船舶上層建筑完整性設(shè)計(jì)建造工藝

許 江， 儲(chǔ)年生， 袁 歡， 辛 露

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

0 引 言

船舶上層建筑完整性建造概念隨著現(xiàn)代化造船理念的形成而逐步產(chǎn)生。2003年，上海外高橋造船有限公司在10.8萬(wàn)t油船上率先采用完整性整體吊裝，開(kāi)啟船舶上層建筑整體建造之路。此后國(guó)內(nèi)大中型船廠紛紛效仿，按照工序前移的現(xiàn)代造船指導(dǎo)思想，上層建筑在平地完整總組，并完成管舾電及內(nèi)裝的施工再整體吊裝，大幅縮短建造周期[1]。

上層建筑的完整性水平在相當(dāng)程度上決定造船的綜合效率與水平。中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司船舶海工部(集團(tuán)建模辦)牽頭組織，基于上海外高橋造船海洋工程有限公司的成功實(shí)踐，按照建模2.0的指導(dǎo)思想，對(duì)船舶上層建筑完整性設(shè)計(jì)建造進(jìn)行認(rèn)真總結(jié)和研究，尤其是針對(duì)各船廠基于自身設(shè)備設(shè)施能力進(jìn)行有差異的實(shí)施，提供實(shí)施路徑和方法，構(gòu)建從上層建筑完整性目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)策劃到具體組織實(shí)施、檢驗(yàn)及評(píng)估的完整的設(shè)計(jì)建造體系和完善的管理運(yùn)行機(jī)制[2]。

1 完整性標(biāo)準(zhǔn)

建造的完整性，首先來(lái)源于設(shè)計(jì)的完整性。船舶上層建筑設(shè)計(jì)建模的完整性應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)、制造、管理一體化綜合數(shù)字設(shè)計(jì)和殼舾涂一體化精度制造的總體要求，根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)的二維圖紙或三維模型，進(jìn)行包括船體、工法、鐵舾、內(nèi)裝、電氣、管系、暖通空調(diào)在內(nèi)的各專(zhuān)業(yè)模型設(shè)計(jì)[3]。按照效率優(yōu)先原則，建造各專(zhuān)業(yè)必須進(jìn)行完整性建模(尺寸較小的標(biāo)準(zhǔn)件和其他散件除外)。各階段建模內(nèi)容如表1所示。

表1 船舶上層建筑各階段建模一覽表

根據(jù)建造階段劃分和建造方針，按照專(zhuān)業(yè)化制造、安裝工序前移并分階段完整的原則，從生產(chǎn)和物資采購(gòu)集配的實(shí)際需求出發(fā)編制圖紙、托盤(pán)目錄，并相應(yīng)下發(fā)圖紙托盤(pán)表。要求每個(gè)居住艙室和工作艙室繪制六面圖，作為艙室完工的完整性檢驗(yàn)依據(jù)。

完成全部結(jié)構(gòu)、舾裝、內(nèi)裝及涂裝作業(yè)，并完成相關(guān)試驗(yàn)、檢驗(yàn)工作，結(jié)果符合對(duì)應(yīng)技術(shù)規(guī)范要求，使上層建筑中間產(chǎn)品完整交付搭載，無(wú)須進(jìn)行任何內(nèi)部施工作業(yè)即可進(jìn)入設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試試航，實(shí)現(xiàn)“三通一測(cè)”。“通水”是指所有管路結(jié)構(gòu)、密性及暢通試驗(yàn)結(jié)束；“通電”是指所有電纜敷設(shè)結(jié)束，照明完成調(diào)試，所有設(shè)備滿(mǎn)足通電調(diào)試條件；“通風(fēng)”是指風(fēng)機(jī)可通電調(diào)試，空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、密性試驗(yàn)結(jié)束；“一測(cè)”是指所有設(shè)備測(cè)量絕緣電阻完成。

2 完整性策劃

根據(jù)目前各船廠資源配置的現(xiàn)狀，船舶上層建筑建造方式主要有如下3種：

(1)異地制造、整體吊裝。將上層建筑作為獨(dú)立的中間產(chǎn)品，從企業(yè)的造船主流程中剝離出來(lái)，委托給專(zhuān)業(yè)化的制造廠商(或子公司)，實(shí)行異地生產(chǎn)、完整性交付，然后進(jìn)入船塢或碼頭搭載。

(2)本廠制造、整體吊裝。利用企業(yè)的生產(chǎn)場(chǎng)地和設(shè)施資源，將上層建筑從企業(yè)的造船主流程中剝離出來(lái)，除船體下料加工外，組織上層建筑專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，直至完整性交付，然后進(jìn)入船塢或碼頭搭載。

(3)總段吊裝、分步舾裝。受制于企業(yè)自身?xiàng)l件限制，上層建筑制造仍納入企業(yè)造船主流程，利用自身場(chǎng)地、生產(chǎn)設(shè)施、人力等資源組織建造，在船臺(tái)/船塢進(jìn)行總段順序搭載和分步完整性舾裝。

