总装造船主流程应用研究.ppt

,总装造船作业主流程应用研究,2005年3月,建模资料注意保存,引言,建立现代造船模式的三个要素生产流程、生产组织和运行机制，三者的有机结合，是我国造船工业转换造船模式从“形似”到“神似”的必由之路。其中“总装造船作业主流程研究”，可以说是整个现代造船模式应用研究的重中之重，生产流程是新厂建模带根本性的问题，对此必须给予高度的重视。本报告通过对日本、韩国和国内先进造船企业总装造船作业主流程的分析研究，提出新建船厂按现代造船模式进行流程再造的建议，无疑将对龙穴造船基地的建模有着一定的指导作用。,1国内外现状,1.1日本,日本船厂早已在20世纪60年代开始率先引进并应用成组技术于造船，并在60年代末至70年代初在老厂改造和新建船厂时得到应用。其后，日本船厂不断通过改造和新建，使其总装造船作业流程较之传统的生产流程发生了根本的变化。到20世纪80年代，日本的造船成组技术应用已趋成熟，其后，美国造船专家与日本造船专家密切合作，在美国“国家造船研究计划”的倡导推动下，使日本先进造船方法和美国学术界的系统理论，推广到亚洲、欧洲和拉丁美洲的许多船厂。现阶段“以中间产品为导向的总装造船”，仍然是日本称之为最先进的现代造船方式。,总装造船作业流程的特征,其一是原有的综合性大而全的万能厂逐步改造为专业化的总装厂；其二是厂房布局由机群式布置向流水线布置转变；其三是成组技术、数控技术、计算机技术的发展促进了造船生产流程向集成制造的方向发展。,工厂布局有四个共同的特点,有完整的船体分道建造生产线；有固定按区域划分的舾装场地；在船台（坞）端部及两侧有宽广的分段堆场和总段组装场地；有管子车间和铁舾件集配中心。,生产流程有两种类型、五种形式,由于各船厂的地形、地貌、水域和岸线等条件各不相同，所以生产流程的形式也不一样，大致可分为如下五种形式：1）“I”型2）“T”型3）“L”型4）“U”型5）分离形,第一种是连续流水线型，按船舶建造阶段设置流水线。这种考虑是对同类型船批量建造的需要，但对多种类型船舶同时建造的适应能力似乎差一些。第二种是独立分离型，按船舶建造阶段设置工场。各工场相对独立分离，中间留有充分的缓冲地带，用液压台车转运，这种考虑不仅是目前的建造需要，而且考虑到将来的发展。,1）“I”型,三井千叶船厂布置图,钢材堆场,分段舾装,船体加工,分段装配,船坞,分段总组,三井千叶船厂总装作业流程,2）“T”型,住友追滨船厂布置图,住友追滨船厂总装作业流程,分段总组,船坞,钢材堆场,船体加工,分段装配,分段舾装,3）“L”型,IHI公司爱知船厂布置图,IHI公司爱知船厂总装作业流程,钢材堆场,船体加工,分段装配,分段舾装,分段总组,船坞,4）“U”型,大岛船厂布置图,大岛船厂总装作业流程,钢材堆场,船坞,分段总组,分段舾装,分段装配,船体加工,5）分离形,日立有明船厂布置图,日立有明船厂总装作业流程,钢材堆场,船体加工,平面分段装配,曲面分段装配,分段舾装,分段总组,船坞,1.2韩国,70年代开始，韩国在老厂技术改造和新建船厂时，邀请国外专家做顾问，送出人员到国外培训，购进国外先进设备,学习日本船厂船舶建造具体生产过程中的技术诀窍。到了80年代，韩国造船排位第四。随后，韩国政府为提高本国造船能力，增强在国际船舶市场的竞争力，进行产业结构的调整，组成五大造船公司现代、大宇、三星、汉津和海拉集团。进入90年代以来，以五大企业为主体的韩国造船厂，纷纷制订和实施自己的扩张计划，新增5座造船坞和许多大的改造项目都是在这个时期完成的，从而使韩国船厂的造船能力大幅度提高，韩国造船业的总量跃居世界第二，仅次于日本。韩国造船的发展引起欧洲、日本和美国造船界和政府的关注。