总装造船主流程应用研究

总装造船作业主流程应用研究2005年3月建模资料注意保存引言建立现代造船模式的三个要素—生产流程、生产组织和运行机制，三者的有机结合，是我国造船工业转换造船模式从“形似”到“神似”的必由之路。其中“总装造船作业主流程研究”，可以说是整个现代造船模式应用研究的重中之重，生产流程是新厂建模带根本性的问题，对此必须给予高度的重视。本报告通过对日本、韩国和国内先进造船企业总装造船作业主流程的分析研究，提出新建船厂按现代造船模式进行流程再造的建议，无疑将对龙穴造船基地的建模有着一定的指导作用。1．国内外现状1.1日本日本船厂早已在20世纪60年代开始率先引进并应用成组技术于造船，并在60年代末至70年代初在老厂改造和新建船厂时得到应用。其后，日本船厂不断通过改造和新建，使其总装造船作业流程较之传统的生产流程发生了根本的变化。到20世纪80年代，日本的造船成组技术应用已趋成熟，其后，美国造船专家与日本造船专家密切合作，在美国“国家造船研究计划”的倡导推动下，使日本先进造船方法和美国学术界的系统理论，推广到亚洲、欧洲和拉丁美洲的许多船厂。现阶段“以中间产品为导向的总装造船”，仍然是日本称之为最先进的现代造船方式。总装造船作业流程的特征其一是原有的综合性大而全的万能厂逐步改造为专业化的总装厂；其二是厂房布局由机群式布置向流水线布置转变；其三是成组技术、数控技术、计算机技术的发展促进了造船生产流程向集成制造的方向发展。工厂布局有四个共同的特点①有完整的船体分道建造生产线；②有固定按区域划分的舾装场地；③在船台（坞）端部及两侧有宽广的分段堆场和总段组装场地；④有管子车间和铁舾件集配中心。生产流程有两种类型、五种形式由于各船厂的地形、地貌、水域和岸线等条件各不相同，所以生产流程的形式也不一样，大致可分为如下五种形式：1）“I”型2）“T”型3）“L”型4）“U”型5）分离形☺第一种是连续流水线型，按船舶建造阶段设置流水线。这种考虑是对同类型船批量建造的需要，但对多种类型船舶同时建造的适应能力似乎差一些。☺第二种是独立分离型，按船舶建造阶段设置工场。各工场相对独立分离，中间留有充分的缓冲地带，用液压台车转运，这种考虑不仅是目前的建造需要，而且考虑到将来的发展。1）“I”型三井千叶船厂布置图钢材堆场分段舾装船体加工分段装配船坞分段总组三井千叶船厂总装作业流程2）“T”型住友追滨船厂布置图住友追滨船厂总装作业流程分段总组船坞钢材堆场船体加工分段装配分段舾装3）“L”型IHI公司爱知船厂布置图IHI公司爱知船厂总装作业流程钢材堆场船体加工分段装配分段舾装分段总组船坞4）“U”型大岛船厂布置图大岛船厂总装作业流程钢材堆场船坞分段总组分段舾装分段装配船体加工5）分离形日立有明船厂布置图日立有明船厂总装作业流程钢材堆场船体加工平面分段装配曲面分段装配分段舾装分段总组船坞1.2韩国70年代开始，韩国在老厂技术改造和新建船厂时，邀请国外专家做顾问，送出人员到国外培训，购进国外先进设备,学习日本船厂船舶建造具体生产过程中的技术诀窍。到了80年代，韩国造船排位第四。随后，韩国政府为提高本国造船能力，增强在国际船舶市场的竞争力，进行产业结构的调整，组成五大造船公司—现代、大宇、三星、汉津和海拉集团。进入90年代以来，以五大企业为主体的韩国造船厂，纷纷制订和实施自己的扩张计划，新增5座造船坞和许多大的改造项目都是在这个时期完成的，从而使韩国船厂的造船能力大幅度提高，韩国造船业的总量跃居世界第二，仅次于日本。韩国造船的发展引起欧洲、日本和美国造船界和政府的关注。韩国船厂与日本船厂惊人地相似韩国造船工业之所以成功，一个关键因素是重视学习国外先进造船技术。韩国学习国外造船技术主要在二个方面：①船舶建造技术和船厂建设技术；②与国外船厂联合设计，提高自己的设计能力。仔细观察韩国船厂，我们会惊奇地发现，几乎所有韩国船厂无论是工厂布局或生产流程都与日本船厂惊人地相似，运作机理也基本相同。