謝登旺， 謝文利， 林 萍， 邢東超， 李大千

(1.上海交通大學, 上海 200240； 2.上海船廠船舶有限公司， 上海 202164)

以總段為中間產(chǎn)品的現(xiàn)代造船模式

謝登旺1,2， 謝文利2， 林 萍2， 邢東超2， 李大千2

(1.上海交通大學, 上海 200240； 2.上海船廠船舶有限公司， 上海 202164)

研究以總段作為中間產(chǎn)品，改進先行分段制造、預總組、單元制作、總段建造等生產(chǎn)工藝流程，以達到提高總段和下水完整性，壓縮船臺、船塢周期的目的。

造船；流程優(yōu)化；中間產(chǎn)品；總段

0 引 言

受全球經(jīng)濟復蘇乏力、海運貿(mào)易量低速增長、新增運力陸續(xù)釋放等因素影響，未來幾年全球造船市場供需矛盾仍然十分突出。在這種形勢下，抓內(nèi)部管理、抓效率提升是船企生存的有效改進措施。

2015年5月《中國制造2025》發(fā)布，該書明確以提質(zhì)增效為中心，以新一代信息技術(shù)與制造業(yè)相融合為主線，以智能制造為方向，全面促進制造型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。為切實貫徹《中國制造2025》，船舶工業(yè)以創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放和共享發(fā)展為理念，以“現(xiàn)代造船模式2.0” (簡稱“建模2.0”)為具體實踐，積極推進先進制造技術(shù)與信息互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在船舶建造中的應用，促進精益管理思想和理論在船舶生產(chǎn)企業(yè)的落實。

“建模2.0”是中國船舶工業(yè)集團公司(簡稱集團公司)積極推進兩化融合、主動落實“中國制造2025”的戰(zhàn)略舉措，是中國船舶工業(yè)主力軍提升綜合競爭力的必由之路，是從根本上擺脫困境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求，也是應對國際挑戰(zhàn)、打造中國制造升級版的積極探索。

1 以總段為中間產(chǎn)品的現(xiàn)代造船模式

1.1現(xiàn)代造船模式

現(xiàn)代造船模式由生產(chǎn)模式和管理模式構(gòu)成。生產(chǎn)模式：以中間產(chǎn)品為對象組織生產(chǎn)，開展設計、生產(chǎn)、管理一體化綜合數(shù)字設計，實施殼、舾、涂一體化精度制造，形成高效、柔性制造流水線。管理模式：以計劃為導向，以預算為框架，以流程為基礎，以標準為準則，實施信息集成與網(wǎng)絡一體化運行，實現(xiàn)量化精益管理。

“建模2.0”是以中間產(chǎn)品組織生產(chǎn)為基本特征的總裝造船模式，是對造船企業(yè)先進造船理論研究和實踐的總結(jié)，主要由統(tǒng)籌優(yōu)化的造船理念、面向生產(chǎn)的設計技術(shù)、均衡連續(xù)的作業(yè)流程、嚴密精細的工程管理和高效合理的生產(chǎn)組織等基本要素構(gòu)成。

1.2中間產(chǎn)品

按照不同制造階段，將構(gòu)成船舶某一部分的“實物”定義為相應制造階段的中間產(chǎn)品，造船生產(chǎn)的計劃、設計、生產(chǎn)、物流、管理等都以中間產(chǎn)品為對象進行。中間產(chǎn)品的形式可以是船體分段(簡稱分段)、船舶分段合龍形成的區(qū)域總段(簡稱總段)、半船、托盤、單元、模塊、大型設備、特殊裝置、中間產(chǎn)品生產(chǎn)設計包、中間產(chǎn)品生產(chǎn)任務包等。對于不同船型，應用成組技術(shù)，按相似原理可以分解成各船型共性中間產(chǎn)品和各船型特有的個性中間產(chǎn)品，通過中間產(chǎn)品按流程有序組合疊加實現(xiàn)造船。