,韩国船厂与日本船厂惊人地相似,韩国造船工业之所以成功，一个关键因素是重视学习国外先进造船技术。韩国学习国外造船技术主要在二个方面：船舶建造技术和船厂建设技术；与国外船厂联合设计，提高自己的设计能力。仔细观察韩国船厂，我们会惊奇地发现，几乎所有韩国船厂无论是工厂布局或生产流程都与日本船厂惊人地相似，运作机理也基本相同。,下面列举几个韩国船厂的实例：,1）大宇造船厂,大宇造船厂布置图,大宇造船厂总装作业流程,钢材堆场,切割加工,平面分段装配,曲面分段装配,部件装配,分段总组,船坞,上建分段装配,分段总组,2）STX造船厂,STX造船厂布置图,STX造船厂总装作业流程,船坞,分段预组合,分段预组合,分段装配,钢材堆场,船体加工,3）现代三湖重工造船厂,现代三湖重工造船厂布置图,现代三湖重工造船厂总装作业流程,钢材堆场,切割加工,平面分段装配,曲面分段装配,部件装配,船坞,分段总组,1.3国内新建船厂,外高桥造船公司的建厂方案是由英国AP公司作出的，其生产流程的设计思想是在日本船厂分离型布置的基础上进一步发展为生产中心型。经过四年的一期工程建设，已成为一个用新设备、新人员、新思维建设起来的大型船舶总装厂。南通中远川崎造船公司成功的经验是新建厂时全面引进日本川崎重工先进的制造和管理体系，引入日本建模软件，实行与日本川崎重工坂出船厂完全相同的制造工艺和生产组织方式，从工厂布局到生产流程都是完完全全的日本造船模式。短短五年便成为目前中国最好的造船企业。,1）外高桥造船公司,外高桥造船公司布置图,外高桥造船公司总装作业流程,总段预舾装,试航,交船,出坞,码头试验,船坞舾装,船坞搭载,总组搭载,分段预舾装,分段组立,小组立,切割加工,进料材料准备,2）南通中远川崎造船公司,南通中远川崎造船公司布置图,南通中远川崎造船公司总装作业流程,钢材堆场,切割加工,平面分段装配,曲面分段装配,部件装配,船坞,分段总组,分段舾装,总组,2.造船流程的演变,2.1系统造船流程,2.2区域造船流程,2.3总装造船流程,3.总装造船作业主流程研究,3.1船体分道作业,船体分道作业流程的基本特征是：1）以船体分段作为分道作业的基本生产单元；2）对各类船体分段在各个分道上进行平行作业；3）各分道作业最大限度实施流水线作业或专业化生产。,典型船体分道作业流程,船台合拢,平面分段制作,曲面分段制作,上建分段制作,艏艉分段制作,部件装配,零件加工,分段舾装总段组合总段舾装,1）零件切割加工作业,考虑到作业流的均衡，按照零件相似性分类，把相对独立的生产类型加以分开，分别组织生产非常必要。如把船体钢结构零件的下料、切割加工分为:平直板切割加工、弯曲板切割加工、板条及小零件切割加工、型材下料加工、内部构件切割加工等，实施单一流水作业，能够极大地发挥各种设备的专长，提高生产效率。,零件切割加工作业有五种流程,平直板切割加工流程弯曲板切割加工流程板条及小零件切割加工流程型材切割加工流程内部构件切割加工流程,是拼板板否柱面板棱柱板槽型壁,钢材预处理,号料切割直线形板,辊弯,压弯,压筋,平面,平直板切割加工流程,加工设备:等离子切割机（或高速铣边机）、三星辊、油压机等。,是锥面板否是双向曲面板折角曲形板否复杂曲度板,弯曲板切割加工流程,钢材预处理,号料切割弯曲形板,单曲,缓曲,辊弯,辊弯,压弯,大火热弯,水火弯板,加工设备：等离子切割机、三星辊、油压机、火工平台等。,是平直加强材否折边肘板否是平直肘板,板条及小零件切割加工流程,钢材预处理,号料切割直线板条,号料切割小零件,边缘打磨辊平,折边机,折边,边余料,平直,加工设备：板条切割机、光电跟踪切割机、手工切割机，三星辊、折边机、剪板机等。