如何減少船舶建造工藝用材降低船舶建造成本

徐磊

摘 要：隨著社會時代的發展以及我國經濟水平的提高，目前我國工業制造產業也取得了長足進步，特別是在現如今的船舶建造行業中，近年來的建船技術水平有了明顯提升。鑒于船舶在運輸領域有著其他運載工具無法比擬的優勢，所以在促進國家經濟發展中發揮著重要作用。然而由于船舶建造過程極為復雜，各個工藝階段都需要用到大量原材料，建造成本一直居高不下，因此要想提高船舶建造行業的經濟效益，則要通過減少船舶建造工藝用材去實現降低船舶建造成本的目的，文章便針對于此展開深入研究。

關鍵詞：船舶建造;工藝用材;建造成本;創新

中圖分類號：F426.474 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）21-0052-02

0 前言

一直以來，我國的船舶建造產業在整個國際競爭環境中之所以能夠占有一定的市場份額，大多數憑借的是低成本優勢，而且從現階段的發展速度來看，在未來還有很長一段時間內，中國的船舶建造行業還要憑借這一低成本優勢去獲得競爭優勢。船舶建造工藝極為復雜，再加上船舶產品存在系統性、定制性等特征，所以船舶建造企業所面臨的風險非常大，最主要的影響因素就在于船舶價格波動、原材料價格起伏、人民幣升值等等，這些都與企業的經濟效益掛鉤[1]。正因為如此，許多產品成本控制理論在船舶建造行業中難以凸顯作用，而降低風險、把控成本，確保船舶建造訂單實現目標利潤，對于船舶建造企業而言意義重大，鑒于在船舶建造工藝中需要用到的物料（材料、設備等）成本占到總成本的60%～70%，因此需要將建造工藝用材列為降低船舶建造成本的關鍵點。文章將結合筆者工作實踐，對船舶建造過程中用到的工藝用材展開全面分析，并且提出通過設計、管理以及工藝等方面的創新去減少船舶建造工藝用材，進而實現降低船舶建造成本的目標，提高船舶建造企業經濟效益。

1 主船體建造過程中的主要工藝用材

在針對主船體進行建造施工的過程中，通常要經過鋼材預處理、加工、零部件裝配、分段焊接與分段組裝、船臺合攏、下水等過程，每一個過程都有其需要嚴格控制的重點，唯有確保各個施工過程質量可靠，才能夠保證整體船舶的質量。

然而，在船舶建造過程中一定會產生損耗，具體來講，主船體建造過程中的主要工藝用材及其損耗存在以下特點：（1）鋼材預處理。該階段常用工藝用材為鋼材預處理線上料加工裝，用材為角鋼和扁鋼，這一用材不易損耗;（2）下料。該階段常用工藝用材為切割平臺工裝，用材類型為扁鋼，較易出現損耗情況;（3）加工。該階段常用工藝用材類型為加工模具和夾具等，材料主要是模具、夾具、外協訂購，不易出現損耗;（4）零部件裝配。該階段常用工藝用材類型為臨時定位支撐、卡馬等，材料為角鋼、扁鋼、自制下料件等，極易出現損耗情況;（5）分段裝焊。該階段常用工藝用材為胎架加強材、臨時定位支撐、假框架等，材料類型為球扁鋼、角鋼、自制下料件，極易出現損耗情況;（6）分段組裝。該階段常用工藝用材為專用胎架、裝焊馬板等，材料為球扁鋼、角鋼、余料自切割件，極易出現損耗情況;（7）船臺合攏。該階段常用工藝用材為臨時定位支撐、裝焊馬板等，材料為鋼管、角鋼、余料自切割件，極易出現損耗情況。

對船舶建造中的常用工藝用材損耗情況展開研究有著重要的現實意義，并且通過深入研究產生損耗的關鍵部位，更有助于采取合理措施去解決損耗問題，從而實現降低船舶建造成本的目標。