針對(duì)不同的上層建筑建造方式，企業(yè)應(yīng)對(duì)造船主流程、作業(yè)流程、物流路線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化再造；但無(wú)論何種建造方式，其完整性要求與標(biāo)準(zhǔn)是不變的，都應(yīng)參照完整性標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)估方法對(duì)設(shè)計(jì)、建造完整性進(jìn)行管理和評(píng)估。

對(duì)有條件采用浮式起重機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)浮吊)進(jìn)行塢內(nèi)搭載或下水碼頭搭載的船廠，應(yīng)盡可能考慮上層建筑整體建造。在船臺(tái)/船塢搭載起吊能力不足時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際起吊能力，對(duì)重量進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整或舾裝量調(diào)整。結(jié)構(gòu)調(diào)整，主要是調(diào)整總段劃分，改變總段數(shù)量、減少單個(gè)總段重量。舾裝量調(diào)整，主要是通過(guò)減少舾裝量(如家具、壁板、敷料、絕緣等緩裝)，甚至大型舾裝件在搭載后安裝，但應(yīng)盡可能保證羅經(jīng)甲板、駕駛甲板舾裝完整性。

3 完整性建造

船舶上層建筑總組搭載流水線(xiàn)作業(yè)方式如圖1所示?？偨M流水線(xiàn)由若干工位順序構(gòu)成，設(shè)有Y1和Y2預(yù)總組工位和A、B、C、D、E、F、G等若干搭載和舾裝工位。每個(gè)工位完成一部分相對(duì)固定的施工作業(yè)，如Y1工位完成902+903+904的結(jié)構(gòu)裝焊和舾裝件安裝，從A工位開(kāi)始進(jìn)入流水線(xiàn)施工作業(yè)；作業(yè)完成，由最前端工位開(kāi)始，用平板運(yùn)輸車(chē)將總段移動(dòng)至下一個(gè)工位繼續(xù)作業(yè)，逐個(gè)往前移，直至總段完工，最后運(yùn)出流水線(xiàn)。

圖1 上層建筑搭載流水線(xiàn)作業(yè)示例

船舶上層建筑中間產(chǎn)品建造流程如圖2所示，按照柔性原則，以分段建造、總組和總舾的順序進(jìn)行場(chǎng)地定置化規(guī)劃，在條件允許的情況下應(yīng)盡可能打造上層建筑建造專(zhuān)用生產(chǎn)流水線(xiàn)。

圖2 上層建筑中間產(chǎn)品建造流程

[][]

4 完整性評(píng)估及持續(xù)改進(jìn)

船舶上層建筑中間產(chǎn)品完整性交付評(píng)估可參照文獻(xiàn)[4]。各造船企業(yè)根據(jù)自身完整性策劃制訂的完整性水平，按照施工專(zhuān)業(yè)編制點(diǎn)檢表，在完工交付時(shí)作出完整性評(píng)估，并不斷改善提高。對(duì)于不同能力策劃的完整性，搭載結(jié)合面的范圍界定原則為：(1)總段最下一層艙室的內(nèi)裝和絕緣，在搭載后施工；(2)總段的涂裝保留分界線(xiàn)為大接縫以上1.5 m，在搭載后施工；(3)主干電纜的預(yù)留、捆扎、掛起，在搭載后進(jìn)行機(jī)艙和貨艙區(qū)域敷設(shè)。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)船舶上層建筑完整性設(shè)計(jì)建造工藝技術(shù)的應(yīng)用，可明顯減少舾裝時(shí)間和搭載后期的返工，縮短建造周期，實(shí)現(xiàn)更加有效的節(jié)拍性均衡生產(chǎn)。設(shè)計(jì)分工應(yīng)與上層建筑的建造方式相適應(yīng)，將策劃、結(jié)構(gòu)、舾裝、管裝、電裝、暖通空調(diào)、內(nèi)裝等專(zhuān)業(yè)相對(duì)集中，強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)，成立獨(dú)立的上層建筑辦公室或項(xiàng)目組，專(zhuān)門(mén)進(jìn)行上層建筑的專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，形成自成體系的船舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)(Ship Product Design，SPD)、出圖施工標(biāo)準(zhǔn)，并持續(xù)進(jìn)行上層建筑中間產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工藝優(yōu)化。此外，可通過(guò)嚴(yán)格焊接控制和嚴(yán)肅工藝紀(jì)律，并借助激光復(fù)合焊接等先進(jìn)技術(shù)持續(xù)改善上層建筑變形，適時(shí)引入玻璃鋼等新材料代用，同時(shí)改變傳統(tǒng)內(nèi)裝設(shè)計(jì)風(fēng)格，引入現(xiàn)代船舶以人為本的設(shè)計(jì)理念。