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现代造船技术Chapter1造船工程概论第一章造船工程概论第一节造船工艺的任务和工艺流程一、造船工艺的任务和内容造船工艺，简单地讲是船舶制造的施工方法和过程在采用现代先进科学技术和现代科学管理的条件下，研究船舶建造过程及其工艺的实践和理论联系密切的应用科学属于制造业范畴一门综合应用技术船舶制图、船体结构和船舶原理工程材料、材料加工及设备原理焊接及变形控制数学、数控技术、计算机辅助制造工程测量、尺寸精度控制船舶机电设备安装及调试材料防腐和造船管理造船工艺的主要任务有两方面根据现有技术条件，为造船生产制定合理工艺方案和工艺措施，以缩短造船周期、降低生产成本、提高质量和改善生产条件研究和发展新工艺、新技术，不断提高造船工艺水平，以适应建造高新技术密集的新型船舶产品的需要造船工艺是指船厂的整个船舶建造过程包括船体建造工艺、舾装工艺、涂装工艺、船舶下水和试航交货等环节主要是前三项内容在现代船舶建造过程中，船体建造工艺、舾装工艺、涂装工艺趋于同步或并行，以区域为基础三种不同类型的作业相互协调和有机结合地组织生产，也就是通常所说的壳、舾、涂一体化建造技术。船体建造工艺：从加工制作船体构件到把它们组装成部件、分段、总段，直至总装成船体的工艺过程舾装工艺：把各种机电装置、设施和属具安装到船上（包括部分舾装件的制造），以及进行绝缘敷设等工艺过程的统称涂装工艺：船舶大型化和一些新船型的出现导致涂装工作量大量增加，质量要求不断提高，涂装技术得到迅速发展。由于涂装工作的重要性，促使其从舾装作业中分离出来，形成独特的涂装生产作业系统二、钢船建造工艺流程按现代造船模式，船舶建造方针在设计阶段就已得到体现，并贯穿于整个船体建造过程。依区域造船法建立的造船生产工艺流程，按工艺特征归纳大致可概括成图1-1所示的过程。制造工艺的流程1.准备工作（1）船体放样和样板制作（2）钢材预处理（3）专用工装和工夹模具的制作（4）新材料和新工艺试验2.零件加工（1）船体构件加工（2）舾装件加工3.中间产品制造4.船舶总装5.船舶下水6.船舶试验：泊系试验，倾斜试验和航行试验7.交船与验收船舶制造工艺流程第二节现代造船模式概述一、造船模式的内涵模式指事物的标准形式，或可照着做的标准样式造船模式的内涵就是指组织造船生产的基本原则和方式既反映组织造船生产对产品作业任务的分解原则，又反映作业任务分解后的组合二、造船模式的演变随着科学技术的进步和船舶需求量的增长，造船模式是不断发展和变革的，但在一段时期内又是相对稳定不变的按造船技术的发展水平，造船模式经历了四个有代表性的发展阶段造船模式的四个发展阶段第一阶段：按功能/系统组织生产铆接造船及铆接向全焊接造船过渡阶段特点船体建造按结构功能/系统，舾装按使用功能/系统进行船舶设计和组织生产产品作业任务分解与分解后的组合按船舶设计的功能/系统，通过放样由各专业工种以功能/系统为导向，先在船台按单件作业方式装配整个船体，然后在舾装码头按单件作业方式组装完成全部船舶舾装。第二阶段：按区域/系统组织生产焊接技术在造船中的应用开创了船体分段建造技术特点产品作业任务的分解和组合，船体建造按结构区域划分；舾装作业除少量分段预舾装外仍按使用功能/系统组织造船生产船舶设计、制造工艺和生产管理各自独立第一与第二阶段统称为传统造船模式，属于按功能/系统组织生产的造船模式。