造船内业生产工艺应用造船内业生产工艺应用孙建华孙建华2008 . 6引 言w 建立现代造船模式的三个要素建立现代造船模式的三个要素 生产流程、生产组织和运生产流程、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“形似形似”到到“神似神似”的必由之路。的必由之路。w 其中其中“总装造船作业主流程研究总装造船作业主流程研究”，可以说是整个现代造，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。的问题，对此必须给予高度的重视。w 通过对日本、韩国和国内先进造船企业总装造船作业主通过对日本、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。用。工艺流程示意图：工艺流程示意图：w目标： 把威海荣成扬帆造船有限公司建成以中间产品组织生产为主要特征的总装造船模式，中间产品实现成品化、专业化生产，形成连续、均衡、有节拍的流水线生产。生产管理、成本管理精细化，信息集管理成化的控制体系。4w工作的重点： 以中间产品为导向，优化生产作业流程，实现中间产品化制作与安装的生产模式，建立以中间产品为导向的成本管理与控制体系，提高总装造船的效率。5w建设有钢材堆放场，切割加工作业区，小组立作业区，平直分段作业区，曲面分段作业区，上层建筑分段作业区，先行舾装作业区，舾装件加工制造要充分利用社会化协作网络，发展中间产品专业化生产。6w加强总装造船，开发和应用造船新工艺、新方法、新工装，全面推行分段总组建造法，结合企业的实际，有选择地发展总段建造，船坞快速搭载，平地造船等新技术，大力推广精度造船，先进的舾装和先进的涂装技术。7w要重点吸收模块化舾装、高效焊接、精度切割等船舶建造关键技术和现代化造船生产管理技术，提高建造技术水平和生产效率，尽快达到国内先进造船水平。面对中国造船业的快速进步，韩、日将会改变策略，新兴造船国家追赶我们的步伐也会更快。因此继续走粗放式的发展道路是行不通的。现在，我们要调整战略，转变发展方式，要迅速提升各级实力和生产效率，增强人才素质，创新管理体制机制。8设备配置与设备管理的重要性：设备配置与设备管理的重要性：w w充分发挥硬件的作用，是摆在我们面前的一个重要充分发挥硬件的作用，是摆在我们面前的一个重要的课题。设备是整个造船流程中的关键要素，依据的课题。设备是整个造船流程中的关键要素，依据总体建模配置，与工艺相呼应，在推进新的造船模总体建模配置，与工艺相呼应，在推进新的造船模式的过程中，我们不仅要重视转变管理模式、推进式的过程中，我们不仅要重视转变管理模式、推进新工艺，同时要重视设备使用与保养。粗放型的管新工艺，同时要重视设备使用与保养。粗放型的管理往往不能发挥设备的应有作用，设备利用率低，理往往不能发挥设备的应有作用，设备利用率低，缺乏有效管理，不正确的使用设备不但会影响生产缺乏有效管理，不正确的使用设备不但会影响生产进程，还可能损毁设备，甚至发生安全事故，影响进程，还可能损毁设备，甚至发生安全事故，影响了新工艺、新技术的应用。所以生产管理人员、实了新工艺、新技术的应用。所以生产管理人员、实际操作人员都应认识到生产过程中设备的重要性。际操作人员都应认识到生产过程中设备的重要性。1、生产流程的主要特点w材料码头： 集中进料 统一编码 按号堆放 按序预处理10 钢材堆场钢材堆场 堆场与抛丸处理线垂直布置，堆场与抛丸处理线垂直布置，紧邻材料码头。主要考虑钢材可紧邻材料码头。主要考虑钢材可由材料码头直接卸入钢材堆场，由材料码头直接卸入钢材堆场，进入抛丸流水线无需进入抛丸流水线无需9090度转向。度转向。 堆场设置三跨，每跨宽堆场设置三跨，每跨宽2828米、米、长长252252米，占地面积为米，占地面积为2116821168。考虑未来发展，预留一个跨。考虑未来发展，预留一个跨。 板材最大尺寸为板材最大尺寸为224.5224.5米。米。其中，其中，2.52.5跨堆放板材，跨堆放板材，0.50.5跨堆跨堆放型材。