2 減少船舶建造工藝用材的相關措施

2.1 構建工藝用材回收制度

一方面，需要從源頭把關。作為船舶建造技術部門，一定要對工藝用材的相關圖冊進行詳細編制，根據此去列出主船體的工藝用材列表，計算出整體工藝用材數量，并且將工藝用材具體用在哪個建造階段標示清楚。此外，技術部門應當立足全局去考慮，確保每一個建造階段的工藝用材的實效得到最大化發揮，且在各階段都可適用[2]。比如，吊耳不僅能夠在分段建造階段適用，同時在中組、總組階段搭載適用。同時，工藝用材的使用還應綜合考量主結構實際情況，通過參與整體套料去提高用材利用效率，進而減少工藝用材浪費量。

另一方面，需要制定嚴格的工藝用材發放制度。所有車間都需要結合技術部門給出的工藝用材圖冊與材料列表去領用材料，同時還要求各個車間統計人員開具領料清單，將領料部門、訂單號以及物料的名稱、編碼、規格、數量等信息詳細填寫，經過審批之后才能領用。如果有特殊情況需要領不在列表中的材料，一定要有設計部門、物管部門的簽字。此外，前一個建造階段的工藝用材使用結束之后，不可往后一個建造階段順延，一定要嚴格按照要求分區域放置且做好詳細記錄，適時將材料送到前一個建造階段。

2.2 臨時定位支撐設計創新

在對船體進行分段建造的過程中，為了起到支撐和固定的作用，要采用大量的折邊材與角鋼等工藝用材。然而，在建造施工中由于人員專業素養較低，所以每次焊接結束后就就支撐結構進行隨意的拆除和切割，造成支撐無法循環利用，帶來的損耗巨大。因此，筆者認為可設計出一種可拆卸式的分段定位支撐，這套經過改進之后的定位支撐主要由耳板、連接撐桿、連接螺栓等部件構成，其中撐桿長度可設置多個檔位，比如1500mm、2000mm、2500mm等等，從而能夠滿足不同類型結構的裝配需求。連接耳板作為通用件需要將規格統一，采用余料去展開數控下料，作為易損耗通用件展開集中管控。

通過對臨時定位支撐進行創新設計，這種可拆卸式的分段定位支撐不僅能夠全面提升裝卸支撐的工作效率，同時管理起來會更加方便，與施工現場的6S管理要求相符，最主要的是能夠循環使用，為企業節省大量鋼材。

2.3 切割平臺工裝設計創新

采用數控切割機的切割平臺在投入生產中會出現明顯的積渣情況，而且廢渣清理難度非常高，所以也會造成切割平臺的使用壽命不長，一般來講每個平臺的使用時間在3個月左右，而且要將其清理干凈還需要花2個星期時間，如此一來會嚴重拖慢生產進度，帶來人力、物力、時間等成本方面的浪費。

以往的切割平臺檔距90mm，寬度2.2m對接，所有平臺檔距之間都有兩檔50mm高的加強筋且兩個側面沒有排污孔，這也就是為什么熔渣難以清理的原因，而且水平度無法良好保持。因此，需要對切割平臺工裝進行設計創新改進，將原來平臺的檔距增加到150mm，寬度為4.8m進行貫通，取消中間加強筋且在平臺兩個層面開設排污孔。檔距的加大意味著能夠存儲更多熔渣，很好地解決了平臺堵塞問題，而且對清理排污孔也會更方便快捷[3]。同時，整個安裝平臺的水平度能夠自由調節，更有助于切割質量與精準度的提升。從實際的投入使用效果來看，創新改進之后的切割平臺使用壽命能夠延長至5～6個月，熔渣清理時間只需要3天，如此一來不僅能夠節省人力和時間，也能進一步降低船舶建造成本。

2.4 裝焊馬板設計創新

在船舶建造的分段總組與船臺搭載的階段中，進行裝焊一定要使用到非常多的定位馬板與對接焊縫用馬板，而以前的馬板下料基本上是施工人員從余料、廢料板材中去隨意切割，不僅會帶來嚴重的浪費情況，而且切割的質量非常差。

