总装造船主流程应用研究培训课程drhz.pptx

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1、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7

2、0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

3、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 有完整的船体分道建造生产线；有固定按区域划分的舾装场地；在船台（坞）端部及两侧有宽广的分段堆场和总段组装场地；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

4、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

5、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

6、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：船舶建造技术和船厂建设技术；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

7、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

8、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

9、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

10、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 平直板切割加工流程 弯曲板切割加工流程 板条及小零件切割加工流程 型材切割加工流程 内部构件切割加工流程 是 拼板

11、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 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 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 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

12、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 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 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

13、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 拼板部件装配流程 T型部件装配流程 桁材部件装配流程 腹板部件装配流程 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：HIV AS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。T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。桁材部件装配流程进料腹板拼焊(或无)划线安装加

14、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。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 框架构件装配流程 平面板架装配流程 曲面板架装配流程 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。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

15、：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。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 平面分段装配流程 曲面分段装配流程 上层建筑分段装配流程

16、 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。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。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

17、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 前后分段组合流程 上下分段组合流程 多个分段组合流程 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 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 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

18、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装3.2 区域舾装作业 区域舾装作业流程的基本特征是：1）以托盘、单元、模块作为区域舾装的基本生产单元；2）按船舶“结构特征”划分区域，即机舱舾装区、甲板舾装区（外装区）、上层建筑舾装区（居装区）；3）各安装阶段“所需中间产品”，实施管舾件托盘和铁舾件托盘配送，从而形成物的流动，人员和作业场所相对固定的准流水线作业方式。典型区域舾装作业流程 铁舾件集配管舾件集配托盘集配托盘集配托盘集配单元舾装分段舾装船上舾装总段舾装铁舾件托盘集配托盘集配托盘集配单元舾装分段舾装船上舾装总段舾装铁舾件作业流程管舾件托盘集配托盘集

19、配托盘集配单元舾装分段舾装船上舾装总段舾装管舾件作业流程舾装作业有五种流程 区域舾装是船体分道作业实施后的必然结果，因为它们所用的逻辑相同。采用先行舾装技术和模块化技术的船厂，绝大多数舾装件的装配与船体分段无关，形成单元后再装在船体上。舾装作业流程有五种：1）托盘集配流程 2）单元舾装流程 3）分段舾装流程 4）总段舾装流程 5）船上舾装流程1）托盘集配流程 托盘集配是区域舾装的重要保证。典型的托盘集配流程有二种：管舾件托盘集配流程 铁舾件托盘集配流程 管舾件托盘集配流程镀锌镀塑试压油漆托盘集配半成品半成品下料切割法兰定位法兰焊接弯管典型管子加工流程管子加工生产线钢管加工线有色金属管加工线外场

20、管生产线进料成品分理集配入库出托 铁舾件托盘集配流程托盘集配 订货、采购物资部材料清单 外购件清单外协件清单自制件清单采购检验入库储存托盘集配出库与送托设计部物资清单2）单元舾装流程 正如分段是船体建造的关键区域一样，单元是舾装的关键区域。单元舾装可以细分为单元制造与单元安装。单元作为一个独立的“中间产品”完工后，在分段或船上的安装流程就显得简单了。所有单元，按其性质、特点大致分为三种类型：区域性单元制作流程 功能性单元制作流程 模块技术的应用 区域性单元制作流程设备基座定位花地板公共支承结构制作定位铁平台1：1放样划线安装设备安装管路及附件安装电气设备及仪表配制花地板打磨油漆拆解成若干组小单

21、元临时加强运出车间吊装上船焊接注：在模块工场内进行。功能性单元制作流程设备底座固定设备与底座连接安装设备外围管子安装配电设备配电设备连线焊接修整打磨油漆分段安装或船上安装吊离车间局部调试注：在模块工场内进行。模块技术的应用 模块是由部件、附件，以及标准元件组合构成具有独立功能的预制整体。模块技术是针对各类中间产品的结构，合理进行模块设计，并使之通用化、标准化，可由专业厂进行制造。中间产品在制造中应用模块技术在国内尚处于研究开发阶段，但其对提高舾装率带来的好处是显而易见的。3）分段舾装流程 分段舾装是一种地上舾装的作业方式，在船体分段制作时，或利用分段总段组合前的时间，将属于该分段的管、铁舾件，

22、设备或单元等安装到分段上。分段在地上安装的工作量愈多，则在船上安装的工作量愈少。不但可以节省舾装工时，而且可以缩短船上施工工期。其典型的分段舾装作业流程有两种:A面预装：指的是分段倒置时，在带结构面的预装。B面预装：指的是分段翻身后，在不带结构面的预装。A面预装作业流程装焊穿舱件分段涂装管附件托盘装焊支架管子安装管舾件托盘分段倒置平放焊接打磨补漆注：在分段预舾装场地内进行。B面预装作业流程设备基座安装舾装件安装设备安装舾装件托盘分段正置平放管舾件托盘管子安装焊接打磨补漆注：在分段预舾装场地内进行。4）总段舾装流程 总段舾装流程大致有两种方式：总段组合后舾装：把两个或两个以上分段在地上总段组合后

