（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）船体生产设计样图与实现方法研究.pdf

哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘要 转换造船生产模式( 简称转模) 极大地推动了我国造船工业的蓬勃发展， 造船生产设计也随着转模成为我国造船行业积极推广的一项设计新技术。由 于我国开展生产设计相对滞后，而“转模”扩大了生产设计的内容，因此， 要不断研究和扩大如何方便生产施工的生产设计内容，推广标准化设计，使 完成的一切设计图样逐步实现规范化、格式化、标准化，这将会给工厂带来 很大的经济效益。 本文的重点在于分析研究现代造船模式下船体生产设计图纸的标准化工 作，并对标准化图纸在t r i b o n 软件中的实现方法进行研究。 首先，对现代造船模式与传统造船模式的对比分析研究，在明确了现代 造船模式的渊源、内涵及实质之后，归纳出现代造船模式的特征，构建现代 造船模式的基本框架，并在此基础上总结出现代造船模式下的设计方式。 其次，通过对沪东中华造船厂、外高桥造船厂和大连中远船务工程有限 公司三家单位目前正在使用的船体生产设计图纸进行对比分析，依照现代造 船模式对船体生产设计的要求，对图纸中所涵盖的各类信息进行归纳汇总， 提出现代造船模式下船体生产设计图纸( 简称为样图) 应包含的主要内容。 最后，对已经形成的船体生产设计样图中的各种物量信息在t r i b o n 软件 中的实现方法进行逐一分析研究，最终形成船体生产设计样图。 关键词：现代造船模式；船体生产设计；样图；实现方法 哈尔滨工程大学硕七学何论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，c h i n e s es h i p b u i l d i n gi n d u s t r yh a daf l o u r i s hd e v e l o p m e n t a l o n g 诵mt h ec o n v e r s i o no fs h i p b u i l d i n gm o d e ，s h i pp r o d u c t i o nd e s i g na l s oh a d b e c a m ean e wt e c h n o l o g y c o m p a r ew i t ht h el e v e lo fw o r l d ，c h i n e s es h i p b u i l d i n g i n d u s t r yh a dal a g g a r dd e v e l o p m e n to fp r o d u c t i o nd e s i g na n dt h ec o n v e r s i o no f s h i p b u i l d i n gm o d e e x t e n dt h ec o n t e n to fp r o d u c t i o nd e s i g n t h e r e f o r e ，t h e r e s e a r c ho nt h es t a n d a r d i z a t i o no f p r o d u c t i o n d e s i g nw a sb e n e f i c i a l f o r s h i p b u i l d i n gi n d u s t r y t h es t a n d a r d i z a t i o no fd r a w i n g so fh u l l p r o d u c t i o nd e s i g n i nm o d e m s h i p b u i l d i n gm o d ew a sr e s e a r c h e da n da n a l y z e d ，m o r e o v e r ，t h em e a n so ft h e d r a w i n g si nt r i b o ns o f t w a r ew a sp r o v i d e di nt h i sp a p e r f i r s t l y ，t h em o d e ms h i p b u i l d i n gm o d ea n do l ds h i p b u i l d i n gm o d ew e r e c o m p a r e d 、析m t h em o d e ms h i p b u i l d i n gm o d ew i t hi t so r i g i n , e s s e n t i a lf e a t u r e a n ds u p e r i o r i t i e sw e r ea n a l y z e di n t h i sp a p e r t h e n , t h ed e s i g np a t t e r nw a s c o n s t r u c t e di nm o d e m s h i p b u i l d i n gm o d e s e c o n d l y ，t h ed