第三阶段：按区域/类型/阶段组织生产第四阶段：按区域/类型/阶段一体化组织生产第三、第四阶段统称为现代造船模式，按区域/类型/阶段组织生产的造船模式三、造船模式两大类别的特征四种模式可分为有本质差异的两大类别系统导向型造船模式——传统造船模式产品导向型造船模式——现代造船模式两类造船模式在组织中生产的基本原则和基本方式上完全不同，而且在设计方式、生产方式和管理方式，以及船厂性质等方面也完全不同现代造船模式是：应用成组技术，使造船生产采用了柔性化的大批量生产方式特点产品作业任务的分解和组合，船体和舾装均按船舶产品的空间部位划分区域，分阶段地把区域内的作业任务按类型以生产任务包形式组织生产，构成以中间产品为导向的生产方式按“区域/类型/阶段”分解和组合产品作业任务，要求船舶设计、制造工艺和生产管理融为一体生产作业方式是先按区域进行船体分道建造和区域舾装，然后将完工的各个作业区域相互组合形成完整的船舶产品制造技术和管理技术不断进步、船体分道建造技术、区域舾装技术和区域涂装技术不断完善造船生产达到了船体建造、舾装和涂装三种不同类型的作业在空间和时间上相互协调和有机结合，形成了壳、舾、涂一体化的按“区域/类型/阶段”组织生产的造船模式体现了现代造船技术的发展水平，被造船界公认为当今最先进的造船模式模式特点产品作业任务的分解和组合，除按区域/类型/阶段的分解原则和组合方式外，更体现船体建造、舾装、涂装三大作业系统的相互结合船舶设计、制造工艺与生产管理一体化，壳、舾、涂作业一体化生产管理体制是按区域组织的复合专业、复合工种体制现代造船模式的造船工艺流程见图所示四、现代造船模式技术基础现代造船模式的涵义从组织生产采取的分解原则和组合方式，所谓现代造船模式，可理解为以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳、舾、涂作业在空间上分道，时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，均衡连续地总装造船（一）应用成组技术的原理成组技术是研究事物间的相似性，并将其合理应用的一种技术50年代初，苏联学者，应用于机械制造；以后扩展到各种工艺领域，直至产品设计、制造工艺、生产组织到经营管理等企业生产活动的各个方面成组技术是促使现代造船模时形成的主要技术基础之一，包括两种原理1、中间产品导向型的作业分解原理(简称产品制造原理)该原理按最终产品形成的制造级，以中间产品的形式对其进行作业分解和组合中间产品是指生产的作业单元，是对最终产品进行作业任务分解的一个组成部分，也是逐级形成最终产品的组成部分中间产品的“产品特征”有特定的“产品”作业任务，而且其作业任务并非由单一工种完成有明确的“产品”质量(尺寸精度)指标有完成“产品”作业任务所需的全部生产资源(含人、财、物)，或称生产任务包2、相似性原理产品作业任务分解成门类繁多的中间产品按作业相似特性，遵循一定准则进行分类成组，以使用形同的施工处理方法扩大中间产品的成组批量，以尽力批量性的流水定位，或流水定员的生产作业体系相似性分类成组四准则按生产作业的性质成组按作业性质将船舶建造分为船体(壳)、舾装(舾)、涂装(涂)三种类型，再各自分类成组按生产作业对象所处产品空间部位分类成组，按产品划分区域进行分类成组作业对船舶产品而言，一般可划分为机舱区、货舱区、上层建筑居住区等三大区域。同时在划分的各大区域再可划分中、小区域进行分类成组作业按生产作业再生产过程中的相似内容分类成组，即按区域内划分的中间产品按其类型进行分类成组作业以船体分段作为中间产品为例，可分平面、曲面和上层建筑三种不同类型的分段以舾装为例，可分为各类舾装托盘(单元)按生产作业在生产过程中的作业时序分类成组，即按区域划分的中间产品按其所处的作业阶段，或制造级进行分类成组作业对船体建造而言，可划分为零件加工，部件(含组合件)装配，分段装配，分段组合，船台合拢等五个作业阶段舾装作业可分单元、模块、管件等制作，托盘集配、分段舾装，总段(总组)舾装、船内舾装等五个作业阶段涂装则分为原材料处理、分段涂装、船台涂装以及码头涂装等四个作业阶段现代造船模式所确立的产品作业任务的分解原则，实质上就是应用了成组技术产品制造原理现代造船模式所确立的壳舾涂按区域/阶段/类型的生产作业方式，实质上就是应用了成组技术的相似原理作为理论基础，相似原理使该模式形成的生产作业体系，其中间产品具有明显的区域性、阶段性，又有一定成批性的特征统筹优化理论的基本准则体现整体观念，综合观点、动态观点何等优观点处理组织“系统”的问题充分运用大系统的分解协调、定量分析和优化等方法应用成组技术建立起来的现代造船模式，实际上是将船舶建造作为一个大系统，对其分解为壳、舾、涂三种作业系统，再按区域/类型/阶段逐一分类成组而形成了各类作业的子系统完整理解现代造船模式的要点1.