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【船舶制造】船舶制造流程 造船技术 造船工艺 造船生产设计
一造船生产管理模式的演变
由焊接代替铆接建造钢质船造船生产经历了从传统造船向现代造船的演变主要推动力是造船技术的发展
传统造船分两个阶段
1常规的船体建造和舾装阶段在固定的造船设施上先安装龙骨系统再安装肋骨框最后装配外板系统等
2由于焊接技术的引进船体实行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由于成组技术的引进船体实行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 由于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随着造船技术的不断发展精益造船标准造船数字造船绿色造船将成为船厂的努力方向
目前国内主要船厂一般处于三级向四级过渡阶段国内先进船厂已达到四级水平而象上海外高桥船厂建设中的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
二船舶建造工艺流程
（一）现代造船工艺流程如下简图
（二）船舶建造工艺流程层次上的划分依据
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
生产大节点在工艺流程中是某工艺阶段的开工期（或上一个节点的完工期）工艺阶段一般说是两个节点间的施工期生产大节点的期限是编制和执行生产计划的基点框定了船舶建造各工艺阶段的节拍和生产周期从经营工作看节点的完成日也是船东向船厂分期付款的交割日
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以上工艺阶段还可以进一步进行分解
4需要说明的是以上工艺阶段是按船舶建造形象进度划分的现代造船工艺流程是并行工程即船体建造与舾装作业是并行分道组织涂装作业安排在分道生产线的两个小阶段之间船体与舾装分道生产线在各阶段接续地汇入壳舾涂一体化生产流程
三船舶建造过程的控制（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）
2船厂比较关注的问题
（1）钢料供应船厂是钢材消耗大户从产业关系看应该与钢厂建立利益共享的战略伙伴关系如有的船厂与钢厂签订了长期合作协议每年锁定一个钢材基价既减少了受钢材市场价格波动影响并能够保证供货期限和数量有的船厂享有钢材优惠价格（如每吨下浮50 元）还有的钢厂直接投资船厂成为股东单位等
（2）钢料加工应形成分道加工的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相应加工后的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的加工区域
（3）提高钢材利用率是船厂降本增效永恒的主题目前国内船厂钢材利用率（主船体钢材利用率钢材综合利用率）一般在8590%左右其中中远川崎达到94%日本船厂可达到95%以上钢材利用率状况受到船型及设计管理场地等多因素影响
努力开展船体与舾装同步设计以提高一次套料利用率
在钢料加工中心留有充分的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
尽可能根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的优势）
（二）分段制作阶段
1分段是构成船体结构的实体根据船舶建造工艺场地条件起重能力周期要求等一艘36 万吨级船舶分段划分大致在100200个（大型船体结构如MPF1000 钻井储油船分段划分351个）
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的单层平面板架
（2）曲面分段平面板列带有骨架的单层曲面板架
（3）半立体分段两层或两层以上板架所组成的不封闭分段
（4）立体分段两层或两层以上板架所组成的封闭分段
（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的环形分段特别需要指出的是立体分段和总段是由若干平面分段和曲面分段所组成由于平面分段和曲面分段是分段建造中的基本单位作为船舶建造主流程必须组织流水线生产
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措施
（1）严格按批量顺序下料
船体结构分段一般分20多个批次进行投料在网络计划安排中按吊装顺序依次组织分段制作这是由建造法决定的
塔式建造法
以尾部近机舱前的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由于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23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与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可以在建造第一艘船的前半段的同时在船台的前端建造第二艘船的尾段待第一艘船下水后第二艘船的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的尾段又在船台的前端建造
总段建造法
将预先装配焊接好的环形总段按照安装顺序进行船台装配船厂在具有大型船坞并有总组场地和起重能力予以保证情况下采用总段建造法可以有效利用各主要生产资源
（2）贯彻总装造船原则
为充分发挥船厂主要生产设施（船台船坞总组场地和起重设备等）能力应将生产主流程即组织流水线生产的项目留在厂内能够以中间产品组织生产和供应的次流程项目尽可能以分包形式扩散到厂外实行专业化生产社会化配套分包指的是购买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的中间产品这些产品船厂不是不能制造而是出于经济负荷特别是总体效率等原因主动将其交给分包商去制造
（3）执行分段成品化交验
按照壳舾涂一体化要求在分段制作阶段应将该部位的铁舾件管舾件电气焊接件尽可能地全部安装上去并完成分段涂装工事在分段下胎交验时上下道工序必须依据清单进行逐项检查确认尽可能减少施工项目在工序间的流转分段成品化制作虽然加大了该阶段的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的比例为159目前国内船厂分段予舾装率（铁舾予舾装率管舾予舾装率）在8090%左右而日韩船厂接近100%
（4）扩大总组吊装数量
无论是老厂改造还是新厂规划都强调在船台船坞的周边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（包括正反转予舾装）而后一次吊装合拢（包括上层建筑）一艘船总组吊装数量及完整性程度体现了船厂的工艺水平和生产能力
（5）调整工序生产能力
按精益管理的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断也不应积压这是船厂追求的目标为此在生产管理中要按照先进合理 的定额水平（以加工的原单位数据为基础）组织工序生产能力测定在工艺流程中由后向前测定需求找出薄弱环节和影响因素并予以消除