r a w i n g s w h i c hw e r eu s e db yh ud o n gs h i p i y a r d ，w a i g a o q i a os h i p y a r da n dc o s o c ( d al i a n ) s h i p y a r dw e r ea n a l y z e d t h ec o n t e n to f d r a w i n g so fh u l lp r o d u c t i o nd e s i g nw a ss u m m e du p ，a tt h es a m et i m e ，t h e e l e m e n t so ft h ec o n t e n to fd r a w i n g sw e r ec l a s s i f i e da c c o r d i n gt ot h ed e m a n df o r h u l lp r o d u c t i o nd e s i g nb ym o d e m s h i p b u i l d i n gm o d e f i n a l l y ，t h em e a n st h a tt h ee l e m e n t si nd r a w i n g so fh u l lp r o d u c t i o nd e s i g n w a si m p l e m e n t e di nt r i b o ns o f t w a r ew e r er e s e a r c h e do n eb yo l l e ，a n dt h e s t a n d a r dd r a w i n g so fh u l lp r o d u c t i o nd e s i g nw e r ec o n s t r u c t e d k e yw o r d s ：m o d e ms h i p b u i l d i n gm o d e ；p r o d u c t i o nd e s i g no f h u l l ；d r a w i n g s ； m e a n s 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在 文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：j 划分 日期：。妒p 年2 月扫日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨 工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据 库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈 尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文( 日在授予学位后即可口在授予学位1 2 个月后 口 解密后) 由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 一 。j ， 作者( 签字) ：磊1 备导师( 签字) ：荔川私 日期：潮叫年z 月 j 日力哆年多月，汨 第1 章绪论 1 1 课题的背景、目的和意义 1 1 1 课题的背景 近年来，转换造船生产模式( 简称转模) 是我国造船界一个重大的举措， 极大地推动了我国造船工业的蓬勃发展1 。“转模”带来造船领域的一些新 术语，如“区域造船 、“壳舾涂一体化 、“托盘”、“单元舾装”、“模 块 等等。从这些新术语的内容上看，其实质是一个造船生产工序的前移， 扩大了造船生产作业面，从而达到了缩短船舶建造周期的目的。造船生产模 式的转变促使了设计内容的扩大，也必然推动了设计管理的进一步深化。船 舶设计是造船企业活动的一个重要组成部分，它是企业三大活动的中坚，其 任务是要完成设计图样( 包括技术文件和图纸资料，统称为图样) 。设计图样 不仅必须达到船东提出的技术任务书的各项性能指标和技术要求以及有关规 范、规则和公约的规定，同时还应面向生产，并在满足上述要求和规定的基 础上尽可能地降低生产成本和方便施工，面且还要努力减轻生产工人的劳动 强度。 造船生产设计是近年来我国造船行业积极推广的一项设计新技术。它所 包含的意义十分广泛深刻，目前船舶设计被划分为三个阶段，即初步设计、 详细设计和生产设计“1 。前两个设计阶段主要解决“造什么样的船”的问题， 而生产设计则是解决“怎样造船”的问题。生产设计的含义可明确为：在船 舶设计过程中，在确定船舶总的建造方针的前提下，以详细设计为基础，根 据船厂施工的具体条件，按工艺阶段、施工区域和单元，记入各种工艺技术 指示和各种管理数据绘制的工作图表， 程。“转模 扩大了生产设计的内容， 以及提供生产信息文件的一种设计过 即“区域造船”必须要有“区域设计 相配合。生产设计工作应该越来越细，生产设计人员应该熟悉生产，要做到 能够在图样上解决的问题不要带到生产现场去解决。 