造船作业流程

船海讲坛】图解造船系列（1）造船工艺步骤介绍-06-26船海人一、造船生产管理模式演变由焊接替换铆接建造钢质船，造船生产经历了从传统造船向现代造船演变，关键推进力是造船技术发展。传统造船分两个阶段：1、常规船体建造和舾装阶段。在固定造船设施上先安装龙骨系统、再安装肋骨框、最终装配外板系统等。2、因为焊接技术引进，船体实施分段建造；舾装分为两个阶段：分段舾装和船上舾装，即开展予舾装。现代造船又历经以下阶段：3、因为成组技术引进，船体实施分道建造；舾装分为三个阶段：单元舾装、分段舾装和船上舾装，即开展区域舾装。4、因为船体建造和舾装、涂装相互结合组织，实现“壳舾涂一体化总装造船”。5、伴随造船技术不停发展，精益造船、标准造船、数字造船、绿色造船将成为船厂努力方向。现在中国关键船厂通常处于三级向四级过渡阶段；中国优异船厂已达成四级水平；而象上海外高桥船厂、江南长兴岛造船基地明确提出将精益造船、标准造船、数字造船、绿色造船作为发展目标。二、船舶建造工艺步骤（一）现代造船工艺步骤以下简图。（二）船舶建造工艺步骤层次划分依据1、生产大节点开工——上船台（铺底）——下水（出坞）——航行试验——完工交船生产大节点在工艺步骤中是某工艺阶段开工期（或上一个节点完工期），工艺阶段通常说是两个节点间施工期。生产大节点期限是编制和实施生产计划基点，框定了船舶建造各工艺阶段节拍和生产周期；从经营工作看，节点完成日也是船东向船厂分期付款交割日。开工仪式上船台仪式下水仪式散货船试航交船命名（并不意味着交船）2、工艺阶段钢材预处理——号料加工——零、部件装配——分段装焊——船台装焊（合拢）——拉线镗孔——船舶下水——发电机动车——主机动车——系泊试验——航海试验——完工交船3、以上工艺阶段还能够深入进行分解。4、需要说明是以上工艺阶段是按船舶建造形象进度划分，现代造船工艺步骤是并行工程，即船体建造和舾装作业是并行分道组织，涂装作业安排在分道生产线两个小阶段之间，船体和舾装分道生产线在各阶段接续地汇入壳舾涂一体化生产步骤。三、船舶建造过程控制（应用于现代造船模式）（一）钢料加工阶段1、钢料加工过程钢材备料——钢材预处理线（矫平、喷砂除锈、底漆）——放样号料——构件边缘加工（切割、加工焊接坡口）——构件成型加工（非平直构件加工成应有曲度）——船体零部件装配（平面接板、框架组立）。钢材预处理流水线钢板下料2、船厂比较关注问题（1）钢料供给。船厂是钢材消耗大户，从产业关系看应该和钢厂建立利益共享战略伙伴关系。如有船厂和钢厂签署了长久合作协议，每十二个月锁定一个钢材基价，既降低了受钢材市场价格波动影响，并能够确保供货期限和数量；有船厂享受钢材优惠价格（如每吨下浮50元）；还有钢厂直接投资船厂成为股东单位等。（2）钢料加工应形成份道加工路径。大型船厂为组织分段组装流水线生产，在钢料加工阶段就要求对应加工后构件定向、有序地传输到平面分段流水线、曲面分段流水线和型材加工流水线。在大连船务钢料加工车间：平直构件加工、带曲度构件加工压制、型材加工及弯制、构件小组立等，已形成划分明确加工区域。（3）提升钢材利用率是船厂降本增效永恒专题。现在中国船厂钢材利用率（主船体钢材利用率、钢材综合利用率）通常在85%～90%左右，其中中远川崎达成94%，日本船厂可达成95%以上。钢材利用率情况受到船型及设计、管理、场地等多原因影响。努力开展船体和舾装同时设计，以提升一次套料利用率；在钢料加工中心留有充足余料堆放、分检、再利用场地，一是可调用余料进行二次套料；二是利用余料切割法兰、肘板、人孔盖等预制件；三是调用余料补充工装。尽可能依据用料尺寸，多规格在钢厂组织定尺订货（这是日本船厂保持高水平利用率优势）。（二）分段制作阶段1、分段是组成船体结构实体。依据船舶建造工艺、场地条件、起重能力、周期要求等，一艘3～6万吨级船舶分段划分大致在100～200个（大型船体结构如MPF1000钻井储油船分段划分351个）。分段装配分段成型分段总组船台合拢2、分段名称分段按几何特征可分为：（1）平面分段：平面板列带有骨架单层平面板架；（2）曲面分段：平面板列带有骨架单层曲面板架；（3）半立体分段：两层或两层以上板架所组成不封闭分段；（4）立体分段：两层或两层以上板架所组成封闭分段；（5）总段：主船体沿船长划分，其深度和宽度等于该处船深和船宽环形分段。