钢材的储备量按放型材。钢材的储备量按1.51.5个月。个月。w切割加工： 切割分线 分段配套 精度控制 按序堆放 分段配送 外场无切割12钢材材质的控制w1 钢材进入喷丸流水线前，须按设计要求核对供货钢材所钢材进入喷丸流水线前，须按设计要求核对供货钢材所标签的材料信息表。标签的材料信息表。w2 切割作业责任人将有关钢材信息：材质、规格、船级社切割作业责任人将有关钢材信息：材质、规格、船级社钢级、数量、以及检验合格编号、生产炉批号等输入计算机钢级、数量、以及检验合格编号、生产炉批号等输入计算机系统以备跟踪、抽查。系统以备跟踪、抽查。w3 钢材的质量标准按钢材的质量标准按船舶建造质量标准船舶建造质量标准 建造精度建造精度，生，生产中发现不符合质量标准的钢材不得流入下道工序。产中发现不符合质量标准的钢材不得流入下道工序。w4 预处理喷丸质量、涂膜厚度必须符合质量标准和有关技预处理喷丸质量、涂膜厚度必须符合质量标准和有关技术要求，未经预处理的材料不得流入切割工位。术要求，未经预处理的材料不得流入切割工位。w5 材质的跟踪与传递以分段为单元（具体情况参见全船结构材质的跟踪与传递以分段为单元（具体情况参见全船结构验收项目表）。验收项目表）。w6 切割作业责任人负责炉批号汇总（品质保证部负责炉批号切割作业责任人负责炉批号汇总（品质保证部负责炉批号传递和提交）。传递和提交）。w7 切割作业责任人须将有关材质、规格移植到钢板余料上。切割作业责任人须将有关材质、规格移植到钢板余料上。 零件切割加工作业(1)(1)w1 零件流程编码必须齐全，对合线、矫正线、构架线数控划线必须清晰，零件流程编码必须齐全，对合线、矫正线、构架线数控划线必须清晰，零件的坡口形式、企口上下、首尾、正反、左右等零件加工符号、尺寸、零件的坡口形式、企口上下、首尾、正反、左右等零件加工符号、尺寸、标注必须正确无误。标注必须正确无误。w2 下料后零件的减轻孔、人孔、透气孔、漏水孔、切口、面板的自由边下料后零件的减轻孔、人孔、透气孔、漏水孔、切口、面板的自由边都必须打磨。都必须打磨。w3 切割下料零件，严格按分段小组立、中组立、大组立、散装件、标准切割下料零件，严格按分段小组立、中组立、大组立、散装件、标准件等，分阶段配套、堆放，确保分段零件配套完整及零件分流正确。件等，分阶段配套、堆放，确保分段零件配套完整及零件分流正确。w4 切割材料严格按下料工艺单要求，材料规格材质不准擅自替代。切割材料严格按下料工艺单要求，材料规格材质不准擅自替代。w5 型材加工必须控制其直线度、水平度、角尺度及焊接质量。型材加工必须控制其直线度、水平度、角尺度及焊接质量。w6 拼板切割零件其直线度精度、对角线精度达到质量标准。拼板切割零件其直线度精度、对角线精度达到质量标准。w7 数控切割、门式切割、光电跟踪切割等设备的操作人员须每天上下班数控切割、门式切割、光电跟踪切割等设备的操作人员须每天上下班做好起始点检测保养，从而确保零件切割精度。做好起始点检测保养，从而确保零件切割精度。w8 板材的吊装严禁直接用钢丝绳捆扎。板材的吊装严禁直接用钢丝绳捆扎。w9 操作人员应根据设计要求做好切割下料实动工时的原始记录。操作人员应根据设计要求做好切割下料实动工时的原始记录。w10 加工单元配套完工后，需将分段切割加工资料、草图、盘片、板图加工单元配套完工后，需将分段切割加工资料、草图、盘片、板图等资料文件保管好，以防散失。等资料文件保管好，以防散失。w11 切割中心应认真落实处理好切割残余边材及割渣，应预先采取切实有切割中心应认真落实处理好切割残余边材及割渣，应预先采取切实有效的措施，定时、定期清除残渣，确保切割平台的平整度。效的措施，定时、定期清除残渣，确保切割平台的平整度。零件切割加工作业(2)w 考虑到作业流的均衡，按照零件相似性分类，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，分别组织把相对独立的生产类型加以分开，分别组织生产非常必要。生产非常必要。