我国造船工艺现代化之路.docx

1、我国造船工艺现代化之路我国造船工艺创新发展三十年宋友良 尤德武1 改革开放30周年来造船工艺发展概况现代造船工艺是在综合采用先进制造技术和现代科学管理的条件下研究船舶建造过程及方法的一门应用科学。造船工艺的主要任务是建立最佳的船舶生产工艺系统，包括船舶建造方案、制造方法和工艺流程、工艺装备、施工精度标准及检测方法，以及最大限度应用现代科学技术成果和扩大新技术应用。现在，工艺学的概念本质已从狭义扩展到广义，从技术手段、原材料、信息、生产资源、计划控制系统到自然环境保护等，均在生产过程中有所体现。造船工艺已经成为缩短船舶建造周期、提高建造质量和降低建造成本，甚至是实现生产与社会、自然和谐发展的关键

2、因素。我国现代造船工艺源于上世纪50年代的前苏联造艇技术的引进，60年代开始了自主工艺科研，70年代取得了一批有影响的成果。1978年3月，全国科学大会召开，是年12月十一届三中全会的召开，有力地促进了造船工艺技术的发展。改革开放30年，我国造船工艺为我国造船工业的巨大发展起到了强劲助力的作用。这30年可以分为80年代、90年代、新世纪以来三个发展阶段。80年代造船工艺发展的典型特征是焊接工艺水平显著提高，基本解决了我国造船高效焊接问题；同时，成组技术和生产设计开始在我国造船界推行。90年代造船工艺的发展着力点放到了造船模式的转换上，特别是引进造船成组技术和推行生产设计，通过造船工艺技术、设计

3、与生产体制全面学习日本，以中间产品组织生产为基本特征的现代造船模式得以初步确立。新世纪以来，尤其是近几年来，船舶市场持续兴旺的大好契机，我国造船工艺技术围绕着推进建立现代造船模式、流程再造、建造方式、工法和工艺装备等的创新获得了快速发展。中国造船的产能也得到了快速扩充，据不完全统计，在建的或者在5年内要形成产能的30万吨级干船坞不下30个，加上已有的，估计在40个左右，加上阿芙拉型和苏伊士型船坞和船台，以及所配置的起重能力都是十分巨大的，一个船坞一般配置两台龙门吊，抬重能力在1200吨，有些企业单台起重能力将突破1500吨，我国造船产能在造船设施上已基本具备了世界第一的条件（这也是其他造船国家

4、称雄世界的必由之路）。中国对世界经济的拉动以及世界造船市场的持续向好，使得这些大投入的设施有了用武之地，有些企业接单数百万吨、任务空前饱满。这些大投入以及以之为舞台的快速搭载、大型化总段建造、上建模块整体吊装、重大工序前移等工艺创新使造船周期大幅度缩短、船厂生产效率不断提速，取得了令世界瞩目的发展成就。1.1 80年代高效焊接工艺的发展和生产设计的推行80年代至90年代初,随着国内外船舶需求的不断增长,要求船厂能提供更多大型船舶，从而推动了焊接工艺的发展，从1986年开始在原中国船舶工业总公司高效焊接技术指导组的有组织、有计划、有步骤的指导与协调下，大力推广应用高效焊接技术，重点推广应用铁粉焊

5、条、下行焊条、重力焊条等高熔敷率焊条焊接，二氧化碳气体保护焊，各种衬垫单面焊双面成型焊接，气电垂直自动焊接，RF法双丝单面埋弧自动焊接，熔咀电渣焊接等高效焊接新工艺、新技术和新装备，基本解决了我国造船高效焊接问题，焊接质量和效率得到了很大提高。1982年上海船厂引进了挪威TTS平面分段流水线；1985年沪东造船厂在生产线上采用船舶工艺研究所设计制造的双丝埋弧自动焊机，实施压力架式的FCB（焊剂铜垫法）双丝单面埋弧自动焊接工艺，1988年又自行设计研制焊剂垫装置，配置进口双丝埋弧焊机实施RF法焊接工艺，提高焊接效率34倍；1990年和1991年，江南造船厂相继解决了LPG船等高强度钢、特种钢的焊

