第13讲 现代造船工程一、一体化区域造船一艘现代化的船舶就是一座复杂的水上工程建筑物，其建造过程也必然是一项复杂的系统工程。现代的大型船厂，均是兼有修船功能的船舶总装厂，主要从事船体的建造和各类机电设备的安装调试，前者称为船体工程，后者称为舾装工程。 船舶是由小到大、由简单到复杂不断发展的，建造方法也发生着不断的演变，船舶的建造方法经历的一系列的演变可简单总结为： 木质船钢质船铆接焊接整体建造分段建造传统造船模式现代造船模式系统导向系统和区域导 向区域、类型和阶段(中间产品)导 向产品导向木船建造技术 第1级水平 船台散装、码头 舾装、整船涂装焊接技术 第2级水平 分段建造、预舾 装、预涂装成组技术 第3级水平 分道建造、区域舾 装、区域涂装工业工程技术 第4级水平 壳舾涂一体化敏捷制造技术 第5级水平 设计 制造一体化整体制造模式分段制造模式分道制造模式集成制造模式敏捷制造模式劳动密集型设备密集型信息密集型知识密集型传统造船技术现代造船技术未来造船技术造船技术发展水平阶梯图（5种生产模式）分段建造：将船体整体划分为若干个分段，如首段、尾段、底部分段、甲板分段等。各个分段分别单独建造，然后运往船台进行总装。船体分段首要考虑的因素是船厂的起吊能力。大型船厂起吊能力较强，一些小分段会在上船台（船坞）之前，进行预合拢，而后再吊上船台进行总合拢，这样的分段称为总段。合拢分为中合拢和大合拢。船舶预舾装：传统的舾装工程在船舶下水以后，在码头上进行。实施分段建造方法后，一些舾装工作会提前到分段建造阶段和船台合拢阶段，这一阶段的舾装称为预舾装。分段建造的新问题：焊接船体、分段建造和预舾装，有效地缩短了船舶建造周期，但也带来了新的问题：结构的焊接变形、余量的预留、分段的吊运与翻身、壳舾的协调等。这些问题都需要研究解决，从而对船舶的设计提出了更高的要求。在船舶设计阶段就要考虑怎样造船和怎样组织造船的问题。1、现代造船模式造船模式是指组织造船生产的基本原则和方式。它既反映对产品作业任务的分解原则，又反映作业任务分解后的组合方式 ；它体现船舶产品的设计思想、建造策略和管理思想三者的系统结合。现代造船模式是以中间产品组织生产为基本特征的总装造船模式，主要由统筹优化的造船理念、面向生产的设计技术、均匀连续的作业流程、严密精细的工程管理和高效合理的生产组织等基本要素组成。现代造船模式的基础是成组技术等先进的工程技术和科学管理方式，目标是贯彻以“中间产品为导向的建造策略，实现造船效率 、质量和安全水平的不断提高。1995年原中国船舶工业总公司在广州召开的缩短造船周期会议上，提出了现代造船模式的定义：所谓现代造船模式，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(船体建造)、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。现代造船模式的主要特征是：面向制造的集成化的产品设计；船体建造、舾装、涂装一体化；有纵向层次清楚、横向逻辑性强的计划管理体系；制造系统的持续改进机制。建立现代造船模式的过程就是在船舶建造中对人力、物力、财力等各方面生产资源进行优化组合，使生产资源发挥最大效益，产品成本不断降低，产品质量不断提高。2006年9月，国务院常务会议审议通过船舶工业中长期发展规划(2006年-2015年）2004年11月26日，国防科工委颁发了国防科工委关于加快建立现代造船模式的指导意见；2007年8月30日，全国船舶工业工作会议在青岛召开，会议发布了船舶科技发展“十一五”规划纲要、船舶配套发展“十一五”规划纲要和全面建立现代造船模式行动纲要（20062010年）2009年2月11日，国务院审议通过船舶工业调整和振兴规划（20092011）2011年3月，“我国国民经济和社会发展十二五规划纲要”颁布，纲要中提出：船舶行业要适应国际造船新标准，建立现代造船模式，发展高技术高附加值船舶和配套设备。2、一体化造船传统的造船方法中，船舶设计只给出船的最终状态，即只解决了“造什么样的船”的问题，至于如何建造，则完全依赖工程师的现场组织。随着船舶大型化、现代化和生产技术的发展，这种一体化的概念又延伸到了舾装领域。形成了新的“区域舾装法”。而现代的船舶设计，会给出详尽的设计图纸，包括船舶建造的工艺过程。既解决了“造什么样的船”的问题，也解决了“怎样造船”和“怎样组织造船生产”的问题，这就是在船舶行业中逐步深化的设计、建造一体化的概念。区域舾装法：根据船舶的结构和布置特点，将整条船划分为几个大的区域，每个大的区域又根据不同的情况，沿船深、船宽和船长方向再划分为若干较小的区域。例如：将全船划分为机舱、甲板和上层建筑三大区域。每个区域还可以沿船深、宽、长 方向再划分为小的区域。每个区域都要绘制舾装综合布置图，一个区域的综合布置图中可能包括主机、辅机、管子及其支架、电缆及其支架、通风管路等。所需要的材料或零件按生产程序要求的时间和所属的区域进行集中配套，形成“托盘”。托盘只有在需要的时候才送到指定地点。这样，各类复杂的舾装件做到时间上有序、空间上分流，并与船体工程协调一致，实现船体工程与舾装工程工程一体化。