小型特種工程船的結構生產(chǎn)設計研究

馬嘉聲

（廣東中遠海運重工有限公司，東莞 523146）

1 前言

小型特種工程船具有船型小、結構緊湊、設備多樣、船型差異大、結構特殊等特點。在設計和建造過程中，容易導致設計錯誤和施工困難。為此，需要在生產(chǎn)設計階段，根據(jù)結構和設備特點，結合已往的設計和建造經(jīng)驗，優(yōu)化生產(chǎn)設計方案，落實優(yōu)化措施，避免施工階段出現(xiàn)問題影響項目建造。

2 結構生產(chǎn)設計

針對小型特種工程船的特點，我們在生產(chǎn)設計階段落實了下列的多項措施：

2.1 提前策劃

項目開始時，設計部門，根據(jù)項目的特點，整理詳細設計圖紙和設備清單，按照專業(yè)分工和區(qū)域劃分原則，安排專人，跟蹤落實詳細設計圖紙和設備清單，避免圖紙出現(xiàn)缺漏的情況。

項目的技術主管按照生產(chǎn)計劃，編制生產(chǎn)設計圖紙的發(fā)圖計劃，根據(jù)發(fā)圖計劃和圖紙繪制需求時間，編制詳細設計圖紙的計劃來圖時間，并通知設計公司按照計劃供應圖紙；當出現(xiàn)詳細設計圖紙和設備圖紙拖期的情況，要及時向設計公司核實圖紙實際提供時間并持續(xù)跟蹤，然后根據(jù)詳細設計圖紙實際接收時間修改生產(chǎn)設計方案，更新生產(chǎn)設計圖紙的發(fā)圖計劃，并通知現(xiàn)場生產(chǎn)主管修改生產(chǎn)計劃，避免影響現(xiàn)場施工計劃的推進。

2.2 節(jié)點統(tǒng)一

設計部門安排專人負責結構的節(jié)點統(tǒng)一。接收詳細設計圖紙后，開始對船體結構圖冊進行預審，預審過程中結合本公司以往的生產(chǎn)設計經(jīng)驗，對節(jié)點圖冊內(nèi)的節(jié)點進行統(tǒng)一與優(yōu)化，編制生產(chǎn)設計通用節(jié)點。在編制通用節(jié)點時既要考慮減少生產(chǎn)設計差錯，也要考慮減少現(xiàn)場生產(chǎn)工作量；為了減少生產(chǎn)設計差錯，可以采取減少船體結構圖冊的節(jié)點數(shù)量，將相似節(jié)點統(tǒng)一，減少節(jié)點太多引起的生產(chǎn)設計不統(tǒng)一出錯，例如對肘板規(guī)格尺寸統(tǒng)一；為了減少現(xiàn)場生產(chǎn)工作量，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)反饋意見對節(jié)點進行優(yōu)化，例如在規(guī)范標準范圍內(nèi)增大角隅開孔等優(yōu)化措施；編制完生產(chǎn)設計通用節(jié)點后，對生產(chǎn)設計人員進行宣貫。

2.3 DAP設計與評審

接收到項目的詳細設計圖紙后，盡快組織設計人員根據(jù)詳細設計圖紙進行結構建模；結構建模完成后，根據(jù)初步的工藝工法文件進行分段劃分，然后將模型結構外形、重量以及尺寸等數(shù)據(jù)提供給工藝工法人員；工藝工法人員根據(jù)建模數(shù)據(jù)，再結合生產(chǎn)計劃、現(xiàn)場施工場地、施工設備、施工條件限制等情況調(diào)整分段結構施工順序，編制分段DAP。工藝工法人員在編制分段DAP時，需考慮生產(chǎn)場地大小限制、生產(chǎn)設備加工能力要求、吊運設備起吊限制、狹窄位置施工空間、不能進入?yún)^(qū)域封閉等要求。

分段DAP編制完成后，組織設計人員、工藝工法人員、以及現(xiàn)場施工主管參與DAP評審會議。對評審會議提出的問題及時解決和優(yōu)化，最后確定分段DAP方案。

