提高船體生產設計質量的應用研究

匡 倩

（舟山中遠海運重工有限公司，舟山316131）

1 前言

隨著我國造船業迅猛發展，造船生產設計技術也快速發展，特別是造船生產設計質量、精度、管理等的改進與創新，對提高設計質量、控制設計差錯率、降低造船成本具有重大意義。本文從實踐出發，闡明了船體生產設計中存在的質量問題，吸收和借鑒船廠以往的設計經驗，促進和提高了本廠船體生產設計質量。

2 船體生產設計質量控制

2.1 船體生產設計質量現狀

船體生產設計的質量直接影響后續的生產質量和進度，因此對船體生產設計質量的應用研究至關重要。由于造船生產設計關系到多個專業和部門，一份圖紙需要多個各專業和部門進行確認會簽，如一份船體分段工作圖，就需要提供必要的結構圖紙、裝配圖紙、工藝圖紙、舾裝托盤表等，這些圖紙不僅要對應分段在車間生產，還要對應總組及搭載階段，現場使用時需要對這些圖紙信息進行甄別，加大了對工人技能水平的要求；同時，大部分工廠推行殼舾涂一體化來提高生產效率，分段車間生產能力和布局需要設計人員分辨每個零件的流向，并在圖紙中表達出來，這無疑又是對生產設計人員的一大考驗。

2.2 船體生產設計質量控制

船體生產設計是船舶在圖紙上的一次模擬預生產，是集設計、工藝、生產、管理為一體的工作，其設計質量的好壞直接關系到生產能否順利進行。因此，船體生產設計質量控制也是生產管理的質量控制，生產設計開始前的準備策劃工作（包括建造方針、出圖計劃、物資到貨、車間生產能力等）顯得尤為重要；船體生產設計的質量控制重點，體現在對生產設計過程的控制，要考慮建造過程的實際狀況以及專業間的相互影響，設計人員需具有較高的專業水平和一定的現場生產經驗，因此提高設計人員的素養是船體生產設計質量過程控制的要點。

2.3 船體生產設計精度控制

對于船體建造這樣的系統工程，偏差也無處不在：板材、型材、管材等方面，存在著尺寸偏差；每道工位存在偏差，在工位與工位之間也存在著偏差。這些偏差的控制，都要在生產設計階段建模完成，用圖紙來控制各工位的準確率，因此分析偏差的種類及規律，是制定合理精度標準的基礎。

船體生產設計不僅要保證造什么樣的船，還要保證怎么造好船，因此船體生產設計的精度控制是船舶生產設計的重點和難點。船舶生產設計精度控制的重要性在于：在船舶設計階段，用補償量和余量等手段，將零件的精度控制在最小的線性誤差范圍內，保證零件的準確性，確保船舶建成后達到要求的性能，有利于在提高工作效率和提高鋼材利用率的同時，有效降低造船成本；保證船舶的焊接質量，進而達到保證船舶的安全。

3 船體生產設計質量管理

3.1 船體生產設計的內容

船體生產設計的依據是詳細結構圖、分段劃分圖、節點圖冊、總布置圖、理論線圖、余量布置圖、分段DAP組立順序裝配圖、坡口布置圖等，這些圖紙在生產設計階段有著不同且不可替代的作用。

詳細結構圖是船體生產設計出圖的基礎，提供結構尺寸、結構規格、結構形式；理論線圖提供分段板厚朝向；節點圖冊提供細節的描述和定義；分段劃分圖顯示每個分段的范圍，是指導性的總體圖紙；分段組立順序DAP裝配圖是船廠按照車間的布置及車間生產能力確定的分段裝配順序，對生產設計至關重要（見圖1）。

圖1 某船110分段DAP組立順序裝配圖

船體生產設計的第一步是建模，目前國內各船廠大多采用TRIBON或Aveva Marine軟件等。建模越準確、完善，后續生產設計出圖越有優勢；第二步是出船體分段結構圖紙，包括分段工作圖、分段數控切割圖、分段型材切割圖、分段零件加工圖、分段零件明細表、分段吊裝圖、分段舾裝托盤圖表、分段涂裝圖冊等，這些圖紙是相互關聯的，既環環相扣也環環相克，只有弄清楚其中的關聯，才能使生產設計更清晰明了。

3.2 船體生產設計質量管理的內容

船體生產設計質量管理，體現在生產設計過程的管理，涉及船舶建造的方方面面。從全面質量管理要素來說，影響船體生產設計質量的五個因素為：

（1）人—從事生產設計及圖紙校對的人員；

（2）機—設備、相關軟件的應用；

（3）料—原材料（包括鋼板、型材、管材等）；

（4）法—生產設計所使用的方法標準；

（5）環—生產環境。

我廠在進行63.6k BC散貨船生產設計過程中，為了確保把該項目做成精品項目，首先必須做好生產設計質量管理工作。生產設計質量控制管理文件，主要有：三級校審制度、相互校對制度、模型評審制度等。同時設計人員根據典型設計案例分析手冊、設計錯誤記錄表、設計質量錯誤匯總表等，提高自己的設計水平，把設計差錯率降低到最低水平。