根据我国船厂的造船生产实践，推行生产设计对促进造船生产的发展有 以下几方面的作用3 1 ： 哈尔滨工程大学硕十学位论文 1 推行生产设计将促进船厂管理体制的改革 从设计体制来说，过去的方案设计、初步设计、技术设计、施工设计要 转变成为现有的初步设计、详细设计和生产设计，要求设计体制也进行相应 的变革才能适应新的设计阶段的划分。从生产设计本身来说，为了适应生产 设计的内容需要，也必须建立一套生产设计的组织机构。不仅如此，推行生 产设计还将涉及到船厂管理体制的相应改革，使生产设计与施工部门的组织 体制相互适应，实现设计与施工一一对应的关系，以促进生产的发展。 此外，由于生产设计考虑的是如何高质量、高效率、低成本并确保安全 的建造船舶的问题，推行生产设计必然跟船厂的生产计划管理、物资管理、 全面质量管理、目标成本管理、安全管理等发生密切关系，充分协调各部门 的工作，从而促进船厂整个管理体制的改革。 2 推行生产设计将会带动新工艺、新技术的推广应用 一方面，从生产设计的概念知道，生产设计研究的是如何高质量、高效 率、短期交货并确保安全地建造船舶的问题，为了达到这一目的就必然要进 行新工艺、新技术的研究和应用。只有在这方面的工作取得了进展，生产设 计才能有实质性的提高。 另一方面，生产设计的形式又为推广新工艺、新技术的研究成果铺平了 道路。开展生产设计，把设计、工艺、管理融为一体，对现场管理和船、机、 电各专业的施工在设计阶段进行考虑，充分的协调，作为全船性或每个专业 单向性的先进工艺和先进技术，都可以通过生产设计在工作图和管理表中得 到贯彻。也就是说，生产设计的图表作为一个媒介手段，将这种应用新工艺、 新技术的改进信息清楚而迅速的传递给管理者和作业者，从而得到及时的贯 彻和执行，收到应有的效果。 例如，对提高造船生产效率及造船质量有极大影响的钢材零件套料技术、 船体建造精度管理技术、成组技术、高效焊技术、预舾装技术、托盘管理技 术、上层建筑整体吊装新工艺以及计算机辅助与建造技术等，都随着生产设 计的开展而得到广泛的应用。 3 推行生产设计必将提高我国造船工业的竞争能力 推行生产设计将使船舶设计不仅仅从产品的性能、功能上考虑，而且还 从建造的角度去考虑。在设计部门中，必须彻底研究作业量少的设计、制造 2 一 哈尔滨工程大学硕士学位论文 容易的设计、易于保证质量的设计、钢材利用率高的设计等，从而大大促进 设计水平的提高。由于设计技术( 水平) 决定了大部分的设计成本，因此设 计的改进及其合理化，即设计水平的提高，为降低造船成本，提高造船质量 打下坚实的基础。 开展生产设计，使得船舶在建造之前，从质量、效率、安全、成本来考 虑建造方法，尽可能推广应用行之有效的新工艺、新技术，并融入到工作图 和管理表中，从而使现场生产与组织管理科学化、合理化，通过设计人员的 脑力劳动来减轻现场操作人员的体力劳动，把大量高空作业改为平地做，外 场作业改为内场做，狭窄空间作业改为敞开做，水上作业改为陆地做，朝天 作业改为俯身做。这对保证施工质量，提高生产效率，减轻劳动强度，确保 安全生产，缩短建造周期，降低造船成本无疑都将起到很大的作用，从而为 提高船舶产品的市场竞争能力作出贡献。 我国大部分船厂设计部门各专业的详细设计和生产设计安排在同一个专 业科内，这种组织机构形式表面看是为了便于加强内部的联系，但实际上由 于管理的局限性，给设计工作带来一定的不利影响。大部分专业科管理者致 力于详细设计，而与前方生产施工直接有关的生产设计却缺乏领导，详细设 计进度滞后造成生产设计的设计时间不断被压缩，导致生产设计人员长期加 班和生产设计质量事故不断发生，也造成生产返工现象频繁出现。因此，必 须加强对生产设计的领导，要不断研究和扩大如何方便生产施工的生产设计 内容，推广标准化设计，使完成的一切设计图样逐步实现规范化、格式化、 标准化。要逐步提高标准化设计在整个船舶设计中所占的比例，这将会给工 厂带来很大的经济效益。 1 1 2 课题的目的和意义 标准化是实现国民经济现代化的重要手段，是现代科学管理的重要组成 部分m 1 。标准化工作涉及到生产、技术、经营、管理、分配、流通以及消费 等方方面面。正女n i e c 主席迪桑的“标准化如同空气一样重要 那样形象比喻。 标准化象空气一样无所不在，又象空气一样不可缺少，在科研、生产、贸易、 管理等各个环节发挥作用u 1 。标准化是提高产品质量的保证，也是科学管理 的基础。造船工业亦不例外，与标准化有着千丝万缕的联系。尤其是国内近 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 十几年推行现代造船模式生产设计，更体会到标准化工作在生产设计中 的作用。 从标准化工作与生产设计之间关系来看，标准化为生产设计的深化和发 展起着一定的作用。生产设计用的是统一的技术语言，没有合理的统一的设 计准则是难以在图面上准确的表达有关工艺技术与管理信息的。生产设计图 表又是直接指导施工的唯一依据，要求确保设计质量，而且生产设计所要提 供的信息量极大，为了缩短设计周期，适应船舶市场激烈竞争的需要，必须 提高设计效率。这一切都有赖于设计工作的标准化、规范化。另外，除了指 导生产设计的基准之外，还有作业标准、管理标准等。实践证明，标准化是 推行生产设计的重要基础。 造船生产设计是有别于过去造船施工设计的一种新的设计方法，而标准 化工作则是开展生产设计的基础。生产设计的标准与文件是开展生产设计的 重要技术基础，它是加速推行生产设计的重要手段。