,平直,边缘打磨辊平,是直形型材否曲形型材否扭曲是型材,型材预处理,号料切割型材,平直,扭曲,冷弯机,水火弯板,端面打磨矫直,型材切割加工流程,加工设备：型材自动切割线、肋骨冷弯机、撑床机等。,是腹板纵向桁材横向桁材否曲形面板,内部构件切割加工流程,钢材预处理,号料切割内部构件,平面,边缘打磨矫平,辊/压,加工设备：等离子切割机、光电跟踪切割机、手工切割机，矫平机、油压机等。,2）部件装配作业,考虑到部件装配和分段装配两者的作业内容区别很大，同一工艺流程不能兼容，把部件装配从分段装配作业中分离出来单独制造，这种做法是十分明智的。能有效地平衡工作负荷，确保分段装配流水线的顺畅。另外是将部件作为一个中间产品外包给专门制造这类零件的加工厂制造，无疑也是一个好的办法。即使自己制造也要有专门的部件装配车间和足够的堆场面积，才能提高生产效率。,部件装配作业有四种流程,拼板部件装配流程T型部件装配流程桁材部件装配流程腹板部件装配流程,拼板部件装配流程,进料,排板,压紧定位焊,单面焊双面成型(或单面焊),翻身检查(或刨槽),反面修补(或封底焊),自检完工,边缘打磨拼接,加工设备：HIVAS高效焊接系统、各类焊机等。注：这里指的是甲板、舱壁、平台等部件的拼板，平面分段的拼板应在平面分段流水线上进行。,T型部件装配流程,自检完工,修整矫直,焊接,吊装垂直板定位焊,划线,铺放基准面板,进料,加工设备：T型材生产线、各类焊机等。,桁材部件装配流程,进料,腹板拼焊(或无),划线,安装加强筋定位焊,正反面焊接,边缘打磨校正,自检完工,加工设备：部件流水线、各类焊机等。,腹板部件装配流程,焊接,安装加强筋,进料,腹板拼焊(或无),吊装面板,边缘打磨校正,自检完工,划线,加工设备：部件流水线、各类焊机等。,3）组件装配作业,组件由若干个部件和零件装焊而成，通常称之为片体或小分段，组件装配同样可以从分段装配作业中分离出来单独制造。,组件装配作业有三种流程,框架构件装配流程平面板架装配流程曲面板架装配流程,框架构件装配流程,钢平台划线,上料,框架定位焊,临时加强,吊离,框架焊接,边缘打磨校正,自检完工,注：这里指的是蛋箱型框架，可在平面分段装焊工场进行。,平面板架装配流程,进料,吊放拼板部件,划线,吊放骨架定位焊,焊接,边缘打磨校正,自检完工,注：这里指的是甲板、舱壁、平台等部件，应提前在部件装焊工场进行。,曲面板架装配流程,地面划线,双斜切胎架制作,胎架报验,结构划线切割余量,安装散装件吊装骨架等,定位并报验,焊接并报验,自检完工,边缘打磨校正,焊接,外板上胎架定位,校正,注：可在曲面分段装焊工场胎架上进行。,4）分段装配作业,分段装配是船体建造的关键区域。分段装配把集配的零件、部件、组件和板列在胎架上装配成分段。为组织流水线的分道作业，将用平台装配的平面分段和用胎架装配的曲面分段完全分开制造。作业内容变化较大的分段，如艏、艉分段，机舱半立体分段，上层建筑分段等，组建独立的车间制造。,分段装配作业有三种流程,平面分段装配流程曲面分段装配流程上层建筑分段装配流程,平面分段装配流程,纵向桁材定位,横向桁材定位,蛋箱框架装配,焊接,蛋箱框架吊装,横向型材装配,分段内部构件装配,分段反面构件装配,打磨修整,焊接,焊接,打磨修整,分段舾装,翻身封底,切除余量下胎,分段涂装,框架装配,排板,定位焊,FCB单面焊双面成型,检查修补,划线切割边缘打磨,纵向型材装配,拼板,完工报验,注：在分段装焊工场的平面分段流水线上进行。,曲面分段装配流程,胎架制作,上胎架拼板,划线切割,定位焊,焊接,纵向部件组件装配,横向部件组件装配,焊接,内部构件定位装配,打磨修整,分段舾装,完工报验,分段涂装,切除余量下胎,注：在曲面分段装焊工场的管柱式胎架上进行。