尤其需要指出是：立体分段和总段是由若干平面分段和曲面分段所组成，因为平面分段和曲面分段是分段建造中基础单位，作为船舶建造主步骤，必需组织流水线生产。分段按其结构所属部位可分为：（1）底部分段（2）舷侧分段（3）甲板分段（4）首尾分段（5）上层建筑等3、分段制作阶段建造组织方法：（1）严格按批量次序下料：船体结构分段通常分20多个批次进行投料。在网络计划安排中按吊装次序依次组织分段制作，这是由建造法决定。塔式建造法：以尾部近机舱前一个底部分段作为基准段在船台搭载，然后向首、尾及两舷自下而上依序吊装各分段。因为机舱分段需要安装大量设备、管路，所以需要尽早成型并吊装。岛式建造法：为缩短建造周期，将船体沿船长划分成2～3个建造区（岛），在每个建造区选择一个分段为基准段，按塔式建造法组织建造，岛和岛之间利用“嵌补分段”进行连接。串联建造法（一条半造船法）：当船台长度大于船长1.5倍，且是批量建造情况下，能够在建造第一艘船前半段同时，在船台前端建造第二艘船尾段。待第一艘船下水后，第二艘船尾段也完工，并移至船台尾端继续建造其前半段，同时第三艘船尾段又在船台前端建造。总段建造法：将预先装配焊接好环形总段根据安装次序进行船台装配。船厂在含有大型船坞、并有总组场地和起重能力给予确保情况下，采取总段建造法能够有效利用各关键生产资源。船台/船坞建造方法（2）落实总装造船标准：为充足发挥船厂关键生产设施（船台、船坞、总组场地和起重设备等）能力，应将生产主步骤即组织流水线生产项目留在厂内，能够以中间产品组织生产和供给次步骤项目，尽可能以“分包”形式扩散到厂外，实施“专业化生产、社会化配套”。“分包”指是购置劳务，由船厂提供材料、图纸、进行工艺和质量监督，分包商提供加工后中间产品，这些产品船厂不是不能制造，而是出于经济、负荷尤其是总体效率等原因，主动将其交给分包商去制造。（3）实施分段成品化交验：根据“壳舾涂一体化”要求，在分段制作阶段，应将该部位铁舾件、管舾件、电气焊接件尽可能地全部安装上去，并完成份段涂装工事。在分段下胎交验时，上下道工序必需依据清单进行逐项检验确定，尽可能降低施工项目在工序间流转。分段成品化制作，即使加大了该阶段工作量，但从能率测算看，同一工事项目工时消耗量，在分段舾装阶段、船台舾装阶段、水下舾装阶段百分比为1：5：9。现在中国船厂分段予舾装率（铁舾预舾装率、管舾预舾装率）在80%～90%左右，而日韩船厂靠近100%。（4）扩大总组吊装数量：不管是老厂改造还是新厂计划，全部强调在船台、船坞周围扩建总组场地，利用大型起重设备，将几分段装焊成一个总段，以此为平台进行规模化舾装（包含正反转预舾装），以后一次吊装合拢（包含上层建筑）。一艘船总组吊装数量及完整性程度，表现了船厂工艺水平和生产能力。（5）调整工序生产能力：按精益管理要求实现流水节拍造船，使各工序物流有序、量化、可控地运行，既不能中止，也不应积压，这是船厂追求目标。为此在生产管理中要根据优异合理定额水平（以加工原单位数据为基础），组织工序生产能力测定：在工艺步骤中由后向前测定需求，找出微弱步骤和影响原因，并给予消除。（6）努力采取新工艺新技术：在分段制作阶段推行精度管理，逐步做到无余量下料、切割和装配；大力采取高效焊接技术；推行盆舾装、正反转予舾装等。（三）舾装件（铁舾件、管舾件、电气焊接件）加工、集配、安装阶段1、舾装作业和船体建造是并行分道组织（只是在讲述中排在分段制作阶段以后），按施工阶段和区域分为单元舾装、分段舾装和船上舾装。单元舾装：将若干相关设备如泵、电动机、控制器等安装在一个共同基座上装配成一个单元，然后再将此单元作为整体在合适舾装阶段安装就位（有条件单元在制作时可完成泵压或电气试验）。分段舾装：当分段倒置时在甲板顶面安装，分段翻身后在甲板表面安装。船上舾装：当船体总装时和总装后，在船上一个舱室内或跨多个舱室进行安装。2、舾装件加工、集配、安装阶段建造组织方法（1）为确保舾装作业和船体建造并行展开，必需努力作到舾装设计和船体设计达成同时。从设计关系看，船体设计是先行开展，在船体设计提供背景图情况下，舾装设计才能确定设备位置、管系走向。所以所谓“同时设计”是一个要求，即紧密跟踪船体设计进度，一经含有条件舾装设计快速展开，并在较短时间内满足舾装作业和船体建造对供图需要。（2）舾装集配中心选址。在厂区面积充裕情况下舾装集配中心尽可能设在厂内，既可缩短配送路途又能确保立即性。