过去，我国虽曾制订、修 订了多项船舶专业标准，但适用于生产设计的标准不多。当前，借鉴国外先进 的生产设计标准与文件，编制符合我国船厂实际情况的生产设计标准与文件 已经迫在眉睫。 推行生产设计标准化对促进造船生产的发展有以下几方面的作用”： 1 提高设计水平和图纸质量 生产设计不论在设计内容还是在图纸质量上均有一定深度和广度的要求， 在设计中既要表达工艺技术信息，又要表达管理信息甚至安全信息，把设计与 工艺、管理、安全等融为一体，体现于生产设计图表之中，这对设计者也提出 了相应的要求。例如机装生产设计的关键图纸机舱综合布置图的设绘， 要把许多功能不同的机舱动力设备、纵横交错的管路及其附件等，经过设计者 有机地综合、精心地布置，以一定的比例在图面上合理而清晰地表示出来，既 要满足船舶动力装置的性能要求，又要便于操作管理，而且必须具有良好的施 工工艺性，这种综合性很强的工作，没有一个合理的、统一的设计准则，就不利 于提高生产设计的水平和图纸质量。 2 减少设计工作量和图纸数量 生产设计与原来的施工设计相比，设计工作量大，图纸数量多。因为生产 设计不但要满足生产现场的需要，而且还要为船厂企业的有关管理工作提供 4 哈尔滨工程大学硕士学位论文 资料和依据。随着生产设计开展的深度和广度的进一步提高，生产设计工作量 大、图纸数量多与设计周期短的矛盾将愈显突出，充分应用生产设计的标准与 文件就有利于解决这个矛盾。各专业根据各自的特点，制定一些设计要领，图 纸表达内容和图形符号等有关生产设计的标准与文件，为设计者统一设计标 准，避免一些繁琐而重复的设计工作，可为缩短设计周期提供有利的条件。 3 统一和提高设计和工艺技术 有了生产设计的标准与文件，就有了生产设计的统一语言，就有了统一的 设计方法和产品建造的工艺技术，有利于组织专业化生产、提高船舶质量。同 时，由于标准本身是按照技术先进、经济合理的原则编制的，故生产设计标准 与文件的制订是总结、提高现有设计与工艺技术的过程，每一项标准与文件的 制订和修订，也就推动着该项设计与工艺技术的提高。 4 方便技术管理和计划管理 在整个生产设计过程中，各专业之间的相互渗透和联系十分紧密，这样给 技术管理和计划管理增加了许多工作量和复杂性。然而，有了生产设计的有关 标准与文件，可以避免不少相互推诿扯皮、延误工作的现象产生，为方便技术 管理、计划管理、图纸检验以及对外洽谈提供了依据。 5 有利于生产设计在中小型船厂的推广 一些中小型船厂，由于对外联系机会不多，资料来源有限，故难于编制有 关生产设计的标准与文件。生产设计标准化工作不好，成了目前一些中小型船 厂开展生产设计困难的主要原因之一。因此，尽快地研究生产设计标准体系进 而编制生产设计的具体标准，是推动、提高船厂开展生产设计的重要条件之 1 2 国内外研究概况 1 2 1 国内外造船模式研究概况 造船模式整体地、动态地表达了船舶制造业存在形式和活动方式。分析 造船业的过去和现在，探索它的未来，国外造船模式研究呈现出下述有序的 发展m 。 传统的造船模式是劳动力密集型产业，一家大型船厂拥有上万名职工， 哈尔滨丁程大学硕士学位论文 年产仅数万或数十万吨船舶。而世界级的现代化船厂，年产船舶能力达数百 万吨甚至千万吨以上，职工总数却仅有千人左右。生产效率发生如此悬殊的 变化，根本原因是适时地引进当时的先进制造模式。2 0 世纪5 0 年代前， 主要应用“铆接技术 ，古老的木船建造发展为以钢船建造为主体的近代造 船。到2 0 世纪6 0 年代，“焊接技术普遍地替代“铆接技术 ，使系统导 向的传统造船方法转变为以“区域 导向，使原来集中在船台和码头的装配、 舾装、涂装作业，能扩展到车间和平台等更大的作业面上进行。7 0 年代起， 随着船舶大型化，在新船厂的建设和老船厂的改造中，引进并全面深入地研 究了“成组技术”，通过不同类型的建造过程的相似性分析，实现了以船舶 区域、作业类型和施工阶段分类，按“中间产品”的概念组织造船和虚拟流 水生产。2 0 世纪8 0 年代以来，电子计算机技术在造船c a d 和c a m 方面的应 用不断扩大和深入，造船精度控制技术和船舶工程管理技术日臻完善，从而 使得造船的社会技术“集成 机制充分发挥作用，正向着“空间分道、时间 有序 的壳舾涂一体化( i h o p ) 状态，即造船业的c i m s 方向发展，进而成为“信 息密集型 产业，即现代化造船模式的高级状态。 当前，欧美和亚洲的造船技术先进的国家，正以两种技术路线发展造船 技术。其一是“模拟技术路线，在现有造船设备密集的基础上，进一步采 用计算机技术、机器人技术、激光和人工智能技术；其二是“创新技术 路 线，通过数字化的理念，简化船舶的设计、制造和运行，以精确和灵捷为特 征，努力研究新一代的造船模式。 我国对现代造船模式的研究始于1 9 8 6 年，以中国船舶工业总公司造船成 组技术课题组成立为标志，造船g t 课题组引进国外有关研究成果，翻译编撰 了造船成组技术，全书6 5 万字，于1 9 9 0 年出版；1 9 9 5 年，船舶总公司 组织编写现代造船工程一书，于1 9 9 7 年出版。2 0 0 5 年1 2 月由中国经济 出版社出版了精益造船模式研究。 