企业自身条件限制，上层建筑制造仍纳入企业造船主流程，利用自身场地、生产设施、人力等资源组织建造，在船台/船坞进行总段顺序搭载和分步完整性舾装。

针对不同的上层建筑建造方式，企业应对造船主流程、作业流程、物流路线进行优化再造；但无论何种建造方式，其完整性要求与标准是不变的，都应参照完整性标准和评估方法对设计、建造完整性进行管理和评估。

对有条件采用浮式起重机(简称浮吊)进行坞内搭载或下水码头搭载的船厂，应尽可能考虑上层建筑整体建造。在船台/船坞搭载起吊能力不足时，应根据实际起吊能力，对重量进行结构调整或舾装量调整。结构调整，主要是调整总段划分，改变总段数量、减少单个总段重量。舾装量调整，主要是通过减少舾装量(如家具、壁板、敷料、绝缘等缓装)，甚至大型舾装件在搭载后安装，但应尽可能保证罗经甲板、驾驶甲板舾装完整性。

3 完整性建造

船舶上层建筑总组搭载流水线作业方式如图1所示。总组流水线由若干工位顺序构成，设有Y1和Y2预总组工位和A、B、C、D、E、F、G等若干搭载和舾装工位。每个工位完成一部分相对固定的施工作业，如Y1工位完成902+903+904的结构装焊和舾装件安装，从A工位开始进入流水线施工作业；作业完成，由最前端工位开始，用平板运输车将总段移动至下一个工位继续作业，逐个往前移，直至总段完工，最后运出流水线。

图1 上层建筑搭载流水线作业示例

船舶上层建筑中间产品建造流程如图2所示，按照柔性原则，以分段建造、总组和总舾的顺序进行场地定置化规划，在条件允许的情况下应尽可能打造上层建筑建造专用生产流水线。

图2 上层建筑中间产品建造流程

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4 完整性评估及持续改进

船舶上层建筑中间产品完整性交付评估可参照文献[4]。各造船企业根据自身完整性策划制订的完整性水平，按照施工专业编制点检表，在完工交付时作出完整性评估，并不断改善提高。对于不同能力策划的完整性，搭载结合面的范围界定原则为：(1)总段最下一层舱室的内装和绝缘，在搭载后施工；(2)总段的涂装保留分界线为大接缝以上1.5 m，在搭载后施工；(3)主干电缆的预留、捆扎、挂起，在搭载后进行机舱和货舱区域敷设。

5 结 语

通过船舶上层建筑完整性设计建造工艺技术的应用，可明显减少舾装时间和搭载后期的返工，缩短建造周期，实现更加有效的节拍性均衡生产。设计分工应与上层建筑的建造方式相适应，将策划、结构、舾装、管装、电装、暖通空调、内装等专业相对集中，强化专业协调，成立独立的上层建筑办公室或项目组，专门进行上层建筑的专业化、标准化设计，形成自成体系的船舶产品设计(Ship Product Design，SPD)、出图施工标准，并持续进行上层建筑中间产品的设计工艺优化。此外，可通过严格焊接控制和严肃工艺纪律，并借助激光复合焊接等先进技术持续改善上层建筑变形，适时引入玻璃钢等新材料代用，同时改变传统内装设计风格，引入现代船舶以人为本的设计理念。