淺談區域造船生產設計

侯錦福

摘? ? 要：本文依據相關標準規范并結合本廠實踐經驗，對區域造船生產設計進行了介紹，包括：區域造船生產設計概念;分段、總段和區域劃分技術要點;三維建模技術應用;舾裝托盤設計技術要點;生產設計的組織與協調機制;生產設計與總體設計的銜接;生產設計數據管理;生產設計質量控制與評審等，為區域造船生產設計提供借鑒。

關鍵詞：區域造船;生產設計;殼、舾、涂一體化

中圖分類號：U662.2? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Discussion on Zone-shipbuilding Production Design

HOU Jinfu

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.，? Guangzhou 510715 ）

Abstract： This paper introduces the zone-shipbuilding production design according to the relevant standards and rules and combined with practical experience of the shipyard， including the concept of zone-shipbuilding production design; technical points of section， block and zone division; application of ship 3D modeling technology; outfitting pallet design technical points; organization and coordination mechanism of production design; the connection between production design and general design; production design data management; production design quality control and review. It provides reference for zone-shipbuilding production design.

Key words： Zone-shipbuilding; Production Design; Integrated hull construction， outfitting and painting

1? ? ?前言

區域造船模式的推廣應用，極大提高了建造效率，縮短了建造周期，同時又改善了勞動條件，降低了勞動強度，創造了更加有利于安全生產的環境。為了實現區域造船，開展區域造船生產設計是必不可少的條件。

2? ? ?區域造船生產設計概念

2.1? ?區域造船簡介

區域造船是運用成組技術和系統工程的基本原理，以區域（含分段、總段等）為導向，按照區域、階段、類型對產品的作業任務進行分解、組合，實施殼、舾、涂一體化和設計、生產、管理一體化的一種造船模式。

2.2? ?生產設計簡介

生產設計是在與總體設計協同的基礎上，從建造角度出發，將設計、工藝、管理融為一體的設計工作。區域造船生產設計，則是按照區域造船要求開展的生產設計工作。

2.3? ?殼、舾、涂一體化簡介

殼、舾、涂一體化是以船體為基礎、舾裝為中心、涂裝為重點，統籌優化殼、舾、涂三種作業相互關聯的系統方法。

殼、舾、涂一體化對區域造船生產設計的要求，如圖1所示。

3? ? ? 區域造船生產設計的技術要點

3.1? ? 設計依據

（1）總體設計所提供的施工設計圖紙及文件;

（2）建造大綱;

（3）施工要領;

（4）作業標準;

（5）生產設計應遵循的標準規范。

3.2? ? 技術要點

（1）充分考慮船廠的人員、場地、設備、生產能力等條件，按照區域造船要求編制《建造大綱》和《施工要領》。據此開展區域造船生產設計策劃。重點是：完成分段、總段、區域的劃分;確定舾裝階段和托盤設計原則;形成生產設計的組織與協調機制;確立生產設計質量控制與評審制度;編制生產設計出圖計劃;人員、計算機、設計軟件準備等;

（2）在施工設計圖紙、各系統設備裝船要素、舾裝件信息、建造工藝要求等基礎上，建立和完善船體、舾裝（包括船裝、船機、船電）三維模型，進行綜合協調和優化設計，消除各專業、各系統綜合布置方面的干涉問題;

（3）按照區域劃分施工區域、作業階段和作業類型的原則，繪制生產設計圖紙和托盤表，從施工角度完整表達設計信息、生產施工信息及計劃管理信息，作為施工的唯一依據;

（4）通過生產設計評審后，按生產設計出圖計劃和船臺（塢）搭載網絡圖的分（總）段吊裝順序，依次進行船體分段、總段、區域以及與之對應的舾裝和涂裝的生產設計出圖。

4? ? ?分段、總段、區域劃分的技術要點

4.1? ? 分段、總段的劃分

（1）根據相應的結構特點和強度、剛度方面的要求，以及充分考慮大件設備進艙等要素，確保重要構件的完整性和連續性;

（2）與區域造船的建造工藝方法相適應，便于采用先進工藝方法，總段的劃分應與大區域的劃分統籌考慮;

（3）為施工建造創造良好的施工條件，以降低勞動強度，同時要確保裝配和焊接質量;

（4）有利于提高建造效率，縮短建造周期，降低建造成本;

（5）根據船廠的生產場地和起重、運輸能力，確定船體分段的外形尺寸和重量，保證順利進行分段的除銹、涂裝、運輸、吊裝、翻身和船臺安裝;

（6）為了提高鋼材利用率，應綜合考慮材料的標準規格來確定分段的外形尺寸;