从国内外对比来看，国外对现代造船模式的研究己有4 0 多年的历史，取 得了一些有价值的研究成果；而国内的研究虽有近2 0 多年时间，但在相当长 的时间内是处于跟踪与探索阶段，自己独立的理论体系尚未真正形成。 1 2 2 国内外生产设计标准化研究概况 6 哈尔滨工程大学硕士学位论文 对于生产设计而言，它标志着个企业甚至是一个国家的造船水平，对 于国外象日本、韩国等造船大国对于生产设计的研究相对比较成熟。日本开 展生产设计多年，制订了大量的标准，据说仅一个船厂企业的标准就达4 0 0 0 多项。韩国也形成了相对比较成熟的生产设计标准体系。 我国对于生产设计标准化工作的研究相对滞后，国内除各大型船厂已开 展生产设计外，近年来很多的中小型船厂也陆续开始进行生产设计，随着计 算机辅助设计与计算机辅助制造技术在中国造船行业的大面积推广和使用， c a d c a m 生产设计工作已经不仅仅是一些大型船厂的特点了，很多的中小型船 厂也正在逐渐引进先进的造船c a d c a m 设计软件，以加强生产设计的能力。因 此，必须通过实践，善于总结与完善各种作业的施工方法及各种工作基准， 并可作为企业标准，条件成熟后可以升格推广，使之成为更广泛的开展生产 设计的指导性文件。 1 3 论文的总体思路、主要内容及研究方法 1 3 1 论文的总体思路 论文的总体思路：通过对新老造船模式的对比分析研究得出现代造船模 式下的船体生产设计的内容及设计形式，通过对国内一些船厂的生产设计图 纸对比分析总结，形成符合我国现代造船模式的船体生产设计样图，并研究 样图所涵盖的各种信息元素在t r i b o n 软件中的实现方法。 1 3 2 论文的主要内容 本文共分为3 部分( 共6 章) ，第1 部分即第1 章，绪论。主要介绍论 文的背景、目的及意义，论文的总体思路、主要内容以及论文的主要研究方 法和创新之处；第2 部分即第2 章、第3 章，论文研究的理论基础。现在造 船模式与生产设计，生产设计前的准备；第3 部分即第4 章、第5 章、第6 章，论文研究的主要内容。船体生产设计图表的主要内容，船体生产设计样 图的形成以及生产设计样图中的结构物量、工艺物量和管理物量等信息元素 在t r i b o n 中的实现方法。 1 3 3 论文的主要研究方法 7 哈尔滨工程大学硕七学位论文 在对现代造船模式进行了分析研究的基础之上，通过对国内部分船厂的 生产设计图纸进行对比分析，归纳总结出适合国内造船形势的船体生产设计 样图，并对样图中的各种物量信息进行分类细化，最后对各种物量信息在 t r i b o n 软件中的实现方法进行了研究。 1 4 论文的创新之处 1 通过对比分析国内部分典型船厂目前的船体生产设计图纸，提出船体 生产设计标准化图纸即样图的概念，总结出船体生产设计样图的主要内容； 2 对船体生产设计样图的主要内容所涵盖的物量信息元素进行细化分 类( 即结构物量信息、工艺物量信息、管理物量信息) ； 3 对样图中的各种物量信息在t r i b o n 软件中的实现方法进行逐一研究 分析。 8 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 i 暑i 葺宣葺宣i 宣i 毒暑宣宣i 宣i 毒萱皇暑i i 置；暑宣i i 宣誓i i 宣昌；i 置- i_ i f - - = - m 宣宣i 宣i 宣；奄暑暑葺暑宣；宣 第2 章现代造船模式与生产设计 2 1 现代造船模式的渊源、内涵及实质 2 1 1 现代造船模式的渊源 1 9 4 3 年，凯撒( h j k a i s e r ) 为美国造船业引进了成组技术( g t ) 的概 念，按船舶区域和作业类型的相似性组织生产线。与原来的造船方法比较， 自由轮的建造速度加快了i 3 ，建造成本降低了1 4 。 二战时期，盟国空袭日本领土时有意留下造船设施，战后又派凯撒的船 厂主管依尔莫( h e l m e r ) 率专家团赴日本传授造船技术。同时，纽约大学教 授德明( w e d e m in g ) 向日本传授了统计控制提高产品精度的方法。 日本的真藤( h s h i n t o ) 博士，当时是依尔莫管辖的总工程师，他出任石 川岛播磨重工( 工h i ) 公司首脑。在他的领导下，通过2 0 0 0 多艘船舶建造实 践和持续改进，到7 0 年代末，日本船厂生产率超过美国船厂的6 0 。但是， 真藤博士仍公认“现代造船方法的渊源，在于依尔莫到达日本”。 2 0 世纪8 0 年代起，美国造船研究组织邀请大批日本专家到美国阿冯达 尔船厂传授现代造船方法，并执行“全美造船研究计划 ( n s r p ) 的“先进的 船舶生产体制和技术”( a s s a t ) 的研究。作为该项研究的最终结果，由n s r p 组织编撰出版了以g t 为指导的现代造船理论系列丛书。我国造船g t 课题组 引进国际研究成果，翻译编撰了造船成组技术，于1 9 9 0 年出版。同年， 在欧洲出版了西班牙的相同书籍。该理论专著，是国际造船界研究和实施现 代造船模式的楷模。 2 1 2 现代造船模式的内涵 所谓现代造船模式，就是以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理， 以中间产品为导向，按区域组织生产，壳、舾、涂作业在空间上分道、时间 上有序，实现设计、生产、管理一体化，均衡、连续地总装造船山1 。