造船殼舾涂一體化精度制造方法

王亞慶， 管云飛

(中船澄西船舶修造有限公司， 江蘇 無錫 214400)

0 引 言

中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司推行“十三五”造船建模工作，對“現(xiàn)代造船模式2.0”核心定義中的造船生產(chǎn)模式提出了明確要求。其中，殼舾涂一體化精度制造是造船生產(chǎn)模式的重要組成部分，即以中間產(chǎn)品為對象，實(shí)施中間產(chǎn)品殼舾涂按序生產(chǎn)的模式，在中間產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中實(shí)施制造精度控制，最終輸出殼舾涂完整和精度制造達(dá)標(biāo)的合格中間產(chǎn)品，為下道工序生產(chǎn)奠定完整性和精度基礎(chǔ)。圍繞中間產(chǎn)品的殼舾涂一體化精度制造，對造船設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理、精度管理、工裝設(shè)備等方面提出具體作業(yè)要求。

1 殼舾涂一體化精度制造的設(shè)計(jì)模式

傳統(tǒng)的船舶設(shè)計(jì)模式將設(shè)計(jì)分為初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)等3個(gè)階段，且各設(shè)計(jì)專業(yè)相對獨(dú)立，大致分為船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)、機(jī)裝設(shè)計(jì)專業(yè)(管裝設(shè)計(jì))、艙室設(shè)計(jì)專業(yè)(內(nèi)舾裝設(shè)計(jì))、鐵舾設(shè)計(jì)專業(yè)(外舾裝設(shè)計(jì))、電裝設(shè)計(jì)專業(yè)、涂裝設(shè)計(jì)專業(yè)，各個(gè)專業(yè)按常規(guī)流程設(shè)計(jì)出圖，缺少設(shè)計(jì)的統(tǒng)籌性。現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)模式則分為初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)等3個(gè)階段，打破傳統(tǒng)按專業(yè)設(shè)計(jì)的方式，以區(qū)域化和模塊化的設(shè)計(jì)理念，對船舶舾裝集中的上層建筑區(qū)域、機(jī)艙區(qū)域、上甲板區(qū)域進(jìn)行劃分和設(shè)計(jì)，船體專業(yè)與舾裝專業(yè)相互結(jié)合，最終以圖紙形式呈現(xiàn)一體化的設(shè)計(jì)方案。

韓國船企的先進(jìn)設(shè)計(jì)模式，在詳細(xì)設(shè)計(jì)之后和生產(chǎn)設(shè)計(jì)開始之前，增加了生產(chǎn)工法設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。生產(chǎn)工法設(shè)計(jì)的典型圖紙有分段詳細(xì)裝配要領(lǐng)圖(Detail Assembly Procedure， DAP)、搭載流程圖(Detail Erection Procedure， DEP)、建造綜合工程圖(Work Sequence Diagram， WSD)，以船廠的建造技術(shù)水平和配套的設(shè)施、設(shè)備為基礎(chǔ)，統(tǒng)籌考慮船廠船舶建造流程，將各專業(yè)的設(shè)計(jì)高度融合，并加入現(xiàn)場的組織和管理要求，明確各施工階段的生產(chǎn)任務(wù)包以及各施工階段的制造要求，編制成書面的指導(dǎo)性圖紙文件用以指導(dǎo)生產(chǎn)設(shè)計(jì)，最終反映在設(shè)計(jì)施工圖紙和管理文件(托盤、舾裝綜合管理表等)中，包括船體及舾裝部分，說明分段完整性(中間產(chǎn)品)如何形成和組成，從船舶設(shè)計(jì)源頭開始形成殼舾涂一體化建造。此設(shè)計(jì)過程稱為圖紙上“模擬造船”的過程，也可以稱為船舶設(shè)計(jì)全盤的設(shè)計(jì)策劃階段，明確怎樣造船和怎樣組織造船生產(chǎn)。

圖1是機(jī)艙分段與盆舾裝的一體化設(shè)計(jì)案例，即以區(qū)域化的設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)殼舾涂一體化設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌船體設(shè)計(jì)專業(yè)的分段劃分和舾裝設(shè)計(jì)專業(yè)的管子單元模塊設(shè)計(jì)。

圖1 機(jī)艙分段一體化設(shè)計(jì)