w 如把船体钢结构零件的下料、切割加工分为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。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以下五种典型流程：w 平直板切割加工流程平直板切割加工流程w w 弯曲板切割加工流程弯曲板切割加工流程w 板条及小零件切割加工流程板条及小零件切割加工流程w w 型材下料加工流程型材下料加工流程w w 内部构件切割加工流程内部构件切割加工流程 是是 拼板板拼板板 否否 柱面板柱面板 棱柱板棱柱板 槽型壁槽型壁钢材钢材预处理预处理号料切割号料切割直线形板直线形板辊弯辊弯压弯压弯压筋压筋平面平面 平直板切割加工流程 弯曲板切割加工流程钢材钢材预处理预处理号料切割号料切割弯曲形板弯曲形板单单曲曲缓缓曲曲辊弯辊弯辊弯辊弯压弯压弯大火热弯大火热弯水火弯板水火弯板 是是 锥面板锥面板 否否 是是 双向曲面板双向曲面板 折角曲形板折角曲形板 否否 复杂曲度板复杂曲度板 板条及小零件切割加工流程钢材钢材预处理预处理 号料切割号料切割直线板条直线板条号料切割号料切割小零件小零件边缘打磨边缘打磨辊平辊平折边机折边机折折边边边余料边余料平平直直 是是 平直肘板平直肘板 平直加强材平直加强材 否否 是是 折边肘板折边肘板 型材下料加工流程型材型材预处理预处理号料切割号料切割型材型材平平直直扭扭曲曲冷冷弯弯机机水火弯板水火弯板端面打磨端面打磨矫直矫直 是是 直形型材直形型材 否否 曲形型材曲形型材 否否 是是 扭曲型材扭曲型材 内部构件切割加工流程钢材钢材预处理预处理号料切割号料切割内部构件内部构件平平面面边缘打磨边缘打磨矫平矫平辊辊/压压 是是 腹板腹板 纵向桁材纵向桁材 横向桁材横向桁材 否否 曲形面板曲形面板钢料切割间钢料切割间 设为设为4跨。每跨宽跨。每跨宽30米、长米、长165米；理料间宽米；理料间宽27米、长米、长120米，切割间建筑面积为米，切割间建筑面积为23040。其中三。其中三跨为板材切割区，一跨为型材切割区。跨为板材切割区，一跨为型材切割区。w小部件组立： 部件分组 专业化 流水作业 基准线装配 预舾装 跟踪油漆23部件装配作业有以下四种典型装配流程 拼板部件装配流程拼板部件装配流程 T T型部件装配流程型部件装配流程 桁材部件装配流程桁材部件装配流程 腹板部件装配流程腹板部件装配流程 拼板部件装配流程进进料料排排板板压紧压紧定位焊定位焊单面焊双面成型单面焊双面成型(或单面焊或单面焊)翻身检查翻身检查(或刨槽或刨槽)反面修补反面修补(或封底焊或封底焊)自检自检完工完工边缘打磨边缘打磨拼接拼接 T型部件装配流程自检自检完工完工修整修整矫直矫直焊焊接接吊装垂直板吊装垂直板定位焊定位焊划划线线铺放基准铺放基准面板面板进进料料 桁材部件装配流程进进料料腹板拼腹板拼焊焊( (或无或无) )划划线线安装加强筋安装加强筋定位焊定位焊正反面正反面焊接焊接边缘打边缘打磨磨校正校正自检自检完工完工 腹板部件装配流程焊焊接接安装安装加强筋加强筋进进料料腹板拼腹板拼焊焊( (或无或无) )吊装吊装面板面板边缘打边缘打磨磨校正校正自检自检完工完工划划线线小组立工艺流程： 3）小部件组立装配作业 组件由若干个部件和零件装焊而成，通常称之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。作业中分离出来单独制造。小组立作业标准：构件对划线（理论线或对合线偏移）构件对划线（理论线或对合线偏移）1.5mm2.0mm平整度平整度 4mm6mm小零件对大零件垂直度小零件对大零件垂直度 2 mm 中组立工艺流程： 中组立作业标准：构件对合线（理论线或对合线）偏移构件对合线（理论线或对合线）偏移 1.5mm 主要平面不平度主要平面不平度 4mm 小零件对大零件垂直度小零件对大零件垂直度 2mm框架四角水平框架四角水平 8mm纵骨端面平面度纵骨端面平面度 4mm（两对角线中点间距）（两对角线中点间距） 2mm部件组立间部件组立间 设为设为4 4跨。每跨宽跨。