现代造 船模式是造船生产实现流水线式大工业生产的关键，它不仅是一种生产组织 技术，同时也需要大量先进工艺装备和先进生产技术的支撑。现代造船模式 9 哈尔滨工程大学硕士学位论文 以成组技术( g t ) 理论为指导，g t 初期是用于工业过程管理的十分有效的分 类与编码方法，它对造船领域的卓越贡献不只是用创新的方法使材料、零件、 部件和模块等保持各自正确的工艺流程，更重要的是它做到了理解造船过程 和怎样提高船舶工业的生产率。g t 为使多品种、小批量生产获取批量生产效 益，对企业运营一切方面的工作做出了合理的安排。g t 是一个全面控制概念， 使制造业的经验全部纳入系统化和综合性，强调了企业各部分工作一体化的 重要性，因此，它被学者称为工业领域的系统工程。 现代造船的过程，就是对人力、物力、财力等生产资源加以优化组织， 降低成本消耗，提高质量和效率，其特点是引进国外先进造船模式，结合自 身生产实际进行仿真，主要体现在： ( 1 ) 流程固化； ( 2 ) 精细化管理； ( 3 ) 设计、生产、管理一体化； ( 4 ) 刚中带柔的计划体系； ( 5 ) 标准化和规范化； ( 6 ) 以生产为中心； ( 7 ) 目标体系和对标管理。 现代造船生产系统流程管理就是以中心制生产模式，即以总装化思想为 先导，结合专业性和综合性的优势，完全不同于车间管理的一种较传统造船 模式全新的综合型组合方式睇。生产运作过程以计划为导向，各生产中心形 成相对封闭的责任单元，按作业指令完成中间产品，实施精益管理的质量、 进度及成本三可控，以达到全局利润最优化目标，其构思的基本原则是： ( 1 ) 中心是制造产品的一种生产资源，包括各种生产能力单元的基本实 体。 ( 2 ) 每个生产中心侧重于某种“中间产品”。 ( 3 ) 专业化、区域化与综合化有机结合。 ( 4 ) 从作业的封闭性达到责任的封闭性。 现代造船模式是一个完整的生产体系，目标是贯彻以“中间产品 为导 向的建造策略，其主要由以下1 1 项专有技术组成1 ： ( 1 ) 质量控制循环活动 1 0 哈尔滨工程大学硕士学位论文 造船企业中的每个人都置身于各自业务的“计划实施校核改进 一一再计划”的无限循环和提高之中。 ( 2 ) 船舶建造标准化 为达到有效的控制，实现一切与船舶生产有关的活动的全面标准化，包 括产品设计、加工、装配、安装、检验和各项管理工作。 ( 3 ) 建造合同技术谈判 为避免船舶设计修改引起的生产混乱和成本增加，合同谈判须明确设计 标准、建造标准、造船方法、质量指标、分段划分、精度数据、焊接和工艺 通道等。 ( 4 ) 产品导向工程分解 按船上区域、作业类型和施工阶段的相似性，将全船逐级分解为各类“中 间产品 ，直至市场采购的物资按“中间产品”的专业化生产，组建整个生 产系统。 ( 5 ) 船体分道建造技术 按船体零件、部件、分段和总段的工艺过程的相似性组建各类生产线， 达到均衡生产和生产资源的高效使用。同时，采用建造精度控制技术，以消 除修整作业。采用加热校正和成形技术，使船体零部件和分段达到规定尺寸， 且节省工时。 ( 6 ) 区域舾装技术 在船舶产品设计之前即制定建造策略，最大限度地把舾装作业提前在施 工条件较好的车间内完成，开展单元舾装和分段舾装，采用各类模块，严格 按区域划清各个舾装阶段。建立计算机辅助的“物资采办系统 ，确保舾装 所需的物资，准时抵达船厂；同时，建立厂内的“托盘集配系统 ，把物资 和“中间产品 准时送抵更高一级的“中间产品”现场。 ( 7 ) 区域涂装技术 在设计阶段就严格规定涂装的区域和阶段，即原材料涂装、部件涂装、 分段涂装和船上涂装，使涂装成为贯穿所有制造级的作业过程，从而提高涂 装质量，并消除不同工种的相互干扰。 ( 8 ) 管件族制造技术 把具有相似工艺过程的管子集聚为族，按“族 组织流水线生产，使下 哈尔滨丁程大学硕士学位论文 一个循环所需的各管件族在本循环期完成，并以“托盘”形成集配，适时地 提供给各个舾装现场。 ( 9 ) 壳舾涂一体化 在上述船体、舾装、涂装和管件加工等四项技术实施并完善的基础上， 运用统计控制技术分析生产过程，使各类造船作业实现空间分道、时间有序、 责任明确、相互协调的作业排序，并由计算机全面辅助，这就是造船c i m s 。 ( 1 0 ) 一体化的柔性造船设计、生产、管理系统 按生产区域编制生产计划，使“中间产品”的生产与船舶系统无直接联 系。运用物流控制技术统管生产过程，确保船舶按时交付。 ( i i ) 造船编码技术 对从合同设计开始到交船与售后服务，造船的所有活动内容进行信息分 组、传递、交流和管理。编码是造船信息的载体，是应用成组技术、计算机 技术和虚拟制造技术的基础。未来编码的发展是信息数字化，不但在全厂范 围使用统一编码，而且厂际包括配套厂、原材料工厂、地区、全国、乃至世 界范围都将使用统一的产品模型数据标准，即s t e p ，以适应经济全球化和2 1 世纪灵捷制造模式的需要。 2 1 3 现代造船模式的实质 现代造船模式是建立在“中间产品 专业化生产的基础上，建造任何类 型船舶，首先按船体首尾、中部和上层建筑等相对完整的“中间产品”划分 大的区域。然后，按作业类型和建造阶段划分各级“中间产品 一总段、 分段、组件、部件、零件等。将具有相同工艺过程的“中间产品 组织定场 地、定设备、定人员、定流量、定流程的专业化生产。