1.3總裝造船流程

在現(xiàn)代造船模式的指導下，在先行生產(chǎn)方面，以總裝化造船生產(chǎn)作業(yè)流程為原則，以總段為中間產(chǎn)品規(guī)范生產(chǎn)和提高完整性為起點，按照分段分道的原則和體現(xiàn)區(qū)域/階段/類型的特點，在生產(chǎn)組織方面優(yōu)化流程如圖1所示。

圖1 總裝化造船作業(yè)流程

2 以總段為中間產(chǎn)品的生產(chǎn)流程優(yōu)化

以充分利用有限的船塢/船臺資源為生產(chǎn)指導思想，提高船舶產(chǎn)品出塢/下水的完整性，增強船舶企業(yè)競爭力。本著時間上有序、空間上分道、工序前移的原則， 策劃在重型碼頭平臺以各船機艙艉部總段為主，平臺的布置如圖2所示，機艙艉部總段示意圖如圖3所示。利用300 t吊機進行總段的搭建，總段結(jié)成、舾裝及涂裝完成后，利用2 500 t水上浮吊進行總段的整吊、定位搭載，如圖4所示。在船臺/船塢則主要以貨艙段和艏部總段為主，在條件允許的情況下采用“1+2/3總段”(見圖5)、“一條半”、“多段搭載”等新工藝,完成總段的搭載和建造后，利用滑移裝置進行大型總段定位搭載。

圖2 機艙艉部總段總組區(qū)布置

圖3 機艙艉部總段構(gòu)成 圖4 機艉總段整吊

圖5 “1+2/3總段”布置示例

2.1貨艙及艏部總段

2.1.1 雙層底、旁板分段預總組流程優(yōu)化

各船雙層底P/S分段先進行預中組，后進行涂裝，可保證分段舾裝件的完整性并減少涂裝PSPC的破損率。分段的預總組是承上啟下的，將小分段預總組做到大型分段，在施工進度方面安排分段預舾裝和預總組同步施工，大幅縮短預裝和分段總組周期，并可減少船舶搭載時的分段數(shù)量，直接影響船舶搭載的速度和質(zhì)量。同時還將大量工序前移，如合龍管安裝、舷旁標志完整等，化高空作業(yè)為地面或低空作業(yè)，為殼、漆、涂一體化提供物質(zhì)基礎。

2.1.2 艙口圍、艙蓋板一體化建造單元的流程優(yōu)化

從艙口圍片體制造階段做好各項精度控制，并在制造階段預裝周邊管系，完整性結(jié)束后做好沖砂、油漆工作。利用艙口圍總組專用胎架，根據(jù)精度控制要求進行總組，艙口圍總組結(jié)束后，安裝角隅處的液壓管系。測量艙口圍頂板水平度、長度、寬度及對角線數(shù)據(jù)，合格后開頂升裝置孔，進行艙口蓋排裝，對軌道、壓緊條、支撐塊等舾裝件進行定位。 吊離艙口蓋，對定位結(jié)束的軌道、壓緊條、支撐塊、鎖緊裝置等舾裝件進行裝焊，并開鎖緊裝置貫通孔。再次吊裝艙口蓋，鎖好各類鎖緊裝置等待整體吊裝，如圖6所示。

圖6 艙口圍艙口蓋一體化建造

2.1.3 總段滑移工藝

在船臺滑道上根據(jù)總段的重量和重心位置鋪設若干滑板，每組滑板之間設置若干塊氣墊。前后滑板之間用螺旋扣連接。下滑板底部鋪設鋼珠、保距器，滑板上放置滑移總段(約2 000 t)；滑板上方用卷揚機牽引，下端每個滑道上各設置1臺10 t的卷揚機拉滑板(輔助滑移作用)?？偠我? m/min的速度滑移到達大合龍位置。通過氣墊將總段抬升，并將其擱在建造楞木上固定?；频轿缓筮M行中心線的校對，如有偏差采用300 t三維定位小車配合糾偏調(diào)整。圖7為總段滑移現(xiàn)場圖片。