每跨宽3030米、长米、长248248米，材料转运整理区宽米，材料转运整理区宽2020米、米、长长120120米，部件组立间建筑面积为米，部件组立间建筑面积为3216032160。按空间分道生产原按空间分道生产原则，一跨主要为肋板、绗材组立；一跨为框架等组立；另两跨则，一跨主要为肋板、绗材组立；一跨为框架等组立；另两跨为小部件半立体组立。为小部件半立体组立。w平面分段作业： 分道、机械化流水作业 节拍性衔接 精度控制 分段成品化35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。体分段，上层建筑分段等，组建独立的车间制造。 平直分段组立间平直分段组立间 平直分段组立间长平直分段组立间长428428米、宽米、宽106106米，建筑面积为米，建筑面积为3847338473。其布。其布置及工艺流程见下图所示。按区域、阶段完整性原则，平直分段组置及工艺流程见下图所示。按区域、阶段完整性原则，平直分段组立间从切割下料到分段予舾装，形成独立的作业区域。没有采用立间从切割下料到分段予舾装，形成独立的作业区域。没有采用FCBFCB单面焊双面成型装置，采用埋弧自动焊。在厂房内设翻身工位，做单面焊双面成型装置，采用埋弧自动焊。在厂房内设翻身工位，做到分段完整组立和予舾装，成品化出厂房。到分段完整组立和予舾装，成品化出厂房。平直分段结构建造平直分段结构建造w1 双层底分段（双壳油船舷侧分段建造相同）双层底分段（双壳油船舷侧分段建造相同）w2 拼板时以肋骨检验线、板端部对合线为准，拼板时以肋骨检验线、板端部对合线为准，误差误差1mm。w3 纵骨、纵桁以对合线为准安装，误差纵骨、纵桁以对合线为准安装，误差1mm。w4 中组立时分段主尺度、构件垂直度符合中组立时分段主尺度、构件垂直度符合船舶建造质量标准船舶建造质量标准 建造精度建造精度。w5 大组立时分段四周内外底板垂直度和内、大组立时分段四周内外底板垂直度和内、外纵骨垂直度，误差外纵骨垂直度，误差4mm。建造方法w1 以内底为基面反造，外场翻身，与外板正以内底为基面反造，外场翻身，与外板正态合拢；对艏艉部有曲面外板的分段，采用态合拢；对艏艉部有曲面外板的分段，采用以内底为基面反造，待外底纵骨定位后，外以内底为基面反造，待外底纵骨定位后，外板反贴，装焊定位，外场翻身，然后内部构板反贴，装焊定位，外场翻身，然后内部构架焊接。架焊接。w2 胎架形式：由平直中心流水线生产或采用胎架形式：由平直中心流水线生产或采用支柱式胎架，外场采用水平搁墩或水平胎架支柱式胎架，外场采用水平搁墩或水平胎架 。 平面分段装配流程纵向桁材纵向桁材定位定位横向桁材横向桁材定位定位蛋箱框架蛋箱框架装配装配焊焊接接蛋箱框架蛋箱框架吊装吊装横向型材横向型材装配装配分段内部分段内部构件装配构件装配分段反面分段反面构件装配构件装配打磨打磨修整修整焊焊接接焊焊接接打磨打磨修整修整分段分段舾装舾装翻身翻身封底封底切除余量切除余量下胎下胎分段分段涂装涂装框架装配框架装配排排板板定位定位焊焊FCB单面焊单面焊双面成型双面成型检查检查修补修补划线切割划线切割边缘打磨边缘打磨纵向型材纵向型材装配装配拼板拼板完工完工报验报验工艺操作程序（以典型平行舯体双层底分段为例）： 装配作业标准：分段长：分段长： L 4mm 分段宽：分段宽： B 4mm 分段高：分段高： H 3mm 分段方正度：分段方正度： 4mm (内、外底板对角线差值内、外底板对角线差值) 分段扭曲度：分段扭曲度： 8mm （内底板四角水平）纵骨端平面度：（内底板四角水平）纵骨端平面度：4mm 内、外底板中心线偏差内、外底板中心线偏差 3mm 内、外底板肋位线偏差内、外底板肋位线偏差 3mm 货舱下边水舱分段（油船下边水舱分段建造相同）w工艺要求工艺要求w1 拼板时肋骨检验线、板端部对合线为准，拼板时肋骨检验线、板端部对合线为准，误差误差1mm。w2 纵骨、纵桁以对合线为准安装，误差纵骨、纵桁以对合线为准安装，误差1mm。w3 构件安装位置正确，垂直度构件安装位置正确，垂直度3mm。