从而使单件和小批量 生产能采用大批量生产方法，建立既有柔性，又是流水生产的现代化生产方 式，达到近乎大批量生产的高效率，因此，以“中间产品为导向 总装化组 织生产的现代造船模式实质上是柔性化的流水生产线。 2 2 现代造船模式的特征及框架 2 2 1 现代造船模式与传统造船模式的比较 1 2 系统导向型的传统造船模式，实质上就是按功能系统对产品作业任务进 行分解和组合，并按船、机、电专业划分工艺阶段，再细分为各个工艺项目 作为船舶建造过程中的个工艺环节，以工艺过程形式组织生产的一种造船 模式。 产品导向型的现代造船模式，实质上就是从船体、舾装、涂装一体化角 度，按区域对产品作业任务进行分解和组合，并按区域划分各类作业任务， 形成船体以分段、舾装以托盘( 或单元) 作为组织生产的基本作业单元，进行 船舶建造的一种造船模式。 因此，现代造船模式与传统造船模式是两种截然不同的造船模式，其根 本区别在于组织造船生产的原则和方式不同，从而导致设计方式、生产方式、 管理方式的不同，进而改变了船厂的性质，具体如表2 1 所示。 表2 1 新老造船模式比较 对比项目传统造船模式 现代造船模式 系统导向型产品导向型 建模特征 ( 按功能系统专业) ( 按区域阶段类型) ： 特点：设计、工艺、管理三者分离，按 按详细设计由生产设计部门集中进 设计方式施工设计，分别由工艺、计划、生产等行区域性设计 部门分专业、按系统进行工艺性设计特点：设计、工艺、管理融为一体 按设计编码，以区域划分的中间产品 按工艺路线以工艺项目分专业工种组 生产方式 由混合工种、复合工种组织生产，壳 织生产，先船体，后舾装 舾涂一体化 按区域综合管理、自主管理和托盘管 管理方式按专业分系统管理，管理方式属调度型 理，管理方式属计划型 船厂性质全能型 总装型 哈尔滨工程大学硕+ 学位论文 2 2 2 现代造船模式的特征 2 2 2 1 区域造船的空间组织 区域造船法就是用成组技术和系统工程技术的原理，将整艘船按空间划 分区域，按不同的工艺阶段和不同的施工区域去组织、优化，以达到高效的 生产。在一个施工区域内完成的过渡性产品，亦即“中间产品 ，经过不断 组合，形成高一级的中间产品，最终形成船舶。以“中间产品 专业化生产 为导向的生产单元，通过定场地、定设备、定人员、定任务、定指标、定规 模，形成一个封闭的、能够实行自主管理的生产单元。这种生产单元可以是 厂内的，也可以是厂外的。这就为造船铺开作业面后扩大场地问题提供了一 个解决途径。同时，大量的物流和人员的密集生产得以分道、有序的进行， 从而大大减少在制品的等待调度和运输的时间。 2 2 2 2 全船建造过程统筹的生产设计 生产设计是为满足区域造船的需要，从生产角度出发，对造船全过程进 行事先研究，统筹安排的设计。 生产设计通过建造方针书，对造船全过程进行统筹研究；用系统工程的 观点对设计、工艺、成本、质量、施工进度、安全生产、工程管理等方面进 行踪合平衡，同时对船厂现有设备、场地、劳动力、物资以及技术，管理力 量等做出综合安排。 生产设计通过舾装综合布置图，按已划好的区域，把该区域内的舾装设 备，全部绘在图纸上，进行统筹安排调度，使得这个区域内各专业、各设备 之间的矛盾得到合理解决。 生产设计通过托盘管理表来组织生产，安排计划，进行物资配套。由于 每个托盘均在同一安装区域同一安装阶段，使得工人施工十分方便，管理人 员也便于落实调整，同时通过托盘按区域、按阶段将高空立体作业划为平台 平面作业，将密闭舱室作业划为开敞作业，将码头船台作业尽可能前移至分 段作业、平台车间作业，从而提高工作效率，降低劳动强度。 生产设计通过标准化、编码化和电算化来解决，较之传统设计方法所增 加的巨大工作量，它可以更加快捷传递、交流所涉及的大量纷繁杂乱的信息， 1 4 哈尔滨工程大学硕士学位论文 以达到提高设计质量，缩短设计周期之目的。因此，生产设计是现代造船模 式的主要基础之一。 2 2 2 3 工程管理型的全过程计划管理 区域造船的工程细化后，工程更复杂了，管理的内容也随之增加，若有 一个环节管理不善、脱节，就会影晌整个造船生产的进程，为使船舶建造能 够有节奏地顺利进行，必然要采用计划管理型的科学管理，将现代企业的运 作贯穿到企业的方方面面。 计划管理是分层次的，全厂有三年甚至更长时间的船舶产品主要节点滚 动计划，以指导各部门的工作。各部门再根据主要节点的实际情况，编制部 门的主要节点。如设计部门的出图计划，工程部门的大、中日程计划，各生 产区域的小日程计划及双周滚动计划。 日程计划通过由上而下的层层分解和由下而上的层层落实，使得企业总 体计划目标的实现得以保证。 2 2 ，2 4 基于供应链的托盘管理 大量的舾装工作量从码头、船台前移后，平台和车间的物流量也随之大 大增加，物流管理的任务也更如繁重，管理不善就会使设备和材料不能在旌 工现场及时处理，施工环境难以获得改善。现代造船模式的物流管理在细致 的生产设计和精确的计划编制前提下，找到了新的管理办法一托盘管理。 托盘与中间产品的划分原则一样，也是按区域、阶段来划分，并与船体 分段划分相适应，在考虑确保生产的封闭性和自主性的同时，必须考虑托盘 在舾装工程实施过程中不断组合的连续性。 托盘由生产设计部门提供它所需要的设备和材料信息，由物供部门组织 集配，并严格按生产管理部门编制的纳期计划准时送到指定的施工现场。