6、接工艺难题。80年代，通过与日本造船业的技术合作，我国大连造船厂、新港船厂、沪东船厂、广州船厂等开始推行生产设计和电算化，将造船的工艺流程和工人在现场施工中需要思考解决的造船工艺问题搬到设计阶段由技术人员来解决，生产设计理念和方法的引入，开创了我国造船生产设计的先河，由此揭开了我国造船模式转换的序幕。1.2 90年代造船模式转换1990年，原中国船舶工业总公司针对建造出口船严重脱期，导致违约罚款的被动局面，召开了“第一次缩短造船周期”会议，要求全行业千方百计缩短造船周期，重点在贯彻全系统、全过程、全方位的“超前准备”。同时，原中国船舶工业总公司组织了“缩短造船周期的对策” 课题研究，得出“缩短

7、造船周期的根本对策是建立现代造船模式”这一正确结论，由此拉开了我国造船模式由传统向现代转换的进程。广州船厂在80年代中期在全国率先引进日本IHI公司的造船模式，而后，参照造船成组技术理论不断改进，并按成组技术原理新建了我国第一个现代化管子车间。1995年，原中国船舶工业总公司召开了“第二次缩短造船周期”会议，会议主题由强调“超前准备”转移到以空前的行政力度部署推进实施现代造船模式。会上，“生产设计、成组技术指导组”提出转变造船体制的措施，主要是建立符合成组技术原理按中间产品导向的作业组织，实现造船全过程的生产设计，编制壳舾涂一体化的造船计划，运用编码系统和托盘集配技术等。1996年，原中国船舶

8、工业总公司调动我国造船界各路精英，成立由国家科技部下达的“现代造船模式研究”课题组，采用软科学与硬技术相结合的方式，分设“国外先进造船技术跟踪”、“船体分道建造”、“船舶区域涂装”、“船舶建造精度控制”、“船舶机械化、自动化焊接”、“船体曲板加工”等11个研究专题，1999年结题，通过课题研究和示范应用，基本完成了我国造船模式现代化转型的历史任务，确立了以中间产品组织生产为基本特征的总装造船模式，从而为即将到来的21世纪造船工业的大发展作了理念、方法上的准备，也为造船工艺大发展开创了广阔的空间。1.3 新世纪以来的大发展新世纪以来，我国造船工业和世界船舶工业一同保持了高度繁荣，中国造船工业“世

9、界第一”的国家战赂驱动着我国造船领域极为广泛地创新，造船工艺技术进入快速发展通道。（1）建立现代造船模式的推进工作有力助推了造船工艺的发展原国防科工委为加快建立现代造船模式的步伐，提升船舶制造技术水平，增强产业国际竞争力，推动我国船舶工业持续、快速、协调、健康发展，于2004年发布关于加快建立现代造船模式的指导意见，着重提出了推行分段总组造船法、发展单元组装、预舾装和模块化技术、发展精度造船和先进涂装技术以及加强船坞（台）总装工艺方法研究等相关制造技术是推进建立现代造船模式支撑技术。2006年，将加快建立现代造船模式提升到我国船舶工业实现做大做强目标的重要战略举措的高度，发布了全面建立现代造船

10、模式行动纲要（2006-2010年），明确提出加强总装造船工法研究与应用，包括总装造船工法的研究、全面推行分段总组建造法、大力推广精度造船、先进舾装和先进涂装技术等。其间，通过“十五”高科技船舶科研渠道，下达了“现代造船模式的应用研究” 项目，由两大造船集团所属骨干企业参加，共同开展了以中间产品为导向的涉及管理体制、总装流程、生产设计、生产技术准备、舾装件的设计与管理托盘化等8个方面的应用研究，2006年完成了项目验收。近两年来，围绕上述的研究成果和应用实例编制了一系列设计、管理和作业指导书，向全国推广。（2）新的生产设计理念和方法实现壳舾涂一体化设计新世纪之初，上海外高桥造船有限公司投产并迅

11、速发展，取得骄人业绩，也为我国造船业贡献了新的理念和经验，其中，引进消化吸收韩国生产设计理念和方法，为实现壳、舾、涂一体化设计提供了方式和途经。在生产设计之前，需要整理新船所有的船厂惯例和标准，即SDP（Shipbuilding Design Practice），SDP涵盖了建造流程、生产设备与设施的能力、各部门工作职责以及国标、厂标等，还包括具体的设计标准和方法，如船体设计的套料和钢材管理、切割、成型、坡口、校正、焊接、装配等工艺标准和方法。通过SDP设计使设计过程简单化、标准化，最大限度地规范设计行为。在研究船体分道建造流程的基础上，完成模拟船体分段的组立过程设计，即DAP（Detail