經(jīng)過分段DAP編制與評審，在生產(chǎn)設計階段就能解決部分結構特殊問題，如結構安裝流程干涉、狹窄位置施工困難、密閉空間結構優(yōu)化等。生產(chǎn)問題提前解決，可以提高現(xiàn)場施工時結構裝配的效率，降低施工的難度，避免出現(xiàn)施工條件不滿足生產(chǎn)設計的情況。

2.4 組立形式出圖

在進行生產(chǎn)設計圖紙繪制時，采用組立形式出圖的模式。組立形式出圖采用了2個字母對組立進行流向編碼，用于表示組立當前施工工序和后續(xù)施工工序；生產(chǎn)設計圖紙進行繪制時，根據(jù)分段DAP方案，在圖面上利用箭頭和結構連接符號表示組立的外形，僅需在圖面標注需要安裝的組立的名稱，組立內(nèi)部安裝的小組立和零件在組立的剖視平面內(nèi)標注；生產(chǎn)設計圖的圖面內(nèi)標注的重復信息大量減少，避免圖紙出現(xiàn)標注錯誤的情況，并提高讀圖的效率；生產(chǎn)設計圖紙的圖面標注方式與分段DAP方案一致，讀圖的順序與組立和零件安裝順序一致，在工作圖上按照組立安裝形式進行信息標注，圖面順序滿足組立內(nèi)結構的安裝順序，還可以取消專用小組立圖。使用組立形式繪制結構生產(chǎn)設計圖，提高了施工效率，降低讀圖的難度。

典型組立模式圖，如圖1所示。

圖1 典型組立模式圖示例

2.5 進行分段結構評審

在結構生產(chǎn)設計前期，必須進行設計專業(yè)結構評審和現(xiàn)場施工結構評審；結構專業(yè)按照詳細設計圖紙進行結構建模；輪機、電氣、舾裝等專業(yè)根據(jù)系統(tǒng)圖和布置圖，進行后續(xù)設備布置、管線布置、通道布置等；待各專業(yè)布置基本完善后，按照船舶的功能區(qū)域、艙室隔斷，進行分批、多次結構評審。

結構評審時，針對各專業(yè)在設計過程出現(xiàn)的設備布置、結構干涉、管線布置、通道寬度等情況，提出優(yōu)化方案，通過評審解決設備眾多、艙室空間狹小、設備布置困難、管線布置協(xié)調(diào)等問題。例如側推艙，由于空間狹窄，里面有電纜、托架、管路、設備、以及預留吸口井、通道空間等，經(jīng)過評審在有限的空間內(nèi)協(xié)調(diào)各專業(yè)的設備布置，避免了先占先得的搶位式布置，并協(xié)調(diào)結構修改。

結構評審結束后，安排現(xiàn)場施工評審，有設計人員、工藝工法人員、現(xiàn)場施工主管等人員參與。針對結構施工空間、設備吊裝要求、預防結構變形、結構安裝順序等問題提出優(yōu)化方案，提前解決施工過程出現(xiàn)的問題。例如：增加結構風管數(shù)量、修改結構形式、降低T梁高度、修改開孔加強形式、優(yōu)化分段劃分、增加結構液艙柜、優(yōu)化設備加強形式、安裝階段減少船臺階段施工、增加永久吊環(huán)、增加結構防變形工裝件等。

2.6 優(yōu)化設備加強形式

在進行設備加強設計時（例如門架加強、吊機加強等），先按照設計圖紙進行船體結構和加強建模，然后使用有限元軟件對模型進行力學分析，對結果進行結構優(yōu)化。對不滿足要求的地方，采用修改趾端形式、增加扶強材、加大板厚、使用高強鋼等形式進行優(yōu)化。

2.7 消除狹窄空間和施工困難位置

小型特種工程船由于船型小，外部線型變化大，在首部、尾部和底部結構區(qū)域容易出現(xiàn)大量的狹窄空間，詳細設計圖紙不能完全解決這個問題。結構內(nèi)狹窄空間會導致結構施工困難，人員沒有活動空間或者無法進入施工。

在進行生產(chǎn)設計時，通過設計優(yōu)化和現(xiàn)場施工結構評審，采用各項措施優(yōu)化設計方案。采取的優(yōu)化措施包括：改變結構零件安裝方向；優(yōu)化狹窄空間結構形式；加大結構板厚降低結構高度；采用單邊焊、增加蓋板形成密閉空間等。通過消除狹窄空間和施工困難位置，提前消除施工難點，提高結構施工便利性。