因 此，托盘管理将造船设计、物资和生产三大主体有机地结合在一起。 托盘管理的优点是显而易见的。但受制约的因素很多，难度也大，它不 仅依赖于生产设计部门和生产管理部门所提供信息的及时性和准确性，而且 还必须要求设备材料、外购件、外协件一定要按期到货。否则，托盘的配齐 率很低，它的运转就不能流畅，势必会影响整个造船生产的进度。 哈尔滨t 程大学硕士学位论文 2 2 2 5 多工种集成作业组织模式 大多数中间产品都包含了壳、舾、涂三个方面的内容，生产设计也是包 含多专业、多系统的工作，区域造船同样也包含了壳、舾、涂三种不同类型 的作业。因此，在以区域划分的设计组织和生产组织中，单一的专业和单一 的工种是无法完成这些工作的，必须推行混合专业的设计组织和复合工种的 生产组织，以达到按区域设计和按区域生产的目的。 2 2 3 现代造船模式的框架 现代造船模式是以全面提高船舶建造的时间效益、成本效益、质量效益， 满足现代船舶市场顾客( 船东) 需求为目标，以壳、舾、涂一体化区域造船流 程体系优化为基础，以将生产设计融于船舶设计的现代造船设计为指南，以 现代造船工程管理体系优化为核心，以现代造船生产的托盘管理为枢纽，将 船舶设计、工程管理、托盘管理融为一体的，均衡、连续、总装造船的模式， 总体框架如图2 2 所示。 1 图2 2 现代造船模式体系框架 1 6 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 3 现代造船模式下的设计方式 “转换造船模式，深化生产设计”已在船舶总公司的骨干船厂中展开，这 是发展我国船舶工业的重大举措。既是船厂参与市场竞争的需要，又是其自身 发展与生存的需要。但是，应该看到促进“转模 的基础是设计。国内外船厂 的实践表明，有什么样的造船模式，就有与此相适应的设计方式。而且，设计方 式的改变还得先于造船模式的改变。 现代造船已属产品导向型的造船模式乃是从船体建造、舾装、涂装一体 化角度，按区域对船舶产品进行工程分解和组合，并按区域划分各类作业任务， 形成船体以分段，舾装以托盘或单元作为组织生产、生产管理的基本作业单元 进行船舶建造的一种造船模式。也可理解为以统筹优化理论为指导，应用成 组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳舾涂作业在空间上分道， 时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，均衡、连续地总装造船。现代造 船模式的建立，既有赖于设计，也有赖于科学的工程管理，更有赖于对传统造 船模式的设计方式的改变。为推进当前正在深化转换造船模式的工作，必须正 确理解现代造船模式的设计方式。 2 3 1 现代造船模式的设计基本原则 传统造船模式设计的基本设计原则是着重解决“造怎样的船 。至于“怎 样造船”则并不属于船舶的设计范畴，而是作为工厂内部的工艺性设计，与“造 怎样的船”是相互分离的两种不同性质的设计。尽管这两种设计的性质不同， 但共同的设计特点均按功能系统专业，以满足传统造船模式组织造船生产的 基本原则和要求。 现代造船模式的设计方式与传统造船模式的设计方式不同，其设计基本 原则应在解决“造怎样的船”的同时，还解决“怎样造船，即把“造怎样的 船 与“怎样造船 融为一体，在解决“造怎样的船 的基础上，应用成组技 术的制造原理和相似性原理，以及系统工程的统筹优化理论对“怎样造船 通 过设计进行合理规划，以适应建立现代造船模式将形成独特的生产作业体系 进行组织生产的要求。为此，船舶设计包容了生产设计，并把它作为船舶设计 的重要组成内容之一。这是因为生产设计是针对解决“怎样造船和“怎样 1 7 哈尔溟工程大学硕士学何论文 合理组织造船生产”的一种设计，其设计理论是运用成组技术原理和统筹优化 理论。所以，推行生产设计不仅是船舶设计方法的改变，而且是现代造船模式 在设计方式上改变的重要标志。 由于纳入生产设计，现代造船模式的设计方式必须遵循如下设计原则： ( 1 ) 贯彻按区域设计的设计原则 强调为了适应现代造船模式按区域组织生产，必须按区域进行设计，以便 设计与生产的所属区域一一相对应。 ( 2 ) 贯彻以中间产品为导向的设计原则 强调在设计过程中必须把所设计的船舶产品作为最终产品，按其所划分 的各个制造级进行逐级工程分解，以组合成各类零部件、分段、托盘、单元、 模块等不同中间产品，连同其所需的全部生产资源，以生产任务包形式进行设 计。 ( 3 ) 贯彻设计、工艺、管理一体化的设计原则 强调在设计过程中必须做好设计、工艺、管理的有机结合。这种结合是 先进的造船工艺技术通过扩大预舾装，在统筹优化“怎样造船 的前提下，经 各部门的相互协调，从工程管理角度提出合理要求，最终以设计形式把“怎样 造船”体现在工作图和管理图表上作为指导现场施工的依据。 ( 4 ) 贯彻壳舾涂一体化的设计原则 强调在设计过程中必须做好壳舾涂三类作业的有机结合。这种结合是在 一体化建造计划的指导下，通过壳、舾、涂生产设计之间的协调，以满足各作 业的均衡、连续地总装造船。 ( 5 ) 贯彻设计事先准备与各设计阶段相互结合的设计原则 强调设计必须事先作好工程管理方面的准备，含技术准备、计划准备和工 程控制准备。把事先准备作为开展设计工作的前提，并使设计的事先准备能与