（6）努力采用新工艺新技术
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用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舾装作业与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之后）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的基座上装配成一个单元然后再将此单元作为整体在适当的舾装阶段安装就位（有条件的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几个舱室进行安装
2舾装件加工集配安装阶段建造组织措施
（1）为保证舾装作业与船体建造并行展开必须努力作到舾装设计与船体设计达到同步从设计关系看船体设计是先行开展的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因此所谓同步设计是一个要求即紧密跟踪船体设计进度一经具备条件舾装设计迅速展开并在较短时间内满足舾装 作业与船体建造对供图的需要
（2）舾装集配中心的选址在厂区面积充裕的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保证及时性但由于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无论是及时性还是完整性提出了更高的要求一是对种类多规格杂数量大的铁舾件实行专业化生产二是管子加工按种类口 径等划分实行 管件族制造三是对舾装作业实现托盘设计与管理为此许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 积的地方建设舾装集配中心（需要说明的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）舾装集配中心的功能
a按订货清单组织舾装件制作
b对通用件予制件等扩大予制并实行库存管理
c对舾装件按类型规格合理堆放
d根据各托盘表的标识进行分检配托
e按指定的时间将托盘配送到指定的地点
目前大船重工舾装公司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公司等管子加工生产）铁舾装件加工基地单元模块制作基地配有相应的库房和场地在舾装公司周围还有若干铆焊厂已形成造船加工配套产业群
（4）托盘设计与托盘管理
托盘是造船的实用术语从形象看是一个钢质材料制成的筐承载着托盘表所列的舾装件连接件按照一个作业小组3-5 天的工作物量送到指定的作业地点所以也称任务包托盘实质反映了一种管理思想托盘表表达了完成工作单元的信息和指令托盘表来源于托盘设计图纸 文件的分解设计人员必须执行托盘表不能跨阶段跨区域跨类型编制的原则特别强调的是设计人员必须对生产进度施工区域划分现场施工条件及施工 劳动量有较清楚的了解否则编出的托盘表将会给现场施工造成混乱这在各船厂都经历了一段过程目前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保证托盘配齐率目前铁舾托盘配齐率能够得到保证但管舾托盘配齐率由于管系附件品种繁杂有时配套出现缺件 影响的到装配完整性
（四）船台（船坞）合拢阶段
船台船坞是船厂最重要的生产设施船台（船坞）合拢工程的组织和周期的控制决定着船厂的产品产量因此,在该阶段的中心任务就是如何缩短船台（船坞） 建造周期特别是对于拥有大型船坞的船厂来说由于坞容较大如何同时合理摆放几条船位并对各船只工程进度作到同步控制尤其显得重要如某船厂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 艘左右目前工程进度控制可以达到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对于船体建造的要求是严格执行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分的分段储备保证工程进度
2对于舾装作业的要求是必须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（最大限度地提高分段予舾装率）具体的要求是在分段 制作阶段已将设备机座管系单元模块安装或制造完毕在船台阶段主要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的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的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主要设备已经定位封舱件安装后甲板已经扣上如果出现差错和重大修改物件调运非常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的影响因此要将船舶下水后一些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的管系合拢安装密性试验设备定位及调试使船舶下水后尽快争取发电机动车为其他关联工事展开创造条件
4开展船舶下水完整性检查为改变船厂在计划节点强行下水的传统作法生产管理部门制定了各船只下水完整性项目清单确定船舶下水前必完项目以及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项检查经公司主管领导审定后才能下达船舶下水指令
（五）水下作业阶段
该阶段主要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的工艺过程通常的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本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基本结束施工重点转入到试航前的准备和完善工作
在水下作业阶段对生产管理的要求
1船舶下水主要是安全保障包括数据测算潮汐情况设备检查下水作业的调度与组织
2调试工作的组织过去系统和设备的调试是由生产车间承担的但随着船舶建造数量的增加特别是设备机电一体化程度的提高调试工作的重要性日益显现出来在划分安装与调试工作界面及责任的基础上船厂已成立了专门的调试队伍按专业统一组织安排调试工作包括对设备服务商的配合项目
（六）试航交船阶段
在船舶整个建造过程中经常性地对各工程项目进行严格的检验与验收在船体主体工程和动力装置等安装完工后需要由船厂船东和验船机构三方代表参加共同负责船舶的试验与验收工作试验与验收分两阶段组织
1系泊试验是将船系泊于船厂码头上进行船舶基本处于静止状态其目的是检查船体机械设备动力装置电气装置的质量和安装可靠性使船舶达到具备试航的条件
2航行试验是对新建船舶全面的综合性的一次试验试航前拟定有航行试验大纲准备好必备的测试仪器和设备在航行中主要测试主机操舵抛锚测速回转惯性通导等试验
3航行试验后生产管理部门负责按清单组织完成扫尾项目向船东移交备品备件技术部门按照合同要求提供完工图纸和文件质量部门按照合同要求提供产品质量证书经营和财务部门在加减账项目与金额得到确认的情况下与船东进行价格结算当交船协议签署后船厂就完成了交船任务