,上层建筑分段装配流程,平台拼板,上胎架,划线切割,纵向横向型材装配焊,焊接,纵向片体定位装配,横向片体定位装配,焊接,内部构件定位装配,打磨修整,分段舾装,完工报验,分段涂装,切除余量下胎,注：在分段装焊工场的框式胎架(或平台)上进行。,5）总段组合作业,总段组合使高空作业低空化，低空作业平地化，从而提高预舾装率。为尽量减少船坞合拢所需的作业时间，应把尺寸较小的分段连接成大分段才吊装。,总段组合作业有三种流程,前后分段组合流程上下分段组合流程多个分段组合流程,前后分段组合流程,NO1分段摆正定位,NO2分段吊装定位,焊接矫形,局部涂装,总段船台吊装,安装分段连接件定位,上下分段组合流程,下分段翻身定位,B面预装,局部涂装,设备吊装,焊接矫形,总段船台吊装,上分段吊装,多个分段组合流程,底部D31分段为基准,底部D32分段吊装定位,旁板SL32(左、右)分段吊装,旁板SL31(左、右)分段吊装,平台4D31(中)分段吊装,焊接矫形,局部涂装,总段船台吊装,3.2区域舾装作业,区域舾装作业流程的基本特征是：1）以托盘、单元、模块作为区域舾装的基本生产单元；2）按船舶“结构特征”划分区域，即机舱舾装区、甲板舾装区（外装区）、上层建筑舾装区（居装区）；3）各安装阶段“所需中间产品”，实施管舾件托盘和铁舾件托盘配送，从而形成物的流动，人员和作业场所相对固定的准流水线作业方式。,典型区域舾装作业流程,铁舾件集配,管舾件集配,托盘集配,托盘集配,托盘集配,单元舾装,分段舾装,船上舾装,总段舾装,铁舾件,托盘集配,托盘集配,托盘集配,单元舾装,分段舾装,船上舾装,总段舾装,铁舾件作业流程,管舾件,托盘集配,托盘集配,托盘集配,单元舾装,分段舾装,船上舾装,总段舾装,管舾件作业流程,舾装作业有五种流程,区域舾装是船体分道作业实施后的必然结果，因为它们所用的逻辑相同。采用先行舾装技术和模块化技术的船厂，绝大多数舾装件的装配与船体分段无关，形成单元后再装在船体上。舾装作业流程有五种：1）托盘集配流程2）单元舾装流程3）分段舾装流程4）总段舾装流程5）船上舾装流程,1）托盘集配流程,托盘集配是区域舾装的重要保证。典型的托盘集配流程有二种：管舾件托盘集配流程铁舾件托盘集配流程,管舾件托盘集配流程,镀锌镀塑试压油漆,托盘集配,半成品,半成品,下料切割,法兰定位,法兰焊接,弯管,典型管子加工流程,管子加工生产线,钢管加工线,有色金属管加工线,外场管生产线,进料,成品分理集配,入库出托,铁舾件托盘集配流程,托盘集配,订货、采购,物资部,材料清单外购件清单外协件清单自制件清单,采购,检验入库储存,托盘集配,出库与送托,设计部,物资清单,2）单元舾装流程,正如分段是船体建造的关键区域一样，单元是舾装的关键区域。单元舾装可以细分为单元制造与单元安装。单元作为一个独立的“中间产品”完工后，在分段或船上的安装流程就显得简单了。所有单元，按其性质、特点大致分为三种类型：区域性单元制作流程功能性单元制作流程模块技术的应用,区域性单元制作流程,设备基座定位,花地板公共支承结构制作定位,铁平台1：1放样划线,安装设备,安装管路及附件,安装电气设备及仪表,配制花地板,打磨油漆,拆解成若干组小单元,临时加强,运出车间吊装上船,焊接,注：在模块工场内进行。,功能性单元制作流程,设备底座固定,设备与底座连接,安装设备外围管子,安装配电设备,配电设备连线,焊接修整,打磨油漆,分段安装或船上安装,吊离车间,局部调试,注：在模块工场内进行。,模块技术的应用,模块是由部件、附件，以及标准元件组合构成具有独立功能的预制整体。模块技术是针对各类中间产品的结构，合理进行模块设计，并使之通用化、标准化，可由专业厂进行制造。