二、船舶设计模式的转变1、传统船舶设计模式方案设计技术设计施工设计产品设计，反映最终状态为船厂生产现场服务施工设计图主要表示最后的完工状态，在船体方面，没有详细表达结构和零件的制造、安装顺序、施工方法、工艺要领和施工中必须的各种数据和指令；在舾装方面，没有表达出设备与系统制造、安装的阶段、程序、方法和试验要求等。传统模式只设计产品，说明了要造什么样的船，但没有说明怎样造船，怎样组织造船。2、现代船舶设计模式初步设计转换设计生产设计根据船舶技术任务书的要求，通过理论计算、资料对比和试验，初步确定主尺度、主要技术性能和重量。要完成：设计规格说明书、船体型线图、总布置图、中横剖面图、机舱布置图、主要设备厂商表。根据详细设计，结合工厂生产能力，按工艺阶段、施工区域和单元，绘制工作图表，记入各种工艺技术指标和各种必需数据。提供零件加工、船体装配、设备安装的方法和程序。使生产设计提供的图纸、表册成为指导现场施工的唯一依据详细设计计算航海性能、船体强度，优化舱室、机械设备的布置。详细绘制船体区域大段图样和舾装、系统布置图。得到船东和船级社认可。为生产设计提供图纸、文件和数据。生产设计不同于初步设计和详细设计，它的设计对象不是产品而是“生产”，它提供的不是最终结果，而是中间建造过程，被称为“以中间产品为导向”的设计。生产设计解决的是“怎样造船”和“怎样组织造船”的问题。初步设计、详细设计和生产设计是船舶设计的三个组成部分，既独立存在，又相互联系。生产设计虽然是在详细设计的基础上进行的，但生产设计的前期准备工作，如确定建造方针和施工要领等工艺性要求，又是在前两个阶段进行的。所以，生产设计的实施，结束了设计与建造的脱离状态，使设计真正起到组织生产和指导生产的作用。三、船舶生产设计1、生产设计的理论基础理论基础：统筹协调理论和成组技术的基本原理1）统称协调是生产设计的基本指导思想。对船体工程和舾装工程，对设计、工艺和管理，对船、机、电各工种，进行科学的统筹和协调。2）成组技术是使生产生产设计优化的基本原理。分析设计、工艺、管理中相关的特性要素，对零件和中间产品分类，强调按工艺阶段、工件类别、舾装区域或单元进行设计，并以编码形式指导施工流程。2、生产设计的作用1）使设计过程成为在图纸（电脑）上的“模拟造船”过程。将建造技术尽可能融合到图纸中。2）生产设计的工作图是现场生产的唯一施工依据。3、生产设计的内容生产设计包括船体生产设计和舾装生产设计两部分。船体生产设计负责自船体放样，经零件加工、结构预装配到船体总装的一切技术准备。包括船体型线放样、结构放样、绘制套料切割图以及各类工作图及管理图表。船体生产设计设绘的主要工作图表有：数据，部件图及零件表，分段工作图及零件表，船台工作图及钢材切割图，还有分段重量重心的计算，脚手架作业图，吊环布置等。这些工作图表详细地反映了船体制造的工艺和管理信息，如零件的编码代表了组合情况和组装顺序、零件的套料，零件的加工路线，施工对象制作时的放置状态，装配所需的胎具和样板、数据，零件的边缘加工，焊接方法和焊接规格，通焊孔布置，余量与补偿，精度要求，工时定额和材料定额等。舾装生产设计的内容是在设绘综合布置图的基础上，进行单元划分，将一个区域的综合部件、管路分成若干单元，以及需要现场安装的零件。设绘的图表有：安装图、零件图、舾装件制作图、托盘管理表。舾装又细分为船装、机装、电装。机装，即机舱舾装，机舱的作业范围通常是指从机舱前端壁到后端壁，包括轴隧在内的纵向范围，以及从舱底到烟囱的竖向范围。机舱的生产设计包括管舾装、铁舾装和主机轴系三大部分。电装，主要解决全船电气设备的制作、安装技术问题，为现场提供带有工艺指令的图纸和传达管理信息的图表船装，包括内装、外装、管装和涂装四部分。内装以居住、工作舱室为主，也称居装；外装是指舱室外全船各层甲板的舾装，也称甲板舾装或甲装；管装是指机舱以外的全船性的管系的舾装；涂装是全船的除锈处理和涂料涂装设计。目前，涂装已从舾装中分离出来，单独设立涂装生产设计。4、生产设计的“四化”标准化，对产品规格、尺寸、参数、技术要求、试验方法、工艺与工作方法、生产管理等方面所作的统一规定。是设计、生产、管理的一种共同技术依据。按专业，生产设计标准可分为：基础(综合性)、船体、机装、电装、管装和涂装七类。计算机化，以计算机作为辅助设计手段，应用造船三维软件，在电脑上进行所有设计工作，完成“模拟造船”过程编码化，编码是一种简单的技术语言和有效的信息载体，代表事物的名称、属性、特征、状态等。是按一定规则组合起来的符号和代号。船体零件的编码由产品代号分段号组合件号部件号零件号五级组成。托盘化，一个托盘就是一个作业单位，又是一个零、部件及器材集配单位。将舾装件按作业阶段、作业场所划分为小的单位，称为托盘。托盘管理是组织生产、物资调配和工程进度的科学的管理方法。思考题1. 什么是船体工程？什么是舾装工程？2. 造船技术的发展经历了哪三个阶段？哪5种模式？3. 中国船舶工业总公司提出的现代造船模式的定义是什么？4. 现代船舶设计分为哪三个阶段？5. 船体生产设计的主要内容是什么？6. 舾装生产设计的主要内容是什么？7. 生产设计实现了哪“四化”。