圖7 總段滑移

2.2機艙艉部總段

2.2.1 甲板、機艙舾裝單元至分段預裝單元模塊的流程優(yōu)化

提高分段預裝率、增加單元模塊的數(shù)量可以大幅縮短舾裝周期，可確保分段作業(yè)質(zhì)量的穩(wěn)定性，有利于造船企業(yè)縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率。我國造船企業(yè)采用單元模塊化的比例較日、韓國家低很多，尤其是機艙區(qū)域。目前機艙區(qū)域的單元模塊主要以機艙底層管束單元、設備單元和閥組單元為主，但這些單元占全船管路數(shù)量的比重是遠遠不夠的[1]。

為此，應以中間產(chǎn)品為導向，在船舶設計規(guī)劃下，依托分段、區(qū)域和總段的合理劃分，對各道工程進行分解。在進行全船各區(qū)域綜合布置的過程中，將設備、管路、電路、鐵舾件及其他舾裝件等綜合性布置相對密集的局部區(qū)域規(guī)劃成單元模塊。該單元模塊既便于在室內(nèi)制作，又便于轉(zhuǎn)運及吊運安裝，既可以在船舶建造的不同階段制作，又可與船舶主體建造形成平行生產(chǎn)。單元模塊化的技術(shù)實施，有利于提高船舶建造工程的分解能力，調(diào)整船舶施工順序，有利于造船企業(yè)創(chuàng)造新的工藝技術(shù)，縮短船舶建造周期，提高船舶的建造質(zhì)量。

分段單元模塊化與分段預裝相比，分段/總段階段管系安裝周期縮短，有利于提高分段的流通速度。同時散裝的管系數(shù)量減少，施工環(huán)境也得到大幅改善，通過單元模塊的設計和施工還可進一步優(yōu)化整體的布局。

2.2.2 分層總組

分層總組工藝的策劃和落實，尤其是在機艙總段建造策劃時，為方便封艙及舾裝件安裝完整，為盆舾裝預留足夠的時間，將機艙分段的總組分為幾層小總段，從而方便舾裝工作及交叉作業(yè)的開展。

2.2.3 巨型總段建造流程優(yōu)化

總段包括分段數(shù)14個，總段重約1 880 t，傳統(tǒng)造船為分段搭載建造。經(jīng)過流程優(yōu)化后，采用分層總組方法，將機艉總段劃分為10 D1，20 D1，24 C1，14 C1，主要為舾裝、盆舾裝工作的開展創(chuàng)造條件。10 D1的劃分主要考慮發(fā)電機底座的安裝；20 D1，24 C1的劃分主要考慮機艙棚舾裝單元的安裝及舾裝件的施工方便性和搭載前完整性；14 C1主要為艉部絞車的提前安裝創(chuàng)造條件。在上述工作開展后，再將其按照搭載先后順序進行搭載，最終完成機艙艉部總段的搭載。在搭載結(jié)束后整個機艙舾裝件的完整性已基本結(jié)束其施工交驗，并且做到在總段吊裝前舵軸系鏜孔結(jié)束。

利用2 500 t浮吊按照計劃將總段搭載到位，此時機艙基本具備主機吊裝、軸系安裝和拉線望光的條件。

2.3上建模塊流程優(yōu)化

按照“建模2.0”框架體系要求：以上層建筑為中間產(chǎn)品，將其制造過程從原來的造船生產(chǎn)主流程中剝離出來，進行生產(chǎn)流程再造，形成上層建筑“殼舾涂”制造可交付的中間產(chǎn)品(見圖8)，達到“空間上分道、時間上有序”的優(yōu)化目的，實現(xiàn)完整的上層建筑結(jié)構(gòu)、各種機電設備系統(tǒng)、室內(nèi)布置安裝和涂裝的一體化制造，在整吊上船前盡可能地達到完工產(chǎn)品的程度[2]。