下面列举几个韩国船厂的实例：1）大宇造船厂大宇造船厂布置图大宇造船厂总装作业流程钢材堆场切割加工平面分段装配曲面分段装配部件装配分段总组船坞上建分段装配分段总组2）STX造船厂STX造船厂布置图STX造船厂总装作业流程船坞分段预组合分段预组合分段装配钢材堆场船体加工3）现代三湖重工造船厂现代三湖重工造船厂布置图现代三湖重工造船厂总装作业流程钢材堆场切割加工平面分段装配曲面分段装配部件装配船坞分段总组1.3国内新建船厂外高桥造船公司的建厂方案是由英国AP公司作出的，其生产流程的设计思想是在日本船厂分离型布置的基础上进一步发展为生产中心型。经过四年的一期工程建设，已成为一个用新设备、新人员、新思维建设起来的大型船舶总装厂。南通中远川崎造船公司成功的经验是新建厂时全面引进日本川崎重工先进的制造和管理体系，引入日本建模软件，实行与日本川崎重工坂出船厂完全相同的制造工艺和生产组织方式，从工厂布局到生产流程都是完完全全的日本造船模式。短短五年便成为目前中国最好的造船企业。1）外高桥造船公司外高桥造船公司布置图外高桥造船公司总装作业流程总段预舾装试航交船出坞码头试验船坞舾装船坞搭载总组搭载分段预舾装分段组立小组立切割加工进料材料准备2）南通中远川崎造船公司南通中远川崎造船公司布置图南通中远川崎造船公司总装作业流程钢材堆场切割加工平面分段装配曲面分段装配部件装配船坞分段总组分段舾装总组2.造船流程的演变2.1系统造船流程船体下料分段制造船台合拢船台舾装涂装下水码头舾装涂装管子制造舾装件制造机械设备订购油漆采购系泊试验试航交船2.2区域造船流程船体下料总组舾装分段总组分段舾装涂装分段制造系泊试验试航码头舾装涂装下水管子制造管子集配舾装件制造舾装件集配机械设备订购油漆采购交船设备基座组装油漆集配船台合拢船台舾装涂装（仅上层建筑）2.3总装造船流程船体下料总组舾装涂装分段总组分段舾装涂装分段制造系泊试验试航码头舾装涂装下水管子制造管子集配舾装件制造舾装件集配机械设备订购油漆采购交船油漆集配船坞合拢船坞舾装涂装单元组装(模块)3.总装造船作业主流程研究3.1船体分道作业船体分道作业流程的基本特征是：1）以船体分段作为分道作业的基本生产单元；2）对各类船体分段在各个分道上进行平行作业；3）各分道作业最大限度实施流水线作业或专业化生产。典型船体分道作业流程船台合拢平面分段制作曲面分段制作上建分段制作艏艉分段制作部件装配零件加工分段舾装总段组合总段舾装1）零件切割加工作业考虑到作业流的均衡，按照零件相似性分类，把相对独立的生产类型加以分开，分别组织生产非常必要。如把船体钢结构零件的下料、切割加工分为:平直板切割加工、弯曲板切割加工、板条及小零件切割加工、型材下料加工、内部构件切割加工等，实施单一流水作业，能够极大地发挥各种设备的专长，提高生产效率。零件切割加工作业有五种流程①平直板切割加工流程②弯曲板切割加工流程③板条及小零件切割加工流程④型材切割加工流程⑤内部构件切割加工流程是拼板板否柱面板棱柱板槽型壁钢材预处理号料切割直线形板辊弯压弯压筋平面①平直板切割加工流程加工设备:等离子切割机（或高速铣边机）、三星辊、油压机等。是锥面板否是双向曲面板折角曲形板否复杂曲度板②弯曲板切割加工流程钢材预处理号料切割弯曲形板单曲缓曲辊弯辊弯压弯大火热弯水火弯板加工设备：等离子切割机、三星辊、油压机、火工平台等。是平直加强材否折边肘板否是平直肘板③板条及小零件切割加工流程钢材预处理号料切割直线板条号料切割小零件边缘打磨辊平折边机折边边余料平直加工设备：板条切割机、光电跟踪切割机、手工切割机，三星辊、折边机、剪板机等。平直边缘打磨辊平是直形型材否曲形型材否扭曲是型材型材预处理号料切割型材平直扭曲冷弯机水火弯板端面打磨矫直④型材切割加工流程加工设备：型材自动切割线、肋骨冷弯机、撑床机等。是腹板纵向桁材横向桁材否曲形面板⑤内部构件切割加工流程钢材预处理号料切割内部构件平面边缘打磨矫平辊/压加工设备：等离子切割机、光电跟踪切割机、手工切割机，矫平机、油压机等。