中间产品在制造中应用模块技术在国内尚处于研究开发阶段，但其对提高舾装率带来的好处是显而易见的。,3）分段舾装流程,分段舾装是一种地上舾装的作业方式，在船体分段制作时，或利用分段总段组合前的时间，将属于该分段的管、铁舾件，设备或单元等安装到分段上。分段在地上安装的工作量愈多，则在船上安装的工作量愈少。不但可以节省舾装工时，而且可以缩短船上施工工期。其典型的分段舾装作业流程有两种:A面预装：指的是分段倒置时，在带结构面的预装。B面预装：指的是分段翻身后，在不带结构面的预装。,A面预装作业流程,装焊穿舱件,分段涂装,管附件托盘,装焊支架,管子安装,管舾件托盘,分段倒置平放,焊接打磨补漆,注：在分段预舾装场地内进行。,B面预装作业流程,设备基座安装,舾装件安装,设备安装,舾装件托盘,分段正置平放,管舾件托盘,管子安装,焊接打磨补漆,注：在分段预舾装场地内进行。,4）总段舾装流程,总段舾装流程大致有两种方式：总段组合后舾装：把两个或两个以上分段在地上总段组合后再舾装。以机舱盘舾装为例舾装后总段组合：把两个或两个以上分段在地上舾装后再总段组合。以机舱集控室舾装为例,总段组合后舾装流程,D31分段基准,D32分段吊装定位,SL32(P/S)分段吊装,内底单元进舱,总段船台吊装,SL31(P/S)分段吊装,泵舱设备进舱泵舱内框架管系补装,斜梯、单元外设备座架安装,4D31(C)分段吊装,下平台管子B面预装,海水总管、通海阀件、海底门附件等安装,总段装焊密性试验花地板以下涂装,焊接打磨补漆,SM32（P）分段A面预装,涂装修补后翻转定位,火工校正后B面预装,SU32（P）分段A面预装,设备座架装焊A60敷设,主配电板等设备青空吊装,涂装修补后翻转,管，机电，木综合安装,总段船台吊装,SU32（P）分段吊装,火工校正,舾装后总段组合流程,5）船上舾装流程,分段在船台合拢后，就分段舾装和总段舾装两个阶段未完成的工程进行舾装作业。一般而言，船上舾装阶段的舾装作业，是指分段与分段对接后才能进行分段与分段之间、分段与单元之间、单元与单元之间的管、铁舾件的安装作业。由于船上舾装作业的工作环境较地上作业差，舾装成本也较高，因此船上舾装的工作量原则上愈少愈好。提高分段舾装和总段舾装的比例，降低船上舾装的比例，这是提高生产率的关键。,3.3区域涂装作业,区域涂装作业流程的基本特征是：1）按船体建造和区域舾装作业流程相结合划分区域，即船体涂装、铁舾件涂装、特殊涂装；2）按区域“所需涂装部位”划分阶段，即钢材预处理、分段涂装、船台涂装和码头涂装；3）采用跟踪涂装方式，使涂装作业渗透到船体作业和舾装作业区域内。并在生产设计中周全地考虑时间节点、材料选择、质量标准、作业方式等，以实现真正的区域涂装。,典型区域涂装作业流程,切割加工,分段制作,船台合拢,码头舾装,交船前,分段舾装,船上舾装,钢材预处理线,分段区域涂装,船台区域涂装,码头区域涂装,下水前,跟踪补涂,涂装作业有四种流程,各涂装一系列的施工阶段通常是在相对固定的不同施工区域上进行，船体作业和舾装作业各施工阶段要做到实际上的完工，为区域涂装作业创造条件非常重要。涂装作业流程有四种：1）钢材预处理作业流程2）分段涂装作业流程3）船台涂装作业流程4）码头涂装作业流程,1）钢材预处理作业流程,进料,打砂,喷漆,出料,堆场,辊平,滚道输送,烘干,加工设备：钢板校平机、预处理流水线等。,2）分段涂装作业流程,分段进涂装车间,搭设脚手架,移置室外或喷漆棚,完工油漆报验,自检补涂,喷涂第二度漆（或至完工漆）,运往舾装场地,清洁,喷砂,涂装第一度漆,拆除脚手架,搭设脚手架,拆除脚手架,注：在分段涂装工场进行。,3）船坞涂装作