成组技术的制造原理和相似性原理，以及系统工程的统筹优化理论，是现代造船模式的理论基础2.应用成组技术的制造原理，建立以中间产品为导向的生产作业体系，是现代化造船模式的主要标志3.中间产品导向型生产作业体系的基本特征，是以中间产品的生产任务包的形式来体现4.应用成组技术的制造原理进行产品作业任务分解，以及应用相似性原理按作业性质(壳、舾、涂)、区域、阶段类型分类成组，必须通过生产设计加以规划。其中按区域分类成组，建立区域造船的生产组织形式是形成现代造船模式的基础和必要条件5.统筹优化理论是协调现代造船生产作业体系相互关系的准则，可概括为两个“一体化”，是组织“系统”运行极为重要的一种管理思想6.现代造船模式是通过科学管理，特别是通过工程计划对各类中间产品在船舶尽早过程中的人员、资料、任务和信息的强化管理，以实现作业的空间分道、时间序道，逐级制造、均衡、连续地总装造船现代造船模式除应用成组技术和系统工程技术作为其建模的主要技术基础之外，还需计算机技术，管理科学等新技术的支撑，其中计算机技术的应用尤为重要总之，现代造船模式的基础是区域造船(按区域/阶段/类型组织生产)；目标是以中间产品为向导，实现两个“一体化”区域造船第三节造船工艺的发展技术发展带动造船方法的演变焊接技术→铆接散装到分段建造计算机技术→取消1:1放样数控技术→切割、零件加工制作成组技术的运用→大型流水线数理统计及尺寸链理论→无余量装配加工方面：氧乙炔焰→等离子→激光船型开发带动造船方法的演变超大型油船(VLCC、ULCC)、集装箱船滚装船(RoRo)、穿浪型滚装船液化天然气船(LNG)双体气垫船、双体高速渡船、高速船巨型喷气式海轮双壳体船的设计和制造技术双壳体可能成为21世纪船舶的主要结构形式稳性、应力、货油泄漏和局部严重腐蚀等问题一、发展先进制造技术先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnologyAMT)是一个动态的概念先进制造技术主要包括三个技术群主体技术群（面向制造的设计和制造工艺技术）支撑技术群（信息技术、机床和工具技术、传感器和控制技术、标准和框架）制造技术基础设施（质量管理、人员培训、全局监督和基准评测、技术获取和利用）二、一流的船舶制造技术美国和日本合作开展“先进造船体制和技术”研究（ASSAT——AdvanceShipbuildingSystemsAndTechnology)船舶AMT在日本和欧美的一流船厂得到基本的实施，使船厂由“劳动力密集型”企业转化为“设备密集型”企业并向“信息和知识密集”的方向发展船舶AMT追求的目标是实现“壳舾涂一体化”三、新一代船舶设计和制造技术在成组技术、精良生产、并行工程和敏捷制造等先进制造技术管理指导下，美国联合世界上权威的船舶设计、科研、检验、教学和生产单位，以虚拟企业的形式研究开发了新一代的船舶设计和制造技术此项处于船舶制造前沿的技术涉及船厂的人员素质测评，作业环境的优化和有益于船东、船厂乃至于社会的崭新的船舶产品的开发四、采用先进制造技术促进造船产业升级造船产业是传统产业，一直难于达到批量生产那样的生产效率计算机技术、信息技术为代表的现代高新技术与制造技术的融合，形成了先进制造技术体系，为造船业大幅度提高劳动生产率提供了强大的支持先进造船国家实施的先进制造技术，使传统造船模式向现代造船模式转换表1造船技术水平级其特征一览表造船行业传统船舶工业现代船舶工业未来船舶工业技术水平第一级水平第二级水平第三级水平第四级水平第五级水平生产模式整体制造模式分段制造模式分道制造模式集成制造模式敏捷制造模式主导技术铆接技术焊接技术成组技术信息技术智能技术工程状态*船体散装*码头舾装*全船涂装*分段建造*先行舾装