但因为船厂推行壳舾涂一体化总装造船模式，对舾装件加工、集配和安装不管是立即性还是完整性，提出了更高要求：一是对种类多、规格杂、数量大铁舾件实施专业化生产；二是管子加工按种类、口径等划分实施“管件族制造”；三是对舾装作业实现“托盘”设计和管理。为此，很多船厂将舾装集配生产线从厂区主生产线分离出去，在离厂区尽可能近、运输方便并有足够面积地方建设舾装集配中心（需要说明是在管子制作安装工事中，仍需要现场管制作和管子修改，在厂区内仍设有管子加工厂房、设备）。（3）舾装集配中心功效。按订货清单组织舾装件制作；对通用件、预制件等扩大予制并实施库存管理；对舾装件按类型、规格合理堆放；依据各托盘表标识进行分检、配托；按指定时间将托盘配送到指定地点。现在大船重工舾装企业已形成相当规模：在土城子占地20余万平方米，设有管子加工流水线（同时统管新老厂区、博森企业等管子加工生产）；铁舾装件加工基地；单元、模块制作基地，配有对应库房和场地。在舾装企业周围，还有若干铆焊厂，已形成造船加工配套产业群。管系单元模块分油机单元模块（4）托盘设计和托盘管理“托盘”是造船实用术语。从形象看是一个钢质材料制成筐，承载着托盘表所列舾装件、连接件，根据一个作业小组3～5天工作物量，送到指定作业地点，所以也称“任务包”；托盘实质反应了一个管理思想，托盘表表示了完成工作单元信息和指令。托盘表起源于托盘设计图纸文件分解，设计人员必需实施托盘表不能“跨阶段、跨区域、跨类型”编制标准，尤其强调是设计人员必需对生产进度、施工区域划分、现场施工条件及施工劳动量有较清楚了解，不然编出托盘表将会给现场施工造成混乱，这在各船厂全部经历了一段过程。现在大船重工已将工艺路线和定额人员编入专业设计室，以期加强托盘设计。对托盘生产管理来说，关键是确保托盘配齐率，现在铁舾托盘配齐率能够得到确保，但管舾托盘配齐率因为管系附件品种繁杂，有时配套出现缺件，影响到装配完整性。托盘管理（四）船台（船坞）合拢阶段船台、船坞是船厂最关键生产设施，船台（船坞）合拢工程组织和周期控制，决定着船厂产品产量。所以,在该阶段中心任务就是怎样缩短船台（船坞）建造周期。尤其是对于拥有大型船坞船厂来说，因为坞容较大，怎样同时合理摆放几条船位并对各船只工程进度作到同时控制尤其显得关键。如某船厂20万吨级船坞可同时摆放4条船，4个月开一次坞门年产出船舶10艘左右，现在工程进度控制能够达成2个月开一次坞门，年产出船舶增加到20艘左右。围绕缩短船台（船坞）建造周期：1、对于船体建造要求是严格实施吊装计划组织连续吊装，从工程控制角度看：一是要避免出现“卡壳”分段影响吊装；二是要有充足分段贮备确保工程进度。2、对于舾装作业要求是必需在生产管理和作业单位建立起一个理念：“船下就是安装，船上就是调试”（最大程度地提升分段予舾装率），具体要求是在分段制作阶段已将设备机座、管系、单元模块安装或制造完成，在船台阶段关键组织各系统连接、管系泵压串油、电气通电等校验调试工事。3、重视并组织“工序前移”工作。船台建造阶段在船舶建造工程中是组织难度大、投入劳动多阶段：分段吊装、船上舾装、设备定位、主机吊装等交叉作业。但从整体工程安排看，各船厂正努力将传统造船时期水下建造阶段工事提前到船台建造阶段完成，即组织“工序前移”工作。这是因为下水后，一是关键设备已经定位，封舱件安装后甲板已经扣上，假如出现差错和重大修改物件调运很困难；二是码头区域起重能力低于船台吊车；三是封舱后船内舱室作业将受到条件和环境影响。所以要将船舶下水后部分关键项目，全部或部分在船台建造阶段完成。如着力组织发电机系统管系合拢安装、密性试验、设备定位及调试，使船舶下水后立即争取发电机动车，为其它关联工事展开发明条件。4、开展船舶下水完整性检验。为改变船厂在计划节点强行下水传统作法，生产管理部门制订了各船只下水完整性项目清单，确定船舶下水前必完项目，和部分跨期到下水后项目完工百分比。船舶下水前生产管理部门组织专题检验，经企业主管领导审定后才能下达船舶下水指令。（五）水下作业阶段该阶段关键控制项目为：船舶下水、发电机动车、主机动车。1、船舶下水是利用下水设备将船舶从建造区移入水域工艺过程。通常方法有重力式下水、漂浮式下水、机械化下水。2、发电机动车是一个标志性节点。它意味着舾装作业已经基础结束，各系统、设备进入到交验阶段。3、主机动车象征着该船已经趋于完整，安装和交验也