23、再舾装。以机舱盘舾装为例 舾装后总段组合：把两个或两个以上分段在地上舾装后再总段组合。以机舱集控室舾装为例 总段组合后舾装流程D31分段基准D32分段吊装定位SL32(P/S)分段吊装内底单元进舱总段船台吊装SL31(P/S)分段吊装泵舱设备进舱泵舱内框架管系补装斜梯、单元外设备座架安装4D31(C)分段吊装下平台管子B面预装海水总管、通海阀件、海底门附件等安装总段装焊密性试验花地板以下涂装焊接打磨补漆SM32（P）分段A面预装涂装修补后翻转定位火工校正后B面预装SU32（P）分段A面预装设备座架装焊A60敷设主配电板等设备青空吊装涂装修补后翻转管，机电，木综合安装总段船台吊装SU32（P）分

24、段吊装火工校正 舾装后总段组合流程5）船上舾装流程 分段在船台合拢后，就分段舾装和总段舾装两个阶段未完成的工程进行舾装作业。一般而言，船上舾装阶段的舾装作业，是指分段与分段对接后才能进行分段与分段之间、分段与单元之间、单元与单元之间的管、铁舾件的安装作业。由于船上舾装作业的工作环境较地上作业差，舾装成本也较高，因此船上舾装的工作量原则上愈少愈好。提高分段舾装和总段舾装的比例，降低船上舾装的比例，这是提高生产率的关键。3.3 区域涂装作业 区域涂装作业流程的基本特征是：1）按船体建造和区域舾装作业流程相结合划分区域，即船体涂装、铁舾件涂装、特殊涂装；2）按区域“所需涂装部位”划分阶段，即钢材预处

25、理、分段涂装、船台涂装和码头涂装；3）采用跟踪涂装方式，使涂装作业渗透到船体作业和舾装作业区域内。并在生产设计中周全地考虑时间节点、材料选择、质量标准、作业方式等，以实现真正的区域涂装。典型区域涂装作业流程切割加工分段制作船台合拢码头舾装交船前分段舾装船上舾装钢材预处理线分段区域涂装船台区域涂装码头区域涂装下水前跟踪补涂涂装作业有四种流程 各涂装一系列的施工阶段通常是在相对固定的不同施工区域上进行，船体作业和舾装作业各施工阶段要做到实际上的完工，为区域涂装作业创造条件非常重要。涂装作业流程有四种：1）钢材预处理作业流程 2）分段涂装作业流程 3）船台涂装作业流程 4）码头涂装作业流程1）钢材预

26、处理作业流程进料 打砂 喷漆 出料 堆场 辊平 滚道输送烘干加工设备：钢板校平机、预处理流水线等。2）分段涂装作业流程分段进涂装车间搭设脚手架移置室外或喷漆棚完工油漆报验自检补涂喷涂第二度漆（或至完工漆）运往舾装场地清洁喷砂涂装第一度漆拆除脚手架搭设脚手架拆除脚手架注：在分段涂装工场进行。3）船坞涂装作业流程 船台涂装作业流程受制约于船体和舾装的作业完成量，自由度比较大，此时应服从各区域壳、舾、涂一体化的计划安排，船台涂装掌握的作业完成状态如下：外板以及压载舱、封闭舱室的电焊、火工及密性试验报验后，舱内外六个面舾装件报验完，然后进行外板及舱内涂装。外板载重线以下涂至完工漆，以上涂至最后一度面漆

27、。船壳外板油漆分区域进行，先船底后船旁，最后一度油漆必须统喷。上建有条件的舱室要内外舾装件安装完整，管子补装完，构架完整，电缆敷设完，报船东确认后涂至第二度底漆，并提交绝缘、地板敷设。机舱区各舱室顶壁舾装件安装完整，报验后进行补漆，设备座架涂至完工漆，淡、饮水舱完整报验后交打砂，并尽可能封舱下水。4）码头涂装作业流程货舱内修补涂装第一度漆搭设脚手架舱内清洁喷涂第二度漆（或至完工漆）顶壁完工检验拆除脚手架舱底清洁和修补涂装舱底喷涂至完工漆完工油漆报验一般货舱涂装作业流程货油舱特涂作业流程舱内清洁预喷砂及结构修补结构检验淡水洗舱并干燥整舱主喷砂主喷砂检验整舱喷涂第一度漆预涂喷涂至完工漆完工检验舱底

28、漆膜完工交验舱底清洁舱底补喷第一度油漆舱底预涂舱底喷涂至完工漆浸水试验(海水或淡水)漆膜修补完工封舱交验搭设脚手架第一度漆检验（距地板500mm以上）拆除脚手架舱底脚手架支撑部位打磨（距地板500mm以下及地板）4.结论4.1 基本建模思路 总装造船作业主流程一般系指船体建造、区域舾装、区域涂装全过程。新建船厂建模的基本思路是：切割加工分线 分段建造分道 总组场地定置 舾装作业分区 托盘组织物流 涂装阶段渗透 壳舾涂一体化建造方针中间产品分解区域涂装作业 钢材预处理分段涂装总段组合码头工程试航、交船区域舾装作业 船体分道作业设备单元模块铁舾件管舾件部件装配切割加工板材型材分段制造 托盘集配分段舾装总段舾装坞内合拢船舶出坞单元舾装船上舾装坞内涂装码头涂装4.2 基本建模框架跟踪补涂4.3 基本建造模式 谢 谢!谢 谢！