2）部件装配作业考虑到部件装配和分段装配两者的作业内容区别很大，同一工艺流程不能兼容，把部件装配从分段装配作业中分离出来单独制造，这种做法是十分明智的。能有效地平衡工作负荷，确保分段装配流水线的顺畅。另外是将部件作为一个中间产品外包给专门制造这类零件的加工厂制造，无疑也是一个好的办法。即使自己制造也要有专门的部件装配车间和足够的堆场面积，才能提高生产效率。部件装配作业有四种流程①拼板部件装配流程②T型部件装配流程③桁材部件装配流程④腹板部件装配流程①拼板部件装配流程进料排板压紧定位焊单面焊双面成型(或单面焊)翻身检查(或刨槽)反面修补(或封底焊)自检完工边缘打磨拼接加工设备：HIVAS高效焊接系统、各类焊机等。注：这里指的是甲板、舱壁、平台等部件的拼板，平面分段的拼板应在平面分段流水线上进行。②T型部件装配流程自检完工修整矫直焊接吊装垂直板定位焊划线铺放基准面板进料加工设备：T型材生产线、各类焊机等。③桁材部件装配流程进料腹板拼焊(或无)划线安装加强筋定位焊正反面焊接边缘打磨校正自检完工加工设备：部件流水线、各类焊机等。④腹板部件装配流程焊接安装加强筋进料腹板拼焊(或无)吊装面板边缘打磨校正自检完工划线加工设备：部件流水线、各类焊机等。3）组件装配作业组件由若干个部件和零件装焊而成，通常称之为片体或小分段，组件装配同样可以从分段装配作业中分离出来单独制造。组件装配作业有三种流程①框架构件装配流程②平面板架装配流程③曲面板架装配流程①框架构件装配流程钢平台划线上料框架定位焊临时加强吊离框架焊接边缘打磨校正自检完工注：这里指的是蛋箱型框架，可在平面分段装焊工场进行。②平面板架装配流程进料吊放拼板部件划线吊放骨架定位焊焊接边缘打磨校正自检完工注：这里指的是甲板、舱壁、平台等部件，应提前在部件装焊工场进行。③曲面板架装配流程地面划线双斜切胎架制作胎架报验结构划线切割余量安装散装件吊装骨架等定位并报验焊接并报验自检完工边缘打磨校正焊接外板上胎架定位校正注：可在曲面分段装焊工场胎架上进行。4）分段装配作业分段装配是船体建造的关键区域。分段装配把集配的零件、部件、组件和板列在胎架上装配成分段。为组织流水线的分道作业，将用平台装配的平面分段和用胎架装配的曲面分段完全分开制造。作业内容变化较大的分段，如艏、艉分段，机舱半立体分段，上层建筑分段等，组建独立的车间制造。分段装配作业有三种流程①平面分段装配流程②曲面分段装配流程③上层建筑分段装配流程①平面分段装配流程纵向桁材定位横向桁材定位蛋箱框架装配焊接蛋箱框架吊装横向型材装配分段内部构件装配分段反面构件装配打磨修整焊接焊接打磨修整分段舾装翻身封底切除余量下胎分段涂装框架装配排板定位焊FCB单面焊双面成型检查修补划线切割边缘打磨纵向型材装配拼板完工报验注：在分段装焊工场的平面分段流水线上进行。②曲面分段装配流程胎架制作上胎架拼板划线切割定位焊焊接纵向部件组件装配横向部件组件装配焊接内部构件定位装配打磨修整分段舾装完工报验分段涂装切除余量下胎注：在曲面分段装焊工场的管柱式胎架上进行。③上层建筑分段装配流程平台拼板上胎架划线切割纵向横向型材装配焊焊接纵向片体定位装配横向片体定位装配焊接内部构件定位装配打磨修整分段舾装完工报验分段涂装切除余量下胎注：在分段装焊工场的框式胎架(或平台)上进行。5）总段组合作业总段组合使高空作业低空化，低空作业平地化，从而提高预舾装率。为尽量减少船坞合拢所需的作业时间，应把尺寸较小的分段连接成大分段才吊装。总段组合作业有三种流程①前后分段组合流程②上下分段组合流程③多个分段组合流程①前后分段组合流程NO1分段摆正定位NO2分段吊装定位焊接矫形局部涂装总段船台吊装安装分段连接件定位②上下分段组合流程下分段翻身定位B面预装局部涂装设备吊装焊接矫形总段船台吊装上分段吊装③多个分段组合流程底部D31分段为基准底部D32分段吊装定位旁板SL32(左、右)分段吊装旁板SL31(左、右)分段吊装平台4D31(中)分段吊装焊接矫形局部涂装总段船台吊