w4 分段端面平面度分段端面平面度4mm。工艺过程 w 建造方法：平行舯体部分下边水舱分段分别建造方法：平行舯体部分下边水舱分段分别制成斜底、外底、外傍片状组立，然后以外制成斜底、外底、外傍片状组立，然后以外底片状组立为基面，吊装斜底片状组立，最底片状组立为基面，吊装斜底片状组立，最后以外傍片状组立为基面吊装斜底、外底合后以外傍片状组立为基面吊装斜底、外底合拢后的组合体，制成完整的下边水舱分段。拢后的组合体，制成完整的下边水舱分段。 对艏、艉外板有线型的下边水舱分段以斜对艏、艉外板有线型的下边水舱分段以斜底为基面进行建造，采用外板反贴进行装焊底为基面进行建造，采用外板反贴进行装焊定位，然后吊出胎架，翻身，回转焊接。定位，然后吊出胎架，翻身，回转焊接。工艺要求w w4.3.1.1 拼板时肋骨检验线、板端部对合线为准，误差1mm。w4.3.1.2 纵骨、纵桁以对合线为准安装，误差1mm。w4.3.1.3 构件安装位置正确，垂直度3mm。w4.3.1.4 分段端面平面度4mm。w曲面分段作业： 形同中心制 集中加工 部件分组 分段分道 分段成品化46曲面分段组立间曲面分段组立间 曲面分段组立间设为曲面分段组立间设为4 4跨，其中三个跨宽跨，其中三个跨宽3030米、长米、长250250米，一米，一个跨宽个跨宽4545米、长米、长250250米，建筑面积为米，建筑面积为3375033750。其布置及工艺流程。其布置及工艺流程见下图。按区域、阶段完整性原则，一跨为冷热加工区，布置大见下图。按区域、阶段完整性原则，一跨为冷热加工区，布置大型三星滚、压力机、肋骨冷弯机等。主要加工外板、槽型舱壁，型三星滚、压力机、肋骨冷弯机等。主要加工外板、槽型舱壁，水火弯板及型材弯曲加工等。一跨作为机舱平台、舱壁板平面段水火弯板及型材弯曲加工等。一跨作为机舱平台、舱壁板平面段生产线；一跨作为以曲面为基准曲面生产线；其他为分段组立区生产线；一跨作为以曲面为基准曲面生产线；其他为分段组立区域。域。货舱舭部分段工艺流程： 舭部分段工艺流程： 装配作业标准分段长：分段长： L 4mm 分段宽：分段宽： B 4mm 内底高：内底高： H13mm 舭部尖顶高：舭部尖顶高：H24mm 分段方正度：（测斜板）分段方正度：（测斜板） 4mm 分段扭曲度：（测斜板）分段扭曲度：（测斜板） 8mm 纵骨端面度：纵骨端面度： 4mm 尾部分段工艺流程： 装配作业标准前后尾轴管偏心前后尾轴管偏心 3mm （施工中焊接变形进行监控）（施工中焊接变形进行监控）后尾轴毂后端至前尾轴毂前端总长后尾轴毂后端至前尾轴毂前端总长L其余量为：其余量为：+30+40，余量前后端各，余量前后端各占一半。尾尖舱壁水平占一半。尾尖舱壁水平 3mm尾轴管水压试验尾轴管水压试验 0.02MPa和铸钢件相焊焊缝铸钢件和钢板预热至和铸钢件相焊焊缝铸钢件和钢板预热至120C。艏部分段工艺流程： 装配作业标准长度：长度： L 4mm宽度：宽度： B 4mm高度：高度： H 4mm开孔平台板四角水平开孔平台板四角水平 8mm装配作业标准长度：长度： L 4mm宽度：宽度： B 4mm高度：高度： H 4mm开孔平台板四角水平开孔平台板四角水平 8mm w舾装： 分区舾装 单元舾装 模块化舾装 成组集配 集中精配 外场无现配5657成组集配，集中精配成组集配，集中精配58分段舾装分段舾装59分区舾装，甲板单元分区舾装，甲板单元60分段舾装托盘化分段舾装托盘化61单元舾装，发电机管系单元单元舾装，发电机管系单元62单元舾装，工程前移，甲板单元单元舾装，工程前移，甲板单元63模块大型化，同步制造，机舱底层单元整吊模块大型化，同步制造，机舱底层单元整吊64充分预舾装充分预舾装先行舾装间先行舾装间 主要为机舱分段、主要为机舱分段、上层建筑分段予舾装。上层建筑分段予舾装。场地宽场地宽3030米、长米、长240240米，占地面积米，占地面积72007200。设置二个移动式工作设置二个移动式工作间，每个工作间各布间，每个工作间各布置小型置小型5 5电葫芦吊电葫芦吊车台。车台。