船舶制造工艺

船舶建造管理讲座之一船舶建造工艺流程简介

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、工艺说明

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85—90%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）。

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——1：5：9。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80—90%左右，而日韩船厂接近100% 。

（4）扩大总组吊装数量：