圖2為韓國造船的一份船舶建造工程圖WSD圖紙，從一張圖紙中可以明確知曉分段船體的建造階段和建造工法、各階段舾裝安裝的種類，特別是以涂裝節(jié)點(diǎn)為劃分界限，明確涂裝之前分段完整性的狀態(tài)，即韓國造船的這份WSD圖紙上綜合了設(shè)計(jì)信息、生產(chǎn)技術(shù)信息和工程管理信息，可謂是殼舾涂一體化設(shè)計(jì)的典型代表圖紙。

圖2 韓國造船WSD圖紙

2 殼舾涂一體化精度制造的生產(chǎn)組織

殼舾涂一體化的生產(chǎn)組織模式應(yīng)參考一體化的設(shè)計(jì)理念，以各生產(chǎn)階段的中間產(chǎn)品為導(dǎo)向，以達(dá)成目標(biāo)值為推進(jìn)方向，統(tǒng)籌船舶各專業(yè)的建造組織，包括生產(chǎn)計(jì)劃、集配送料、精度與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和轉(zhuǎn)序管理，逐步完善各生產(chǎn)階段中間產(chǎn)品的完整性和合格性。

2.1 細(xì)化生產(chǎn)計(jì)劃和派工

按照設(shè)計(jì)生產(chǎn)任務(wù)包，以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向，同步考慮船體建造周期和舾裝件安裝周期，明確各工序的生產(chǎn)周期和生產(chǎn)任務(wù)內(nèi)容，統(tǒng)籌編制生產(chǎn)計(jì)劃。持續(xù)推進(jìn)精細(xì)化派工管理方法，將生產(chǎn)任務(wù)包按照生產(chǎn)計(jì)劃周期進(jìn)行二次分解變成日計(jì)劃，派工的同時(shí)做好跟蹤記錄工作，做好實(shí)際與計(jì)劃的差值對比和原因總結(jié)分析，逐步完善并形成符合實(shí)際生產(chǎn)需求的生產(chǎn)計(jì)劃。

2.2 集配送料的及時(shí)性和完整性

參照精細(xì)化派工編制的日生產(chǎn)任務(wù)包、生產(chǎn)周期計(jì)劃、工序任務(wù)包等信息，進(jìn)一步分解托盤配送，實(shí)施托盤小型化，按照當(dāng)日生產(chǎn)需求、工區(qū)需求、節(jié)點(diǎn)需求及時(shí)地進(jìn)行送料配送。配送的同時(shí)做好跟蹤記錄工作，反向督促精細(xì)化派工的推行進(jìn)度。

2.3 精度及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的控制

將精度和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)滲入各工序產(chǎn)品的施工過程中，持續(xù)提升作業(yè)人員的精度、質(zhì)量意識(shí)和技能，保證產(chǎn)品出手質(zhì)量。設(shè)立各工序的產(chǎn)品質(zhì)量控制及檢查清單并逐項(xiàng)目檢查，為后道工序提供合格的轉(zhuǎn)序產(chǎn)品，同步做好檢查跟蹤記錄，及時(shí)進(jìn)行原因總結(jié)分析和反饋工作，持續(xù)提升殼舾涂一體化制造精度和質(zhì)量。

2.4 嚴(yán)肅轉(zhuǎn)序管理

按照生產(chǎn)周期計(jì)劃和完整性要求，設(shè)立產(chǎn)品轉(zhuǎn)序檢查項(xiàng)目清單，在當(dāng)前工序向下道工序轉(zhuǎn)序之前，將殼舾涂一體化建造標(biāo)準(zhǔn)列入轉(zhuǎn)序要求中，如船體結(jié)構(gòu)信息、舾裝件安裝信息、跟蹤補(bǔ)涂信息，保證各工序制造產(chǎn)品轉(zhuǎn)序前的完整性。工程管理人員同步做好轉(zhuǎn)序跟蹤記錄，及時(shí)總結(jié)和反饋轉(zhuǎn)序中的問題，以工程項(xiàng)目組的形式整體組織和協(xié)調(diào)殼舾涂一體化建造的推進(jìn)和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