（7）分段端部應有強橫向構件（比如艙壁、強橫向框架等），確保船體分段具有足夠的剛度，必要時應在分段的端部設置臨時加強措施;

（8）舷部分段的組成，宜包括各層甲板邊板和橫艙壁的舷側部分;

（9）底部分段應盡量組成環形分段，內底必須包括在底部分段內;無內底區域時最低一層甲板通常應包括在底部分段內;

（10）當水面具有兩層或以上甲板時，下層甲板分段的寬度應小于上層甲板分段的寬度;

（11）總段端部應有強橫向構件（比如艙壁、橫向框架等），確保船體總段具有足夠的剛度，必要時應在總段的端部設置臨時加強措施;

（12）船體總段應充分考慮大型設備進艙的要求;

（13）船體總段應滿足船臺（船塢）總段吊運能力的要求。

4.2? ? 區域的劃分

（1）區域劃分應充分考慮殼、舾、涂一體化的要求，區域舾裝階段的舾裝完整性，以及各階段托盤表編制的合理性;

（2）區域劃分應滿足船臺（船塢）合攏階段區域大總段吊運能力的要求;

（3）區域劃分時，以總布置圖、船體基本結構圖和分段/總段劃分圖為基礎，一般按功能和結構層次進行大區域劃分，同時使一個大區域包含一個或一個以上完整的總段（或獨立的分段），即區域劃分線應與完整總段（或獨立分段）的劃分線重合;

（4）根據常規的特點，大區域一般劃分為機艙前區（首部區域）、機艙區域、機艙后區（尾部區域）、上層建筑區域等，特殊船型則根據實際情況做出相應調整;

（5）大區域確定后，就可以進行中、小區域的劃分。通常中區可以按照結構層次進行劃分，小區可以在中區的基礎上按照艙室進行細分。

5? ? ?三維建模技術應用

利用計算機三維設計軟件建立三維模型，進行綜合布置、綜合協調和優化設計，是區域造船生產設計中最重要的信息化技術手段。各個船廠使用的三維建模軟件不盡相同，主要有SPD、CATIA、TRIBON等，各種三維建模軟件各有不同的優缺點。

5.1? ?三維模型分類

三維模型分為以下三類：

（1）基礎模型

與具體型號產品無關、能獨立安裝和布置的設備單元，其又可分為三維通用設備模型和標準件模型;

（2）組合模型

在三維設計過程中，可直接參與艙段裝配的三維模型，如船體結構模型、各船舶分系統級模型等;

（3）裝配模型

全船按設計分解、具有多層樹狀結構的、由多個組合模型裝配形成的三維模型。

5.2? ? 建立三維模型的基本流程

5.2.1? 基礎模型

（1）申請基礎模型的編碼;

（2）整理圖紙信息，準備數據資料;

（3）填寫建立基礎模型的數據表;

（4）利用三維設計軟件建立三維基礎模型;

（5）校驗、審核;

（6）提交至圖形庫并維護。

5.2.2? 組合模型

（1）申請組合模型的編碼;

（2）整理組合模型中包含的基礎模型等數據資料，收集準備相關信息;

（3）填寫建立組合模型的數據表;

（4）調用三維基礎模型庫并定位;

（5）利用三維設計軟件建立三維組合模型;

（6）校驗、審核;

（7）提交至圖形庫并維護。

5.2.3? 裝配模型

（1）確定全船裝配結構樹;

（2）申請各級裝配模型的編碼;

（3）建立各級裝配模型;

（4）進行模型干涉檢查;

（5）提交、校驗、審核。

6? ? ?舾裝托盤設計技術要點

6.1? ?舾裝階段劃分

根據工廠的生產組織特點和工藝流程進行舾裝階段劃分。例如，劃分為分段預舾裝、總段預舾裝、區域舾裝、船臺舾裝等階段。

6.2? ?托盤劃分原則

（1）相同區域原則：同一托盤內舾裝件只能在同一施工區域內安裝，不同施工區域的舾裝件不能在同一托盤內出現;

（2）相同階段原則：同一托盤內舾裝件只能在同一作業階段安裝，不同作業階段的舾裝件不能在同一托盤內出現;

（3）相同部門原則：同一托盤內舾裝件只能由同一施工部門安裝，不能讓兩個或以上的施工部門人員去完成同一托盤內舾裝件的安裝任務;

（4）工作量適宜原則：每個安裝托盤的工作量一般為兩個施工人員三天至七天的工作量。

6.3? ? 托盤編碼

6.3.1 編碼原則

（1）托盤編碼應反映托盤是由什么施工部門負責，在什么區域、什么階段安裝或制作舾裝件;