圖8 上建中間產(chǎn)品

2.4殼、舾、涂一體化作業(yè)流程

在推進建立現(xiàn)代造船模式的過程中, 提出實施“船體為基礎，舾裝為中心，涂裝為重點”，船體分道建造，區(qū)域舾裝和區(qū)域涂裝的殼、舾、涂一體化作業(yè)流程。以總段為中間產(chǎn)品實施殼、舾、涂有序同步生產(chǎn)， 分段舾裝完整及預總組完成后進行相應分段涂裝，主要措施有外板腳手部位一次性施工到位，即油漆完工前預留一度，先拆除腳手架，利用高空車進行局部打磨補漆，最后統(tǒng)一完成噴涂。在分段總組合龍后組織總段的跟蹤補涂，最終輸出殼、舾、涂完整且制造精度達標的合格總段，為下道生產(chǎn)工序奠定完整性和精度基礎。

2.5以總段為中間產(chǎn)品的流程優(yōu)化成果

2016年上海船廠船舶有限公司完成3型10艘25個總段(艉部、艏部、上建)的建造，船舶總段建造模式基本形成，總段建造技術(shù)日趨成熟。在此對其中10個總段的完整性評估數(shù)據(jù)(見表1)進行對比分析得出，H 240船的機艙艉部總段評估值為81.5%，H 234船的上建模塊完整性評估值為78.7%，均在不斷地提升和完善。

表1 總段完整性評估數(shù)據(jù)

從吊數(shù)、場地資源、建造周期和下水完整性等方面進行數(shù)據(jù)對比(見表2)，通過對比得出以總段為中間產(chǎn)品流程優(yōu)化改善后，搭載總吊數(shù)減少，船臺/船塢分段搭載速度大幅提升，船臺/船塢周期有所縮短，總段完整性和船舶下水完整性均有明顯提高，分段周轉(zhuǎn)場地的壓力明顯下降。以往全船分段儲備在分段周轉(zhuǎn)場地，直到搭載才送到相應的船臺/船塢，而在流程改進后，分段涂裝前放在預總組場地，涂裝后放在總段施工場地。

表2 總段建造法和分段搭載法數(shù)據(jù)對比

巨型總段移位造船新工藝的成功實施為“平地造船法”和“多島造船法”建造大型、超大型船舶創(chuàng)造了條件，減少船塢等關鍵資源設施對船廠的束縛，實現(xiàn)在平地上造船。同時，也使得分段、總段制造工廠和總段合龍工廠相分離變成現(xiàn)實。巨型總段造船法可使密性、舾裝和涂裝完整的總段移位合龍，這是造船企業(yè)應對涂層新標準挑戰(zhàn)的一種有效嘗試[3]。

3 結(jié) 語

造船先行生產(chǎn)流程的優(yōu)化研究推進分段總組與搭載的效率提升，促進生產(chǎn)組織管理方式的改變，推動造船技術(shù)和造船流程進一步發(fā)展完善。面對船舶市場的持續(xù)低迷和未來的不確定因素，造船企業(yè)必須通過科技創(chuàng)新，優(yōu)化生產(chǎn)流程和提升生產(chǎn)效率，才能爭取利潤的最大化。

[1] 左堯，羅崢嶸. 單元模塊化造船的技術(shù)設計與生產(chǎn)建造[J].上海船舶運輸科學研究所學報,2016,39(02)：19-27.

[2] 丁偉康. 船舶快速搭載有效地縮短了造船周期[C]//中國造船工程學會造船工藝學術(shù)委員會2011造船企業(yè)精益生產(chǎn)學術(shù)研討會,2012.

[3] 黃興群. 上層建筑完整性整體吊裝工藝研究[D].上海:上海交通大學,2006.

ModernShipbuildingModewithBlockasIntermediateProduct

XIE Dengwang1,2， XIE Wenli2， LIN Ping2， XING Dongchao2， LI Daqian2

(1.Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 200240, China; 2.Shanghai Shipyard Co., Ltd., Shanghai 200030, China)

The block as an intermediate product is studied. The sectional construction, pre-erection before blasting, unit production and block construction are improved in order to improve the production process such as the integrity of block and ship launching, which can decrease the total period of ship construction and the compression cycle of the slipway and dock.

shipbuilding; process optimization; intermediate product; block

謝登旺(1985-)，男，工程師，研究方向為項目管理

1000-3878(2017)05-0049-06

U673

A