12、Assembly Procedure），从小组立开始到一个分段大组立结束，组立的基准面、重量、上下层组立关系，组立场地或区域全部表示清楚，以指导船体生产设计。DAP设计：满足作业场地、设施要求；充分考虑到分段组立过程中工艺，如搬运、堆放等；为工人施工提供良好的作业环境；为实行高效焊接方法和提高焊接质量提供便利；有利于实行先行舾装，特别是提前完成结构化舾装；最大限度扩大中小组立，使大组立胎架时间最短；分段组立过程的精度控制点，在各组立阶段需要得到控制；分段吊马利用本身船体结构来处理，最大限度减少在外板上设置吊马；各阶段所用的脚手架马板全部在中小组立阶段完成等。在研究舾装生产流程的基础上，完成WS

13、D（Work Sequence Diagram），指导舾装生产设计，包括单元、托盘的划分。各区域的预舾装、单元组装、涂装设计和工艺要点是WSD设计的重中之重，按照各区域中小组立、分段、总段、坞内及码头不同阶段，分别规定结构舾装件、铁舾件、管舾件、电舾件、主要设备和基座的安装阶段和技术要求，由此，生产设计时按照WSD的策划来划分托盘，同时建立于作业阶段、区域、类型的任务包。（3）工法的引入产生巨大的生命力韩国船厂高度重视工法技术研究，将其视为船厂竞争力的核心要素，一般都设有专门的工法部门，主要任务是开展各船型建造工法策划、新工法研究与创新等。所谓工法，是船厂工程师和生产者在生产实践中共同探索、不

14、断改进而形成的自己独特的新工艺、新技术、新设施、新工作方法，可有效促进生产效率提高和成本下降。外高桥造船公司率先引入工法概念，成立工法技术室，负责承担公司生产流程与布局研究、各种新船型的建造方案研究、新工艺新技术新材料应用研究和推广实施，编制和发布各船的核心建造工法，全公司工装的开发以及收集、整理和研究国内外工法情报。近几来年，外高桥造船公司通过学习国内外先进工法技术，并结合企业自身实际广泛开展工法研究和工法创新工作，形成了一批工法新成果并得到应用，产生了巨大的生命力，不仅为公司降本增效和提高综合争力作出了巨大贡献，而且在国内造船业产生深远影响。目前，我国主要造船企业，不管其所有制和隶属关系，

15、均引入了工法概念，很多企业还设立了专门机构，负责学习和研究工法技术，源源不断地进行工艺方法的创新，极大地提高了生产效率、缩短了建造周期和降低了造船成本，也改善了工人的作业条件和环境。2 壳、舾、涂工艺创新改革开放30年来造船工艺的创新和快速发展，大大扩展和丰富了造船工艺技术的内涵。随着船市持续火爆和国内外众多资金涌入造船业，在船舶工业大发展带动下，造船工艺和工装也进入快速发展通道，各种新技术、新装备也应运而生。2.1 建造方式和船体建造工艺（1）建造方式的发展新世纪以来围绕船厂核心资源能率最大化和快速造船这个核心，以中间产品为导向组织生产的原则和方法在建造方式上，借助造船设施扩充的有利条件获得

16、了空前的发展。分段总组建造法。零件切割加工后增加了部件中小组立工序，然后集配后送平、曲两个分段大组立，在分段舾装和涂装后实施分段平地总组，即进行总段建造和总段舾装，在船坞（台）仅进行总段搭载。这一作业主流程已经成为我国大型造船企业（包括两大集团骨干造船企业和地方新兴造船企业）的主流，己基本摒弃过去船坞（台）进行分段塔式建造方式。一坞多造的串并联建造方式。一次排楞工艺、不同船型间的互补通用坞墩布置工艺、坞墩专用工装、横向串联造船的起浮转向工艺、纵向串联落墩的定位工艺及进出坞工艺等都获得了突破，并不断取得新的发展，如外高桥造船公司的双岛建造法，大连船舶重工集团的湿法两段（三段）建造法等，大大地缩短了船坞周期，一年内开坞门的次数（批次）成为衡量造船能力的主要指标。快速搭载的相关工艺。采用扩大分段总组范围等方式来实现快速搭载，将若干分段总组成非环行总段进行船体建造，实施大型总段吊装，促进坞内装焊接、舾装作业前移，减少坞内工作量，