4 船體生產設計質量提升策略

4.1 人的管理提升—技能，定崗

在船舶建造過程中出現的修改，大多數是生產設計造成的，這說明對設計人員的管理很重要：

（1）提高技能，加強設計人員的船舶理論知識、軟件使用技能，并強化船舶建造新規范、新工藝、新技術的應用培訓；

（2）明確各級設計人員職責，進行定崗定位；

（3）做好典型分段的模型評審，對典型問題和共性問題進行宣貫，確保每位參與船體生產設計的人員都清楚明了。

通過實施以上幾方面的工作，達到不斷地提高船體生產設計質量，降低設計差錯率。

4.2 機的管理提升—船體生產設計自動化

船體生產設計所需的設計軟件（TRIBON、Aveva Marine、FASTCAM等）及設備種類較多，軟件是提升生產設計質量的關鍵。目前我國造船業主要采用的是TRIBON和Aveva Marine軟件，使用這些專用軟件完成船體、船機和船電專業的建模，并對各專業進行模型疊加，然后再進行模型評審驗收，提高船舶生產設計的質量。這個目標的達成，一方面靠設計人員的水平，另一方面就是設備的自動化程度。

在船體自動化生產中，設計者必須結合以往的經驗和現有的技術條件來研究其機理，結合生產、結構、圖紙、施工和數據結構、生產數據、結果和數據的管理，將設計、制造與整個過程聯系起來，使船體生產設計模型清晰，有效地實現船舶生產設計資源的配置和優化。

我廠從63.6k BC散貨船開始，實現鋼板預套料自動化100%、型材切割圖自動化100%、建模零件查重自動化100%等，加大Aveva Marine軟件的二次開發，不僅提高了板材利用率和建模正確率，還提高了生產設計效率，避免浪費人工和材料。

4.3 料的管理提升—材料規格的選擇

在船體生產設計過程中，設計人員應考慮以下幾個方面：在船體設計和訂貨中，設計人員必須事先核對船體的鋼材規格，確保鋼材規格與船體的使用環境和使用條件一致；對鋼鐵生產企業和供應商進行必要的評估，實現對不同鋼材參數的科學控制，為鋼結構的設計打下堅實的基礎；用于生產的鋼材尺寸，必須依據船廠的生產能力，從長度、寬度等方面進行評估；為了提高鋼材的利用率，可以在粗套料結束后購買鋼材，粗套料要保證板厚、材質的準確，盡可能提高板的利用率。

4.4 法的管理提升—船體分道設計

可以選擇平行分工的路徑，將船體按照一定的規則劃分為幾個獨立的模塊，其中一些模塊可以根據實際情況分批生產；船廠分段車間生產能力和布局，決定了船體不同部分的設計形式、規格、尺寸和材料，將材料和工藝相似的部分結合起來，形成分道設計的基本框架，并在此基礎上做好零件排樣、零件加工和分段造型。

在實際工藝中，設計人員應在科學實用的原則下做好零件套料加工和零件分類工作。例如，小LOT化生產設計，就是根據船廠車間起重能力和下料切割、加工、制作工位配置，將船體各個區域按照分段組立和分段裝配階段，分為不同的分段小組立包、分段中組立包和分段大組立包，進一步優化整個生產流程，建立完整的零件管理、加工和配送的框架，為相應的生產、裝配和運輸在設計過程中的發展提供有利的條件。

4.5 環的管理提升—精度控制

（1）胎架是精密施工的基礎，也是分段拼裝的基礎：外板線型變化大的首尾分段建造，需要更加注意胎架的建造精度；胎架現場制作時，不僅要考慮胎架本身的穩定性，還需著重考慮對模板胎架的精確測量要求，總尺寸要保證線條流暢一致，同時也要保證胎架有足夠的剛度；

（2）生產設計的基準線對合度控制，是分段精度控制的重要環節。分段在胎架建造時，需重視對分段零件、小組立、中組立、大組立、分段等各裝配工段的設計，在生產設計階段就建立基準線，為后續打下基礎；

（3）船舶生產設計時需要繪制拼板圖，并進行尺寸測量，方便現場拼板后的尺寸校核；分段拼板定位裝配時，板片定位應該以各自端縫線和胎架網格線為基準定位，由船體分段從中間向兩邊展開；

（4）分段補償量大小的確定，是船舶建造精度控制的關鍵環節。生產設計所確定的補償量，可以保證各道工位的測量精度，減少人工浪費，提高鋼材的利用率，縮短建造周期，并相應提高船體建造的精度；根據不同的板厚及不同的焊角大小及焊接形式，分別進行角焊縫焊接收縮試驗。

5 結束語

以網絡技術、通信技術和計算機技術為代表的信息技術革命不斷更新變化，作為信息技術的核心，企業的科技創新生產方式已成為企業競爭力的核心要素。因此，船體生產設計充分運用Aveva Marine軟件等，實現現代化造船，電腦放樣，避免人為誤差，由此提高船體生產設計質量對船舶建造起著重要的作用。正確的生產設計和管理是必要的，加大船體生產設計力度，從設計源頭解決問題，在確保第一次把事情做好的基礎上，既降低了造船成本，又提高船舶建造生產效率，保證船舶交付后的運行質量，為船東提供良好的運營船舶。

本項目在本廠81.6k BC散貨船推行應用的效果：單船設計差錯率降低至約0.8%（以往差錯率約2.3%）。由于船體生產設計質量的提高，修改單數量大大減少，降低了船舶在建造過程中的返修率，不僅節約材料和人工，還提高了船舶建造效率，單船建造成本降低約156萬元。