圍繞殼舾涂一體化精度制造，造船各系統(tǒng)須設(shè)定目標(biāo)值并持續(xù)地跟蹤統(tǒng)計(jì)、總結(jié)與完善。表1以先進(jìn)韓國船企的階段性目標(biāo)管理為例，以分段涂裝生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)為界限，設(shè)立分段一體化建造在涂裝前和涂裝后須達(dá)到的目標(biāo)值。從表1中可知，韓企在涂裝前舾裝件預(yù)裝率須達(dá)到87%，涂裝后中組階段舾裝件預(yù)裝率在9%，搭載階段舾裝件預(yù)裝率僅占4%。從韓國先進(jìn)船企分階段的舾裝預(yù)裝率可以看出，韓國造船的舾裝先行化工法和工序前移的做法已較完善，在涂裝之前的“船體+舾裝”的完整性已達(dá)87%，大幅減少涂裝之后因舾裝件安裝導(dǎo)致的涂裝破損問題。

表1 韓國造船各作業(yè)階段的舾裝先行化率

3 殼舾涂一體化精度制造的跟蹤補(bǔ)涂工作

船舶建造過程中按照涂裝所需部位劃分為鋼板預(yù)處理、分段涂裝、船臺(tái)涂裝和碼頭涂裝等4個(gè)階段的涂裝作業(yè)，跟蹤補(bǔ)涂作業(yè)就是有序地穿插在4大涂裝作業(yè)階段之間。對于船舶建造過程中的開孔倒角部分、打磨部位、切割部位、焊接部位、火工部位、舾裝件安裝部位等原因引起的鋼材表面損傷、銹蝕部位，進(jìn)行除銹打磨后，為防止二次銹蝕發(fā)生，實(shí)施與鋼材周邊完好涂層相同油漆的作業(yè)過程。

在現(xiàn)代造船殼舾涂一體化精度制造的要求下，把中間產(chǎn)品的制造以商品的概念進(jìn)行轉(zhuǎn)序管理，那么在本工序產(chǎn)品轉(zhuǎn)序前，則須跟蹤補(bǔ)涂100%實(shí)施。即在充分保證“殼”與“舾”的分工序建造模式下，同時(shí)把跟蹤補(bǔ)涂滲入并融合到各工序中，最終保證產(chǎn)品殼舾涂的一體化建造要求。殼舾涂一體化建造下的跟蹤補(bǔ)涂作業(yè)流程如圖3所示。

圖3 殼舾涂一體化建造下的跟蹤補(bǔ)涂作業(yè)流程

4 殼舾涂一體化精度制造的先組后涂工藝

為達(dá)到總段殼舾涂一體化精度制造要求，以涂裝工序?yàn)樽ナ?，剖析分段制造完工、分段涂裝、分段中組的生產(chǎn)組織模式，進(jìn)一步深化工序前移，優(yōu)化為分段制造完工、分段中組、中組總段涂裝的工藝流程，即實(shí)施先組后涂，進(jìn)一步提升總段的殼舾涂一體化制造。

在中船澄西船舶修造有限公司承建的59號(hào)64 000 t散貨船的建造過程中，按照先組后涂的工藝流程完成了19個(gè)總段的先組后涂，占全船總組分段的47.5%，從而使單船的殼舾涂一體化精度制造達(dá)標(biāo)率提升到71%，取得較好的建造效果，計(jì)劃在公司承建中的18 600 t化學(xué)品船進(jìn)行全面推廣。

先組后涂工藝流程的優(yōu)化，不僅提高造船殼舾涂一體化建造的完整性，而且對于整個(gè)造船生產(chǎn)周期、作業(yè)成本、作業(yè)效率和施工安全方面都有較大的提升效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，先組后涂工藝與傳統(tǒng)的單個(gè)分段先涂后組相比，涂裝總周期縮短10～12天，節(jié)省總段涂裝腳手架的搭拆成本，遵循PSPC涂裝質(zhì)量要求，改善在狹小空間進(jìn)行涂裝作業(yè)的作業(yè)環(huán)境，降低船臺(tái)外板中組合攏縫高空涂裝作業(yè)的安全隱患。

5 殼舾涂一體化精度制造的精度管理工作

隨著現(xiàn)代造船的發(fā)展，船舶分段建造完整性越來越高，船舶建造中的船體、舾裝、涂裝高度集成后，如果制造精度達(dá)不到要求，就會(huì)使后道工序中的船體修改、舾裝修改、涂裝破損等返工損失大幅增加。精度制造是船舶殼舾涂一體化制造的工作基礎(chǔ)，也是企業(yè)效率和效益的保障。殼舾涂一體化精度制造的發(fā)展要求對船廠精度管理工作提出更高的要求，不僅須充分保證船體建造精度，同時(shí)舾裝件的制作和安裝精度也要提升和保證。