2.8 提前外板標志、涂裝分界線施工

按照以前施工慣例，外板標志和涂裝分界線施工歸類在舾裝專業(yè)，隨舾裝托盤下發(fā)施工。經(jīng)過與施工部門溝通協(xié)調(diào)，在結構生產(chǎn)設計圖紙內(nèi)增加外板標志、涂裝分界線等舾裝類圖紙一起下發(fā)，將外板標志安裝工序前移，方便舾裝件下料和保存；分段安裝完外板標志后做油漆和底漆，可以避免后續(xù)安裝標志破壞分段的油漆和底漆，節(jié)約施工成本，減少油漆反復工作量。

2.9 提前管孔加強設置

小型特種工程船內(nèi)管路和電纜通道多，需要在結構上開設大量管子和電纜開孔。在進行生產(chǎn)設計時，通過設計優(yōu)化和評審，采用各項措施優(yōu)化結構上的管孔設計方案。

進行結構開孔形式統(tǒng)一和強度校核，提前確定開孔和加強形式，對結構開孔進行補強；部分開孔密集或者開孔尺寸過大的結構位置，對結構樣式進行優(yōu)化，通過修改結構樣式或者規(guī)格的方式避開開孔；對開孔進行補強時，優(yōu)先使用公司原有材料庫存，例如采用積壓的結構管切割形成開孔貫通，減少開孔加強的加工量。

2.10 提前介入詳細設計

設計人員收到詳細設計圖紙后，組織人員進行圖紙校審，盡快對項目進行建模。經(jīng)過設計人員檢查和設計評審、施工評審，收集詳細設計圖紙內(nèi)的設計問題，匯總專業(yè)協(xié)調(diào)、施工要求導致的結構修改和結構優(yōu)化方案、管孔開設與加強形式方案等，一起反饋給設計公司；設計公司根據(jù)反饋的信息修改詳細設計圖紙，更新結構方案重新送審圖紙，最后將結構優(yōu)化方案全部落實到退審圖上，解決項目建造時出現(xiàn)現(xiàn)場結構與詳細設計圖紙產(chǎn)生差異的情況，避免生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)船檢對結構優(yōu)化方案提出異議的情況，從而影響項目建造和推進。

3 結束語

本文研究了小型特種工程船的結構生產(chǎn)設計方法，結構生產(chǎn)設計人員與各設計專業(yè)、工藝工法和現(xiàn)場施工部門合作，落實各項措施，推進項目的結構生產(chǎn)設計工作。

在項目開始時，設計部門按照專業(yè)分工和區(qū)域劃分負責詳細設計圖紙和設備清單，追蹤圖紙的來圖時間；負責節(jié)點統(tǒng)一，對船體結構圖冊進行預審，提前發(fā)現(xiàn)節(jié)點問題，對模型的和出圖的節(jié)點進行統(tǒng)一；與工藝工法人員集中研究討論，根據(jù)現(xiàn)場施工場地、施工設備、施工條件等限制，編制分段DAP；分段DAP編制完成后，設計人員、工藝工法人員、施工主管集中進行DAP評審；在結構生產(chǎn)設計圖紙繪制時，采用組立形式出圖的模式。在結構生產(chǎn)設計前期，進行設計專業(yè)結構評審和現(xiàn)場施工結構評審。對項目內(nèi)大量結構狹窄空間，采用各項措施優(yōu)化結構設計方案，提前消除施工難點；在結構生產(chǎn)設計圖紙內(nèi)增加外板標志、涂裝分界線等舾裝類圖紙；在進行生產(chǎn)設計時，采用各項措施優(yōu)化結構上的管孔設計方案；收集詳細設計圖紙內(nèi)的設計問題，修改和優(yōu)化結構方案、管孔開設與加強形式等，反饋給設計公司落實到詳細設計圖紙內(nèi)。

通過上述各項措施，順利推進小型特種工程船的結構生產(chǎn)設計工作，優(yōu)化結構，降低施工難度，保證項目順利交付。