（2）托盤編碼應由英文字母和阿拉伯數字組成。

6.3.2? 編碼構成

托盤編碼至少應包括區域碼、作業類型碼、作業階段碼、施工部門碼、種類碼、編制順序碼，不同船廠可根據自身情況適當增加，示例見圖2。

圖2? 托盤編碼構成示例圖

7? ? 生產設計的組織與協調機制

根據區域造船生產設計的技術特點，設置艙室負責人、總段負責人、區域負責人，協助總工藝師進行生產設計協調。實踐證明，這種組織與協調機制在生產設計過程中發揮了重要的作用，效果很好。

（1）在對綜合布置質量要求較高的、需進行重點控制的艙室，設置艙室負責人。艙室負責人承擔該艙室內的所有設備、系統、附件等綜合布置的協調工作，對該艙室的綜合布置質量負責;

（2）每個總段設置1名總段負責人?？偠呜撠熑顺袚偠蝺炔辉O艙室負責人的艙室綜合布置的協調和各艙室間的接口協調工作，對該總段的綜合布置質量負責;

（3）每個大區設置1名大區負責人。大區負責人承擔大區內各總段之間的舾裝布置和接口協調，對該區域的綜合布置質量負責;

（4）區域之間的協調，由總工藝師負責;

（5）當各專業相互間發生矛盾時，首先應在相應的區域內由各區域負責人牽頭進行專業之間的技術協調，若問題復雜或涉及到重要技術參數更改，則應把專業間的技術問題提交總工藝師，由總工藝師組織相關專業的主管和相關技術人員進行協調。

8? ? 生產設計與總體設計的銜接

一般來說，總體設計由設計院承擔，而生產設計則由船廠承擔。為了提高區域造船生產設計的效率，避免重復勞動，應做好總體設計與生產設計的協調和銜接工作。實踐證明，生產設計與總體設計的銜接做得好，生產設計的質量更加容易控制，進度更有保證。

（1）船廠與設計院之間應盡早建立協同設計機制，為總體設計和生產設計的協同提供人力、物力保障;

（2）在條件許可的情況下，設計院、船廠最好采用相同的三維建模軟件，以實現設計模型的共享。如果沒有條件采用相同的三維建模軟件，則可以考慮采用開發數據轉換接口的方式，以實現生產設計對總體模型的利用;

（3）對設計過程中需要用到的基礎庫編碼，船廠與設計院要預先協商達成一致;

（4）結合船廠的建造工藝及生產條件，與設計院共同研究，確定結構分段、總段、區域劃分原則;

（5）船廠應安排經驗豐富的專業人員，參與總體設計對主要管系、風管、消磁電纜、主干電纜走向的規劃工作，以實現總體設計與建造工藝、建造經驗的結合;

（6）總體設計的供圖計劃，應滿足船廠生產設計的節點要求。船廠要及時向設計院反饋生產設計過程中發現的技術問題，同時做好與技術修改通知單相關圖紙的修改閉環工作。

9? ? 生產設計數據管理

隨著區域造船生產設計技術的不斷（下轉第頁）（上接第頁）

發展和完善，產生的數據越來越多，使用PDM（產品數據管理）系統進行生產設計數據管理成為了一種必然趨勢。

PDM系統以每一型產品為對象，可以實現項目人員角色配置、創建產品結構樹、編制計劃和跟蹤設計計劃完成情況、通過數據轉換接口收集三維模型數據、管理托盤和清單數據、對設計流程和設計變更實施管控、實現全船圖紙集中打印分發和歸檔等功能，為精準實施區域造船生產設計計劃和質量管控提供了非常方便的手段，同時也為數字化造船創造了條件。

在引入PDM系統的過程中，船廠應根據自身的組織機構和建造工藝特點，與軟件開發公司共同進行研究和策劃，使PDM系統更加適用本廠的生產設計數據管理工作，必要時對組織機構進行優化以適應現代信息化管理工作。

10? 生產設計質量控制與評審

建立生產設計輸入評審和輸出評審制度，邀請總體設計所、船東代表、工廠質量部門和施工部門的專家參與評審。通過評審確保生產設計的順利開展，發現和消除綜合布置等方面的干涉問題，接納客戶的優化改進意見，減少建造階段的返工，提高生產設計的質量。

11? ?結束語

通過區域造船生產設計，實現了殼、舾、涂一體化和設計、生產、管理一體化，大大提高了研制效率。從技術發展趨勢來看，區域造船正在向模塊化和智能化造船方向發展，對區域造船生產設計提出了更高的要求，特別是在船廠與設計院之間的協同設計以及信息化技術的開發與應用方面，具有很大的發展潛力。

參考文獻

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