鑒于此，需要對裝焊馬板進行重新設計與管理，首先要對常用的裝焊馬板所需板材規格和尺寸展開分析，從而得出適用于各個階段裝焊的通用馬板的規格，并且要對施工現場零散分布的余料展開統一回收和分類管理，技術部門需要對套料統一，用數控切割機去切割下料。同時，要對球扁鋼、角鋼等型材的邊角料合理運用，去設計開發出新型的對接焊縫用馬板，同樣能夠實現降低船舶建造成本的目的。通過對定位馬板和對接焊縫用馬板進行重新開發設計，能夠明顯提高對余料的二次利用效率，同時將其當作標準通用件去展開管理，由物管部門統一管理，領用也需要憑借領料單。

過去人工下料的方式不僅嚴重影響了余料的利用效率，而且浪費時間與人力。經過重新設計的裝焊馬板以及新興的對接縫用馬板，讓更多板材、型材余料能夠投入循環利用，而且將其以標準通用件的方式去集中管理，也能避免出現現場浪費的情況，從而為企業節省大量鋼材。

2.5 支撐定位吊裝結構設計創新

在船舶分段建造的過程中，為了分段起到支撐作用與組立焊接過程中起到定位作用，需要用到大量的槽鋼、角鋼等材料，目的在于確保分段建造精度。采取這一支撐與定位的方式缺點明顯，因為一定要把支撐定位結構與船體結構進行焊接，不僅會導致分段重量增加，裝焊還需用到專門的調運設備，無法在密閉艙室內施用，適用范圍有限，而且在分段合攏階段要將焊接在船體上的支撐定位結構拆除，此時需要進行切割、氣刨、打磨等工序，工作量非常大且拆除之后從總段中吊出的難度也非常高，其中浪費的支撐定位材料更是非常明顯[4]。

要想解決上述問題，則需要創新設計一種可調拉桿去替代支撐定位吊裝結構，這一可調拉桿主要由鉤頭、鉤頭柄、連接絲管、拉桿、中間連接固體、組合螺栓等部件構成。可調拉桿在具體操作中，能夠結合加強筋的形式和相對位置，去確定是否將可調拉桿兩頭的鉤頭去除。連接絲管和鉤頭柄相連，左右鉤頭板穿過鉤頭柄上的鉤頭孔去形成鉤頭組合，如果加強筋相向設置成T型材，一定要將左右鉤頭板保持對稱狀態，鉤在上側的T型材面板上。通過可調節拉桿伸入鉤頭連接絲管的深度，確?？烧{拉桿拉緊到部件吊裝定位的位置。待吊裝操作完工之后，將中間的連接固體完全松開，將連接桿與鉤頭完全旋下，為后續的吊裝施工做好準備。

利用可調拉桿替代傳統的支撐定位吊裝結構，不但能夠在平面組立、曲面組立的場景中適用，同時也省去了焊接與后續拆除等工作環節，更好地保護了船舶的涂層，也無需啟用專門的調運設備，工作效率會有明顯提升。此外，還將將可調拉桿作為PSPC專用工具，不僅能循環使用且管理便捷，從而實現降低船舶建造成本的目的。

3 結語

綜上所述，在如今市場經濟大環境下，企業之間的競爭也愈發激烈，船舶建造行業也不例外。船舶建造的過程與工藝極為復雜，需要多個環節的協調合作才能高效完成，而在建造施工中一定會出現工藝用材損耗的情況，無形中會提高企業的建造成本。所以，船舶建造企業需要對成本控制工作提高重視，不僅僅要針對船舶建造設計方案進行優化以及加強對建造施工的監管工作，同時要重點控制船舶建造工藝用材，通過降低建造成本去實現提高企業效益的目的，進一步推動我國船舶建造行業的穩健發展。

參考文獻

[1] 蔡乾亞，單小芬，曾貞貞，等.船舶復雜建造工藝人機工程仿真評價方法[J].船舶與海洋工程，2018，34（06）：50-55.

[2] 潘燕華，孫迪文.設計變更對船舶建造中材料成本的影響分析[J].船舶工程，2016（6）：88-92.

[3] 周宇.船舶建造工藝發展現狀分析及對策分析[J].科技與創新，2019，124（04）：85-86.

[4] 田玉芹，孫偉.SHM軟件在船舶建造工藝學課程教學中的應用[J].船舶職業教育，2018，6（06）：36-39.