造船精度管理工作貫穿于整個(gè)造船系統(tǒng)，包括前期設(shè)計(jì)、下料加工、分段制作、中組及搭載等各道工序，須成立公司層面的自上而下的精度管理組織體系，各造船相關(guān)部門共同參與推進(jìn)，保證造船精度管理工作的權(quán)威性和地位，目前中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司以原始坡口保留率作為各子公司精度管理水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以此來督促各公司的精度管理工作。

造船精度管理是殼舾涂一體化精度制造的現(xiàn)代造船模式發(fā)展下的必然要求，也是實(shí)現(xiàn)精益造船的必經(jīng)途徑。相比日韓船企，中國造船精度管理的發(fā)展起步晚，基礎(chǔ)薄弱，尚未得到廣泛的理解和支持，中國造船精度管理還有很大的提升空間。

6 殼舾涂一體化精度制造的總體流程

圖4是殼舾涂一體化精度建造總體流程圖，可以看出，為達(dá)成船舶殼舾涂一體化精度制造，要做到：以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向并進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)包細(xì)化分解，以各建造工序?yàn)橥七M(jìn)主線,明確各建造工序的生產(chǎn)內(nèi)容和完整性標(biāo)準(zhǔn)；以集配和跟蹤補(bǔ)涂為輔線對各工序和生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)做好配套服務(wù)工作；建立工序之間的轉(zhuǎn)序標(biāo)準(zhǔn)，在嚴(yán)控轉(zhuǎn)序完整性達(dá)標(biāo)率的前提下，將精度與質(zhì)量要求納入轉(zhuǎn)序要求，保證合格轉(zhuǎn)序產(chǎn)品；把建造總體流程圖的理念以設(shè)計(jì)圖紙工藝體現(xiàn)，以生產(chǎn)計(jì)劃和建造周期為限制，最終形成整體船舶建造工法。沒有哪種建造工法或建造工藝從一開始就能完美地運(yùn)行，按照殼舾涂一體化精度制造的要求，各專業(yè)或各工序須建立書面性的檢查和跟蹤清單，按照PDCA(Plan，Do，Check，Action)的管理思路，持續(xù)地跟蹤統(tǒng)計(jì)、總結(jié)分析和反饋改善，以此達(dá)到最理想的船舶建造效果。

圖4 殼舾涂一體化精度建造總體流程

7 結(jié) 語

圍繞殼舾涂一體化精度建造要求，近幾年中船澄西船舶修造有限公司在造船技術(shù)和組織模式上不斷進(jìn)行探索和優(yōu)化。例如“船體零部件精度負(fù)公差設(shè)計(jì)研究”“水尺字總段階段安裝完畢工法研究”“船舶分段先組后涂工藝研究”“浮船塢造船工法研究”“船舶三維精度管理研究”等，大幅提升分段制造精度水平，降低船舶搭載階段的返工量，并將制作成相應(yīng)的工藝文件和作業(yè)指導(dǎo)書。中國的造船技術(shù)水平和管理模式相比日韓先進(jìn)船企還存在一定的差距，殼舾涂一體化精度制造是現(xiàn)代造船模式發(fā)展下的必然要求，也是一項(xiàng)綜合復(fù)雜的船舶建造管理模式，需要公司造船相關(guān)部門的通力配合。為成功推進(jìn)船舶殼舾涂一體化精度制造，在參考船廠自身建造水平和資源的同時(shí)，須借鑒他廠優(yōu)秀的船舶設(shè)計(jì)思路和建造工法，并成立公司層面上的專題攻關(guān)小組專項(xiàng)推進(jìn)，以指定分段或船舶區(qū)域?yàn)樵囼?yàn)推行項(xiàng)目，不斷總結(jié)和改善試驗(yàn)過程中的不足，最終形成一套符合船廠實(shí)情的建造模式后進(jìn)行擴(kuò)大推廣，逐步實(shí)現(xiàn)船舶建造殼舾涂一體化精度制造目標(biāo)。