平面分段流水線出運工位改善方案

摘" 要：該文介紹平面分段流水線出運工位對平面分段建造尺寸的影響，結合某船廠平面分段流水線的案例，提出3個不同方案，包括分段提升梁、分段抬升梁以及臨時頂升裝置等，3個方案對改善平面分段流水線出運工位能力，提高平面分段上線率有較大的幫助，可為后續其他船廠平面分段流水線設計和改造提供參考。

關鍵詞：平面分段流水線；分段抬升；出運工位改善；分段提升梁；分段抬升梁

中圖分類號：U671" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）11-0160-04

Abstract： This paper introduces the influence of the delivery station of the plane segmented assembly line on the plane segmented construction size， and puts forward three different schemes， including the segmented lifting beam， the segmented lifting beam and the temporary lifting device， combining with the case of the plane segmented assembly line in a shipyard. The three schemes are of great help to improve the delivery capacity of the plane segmented assembly line and increase the rate of plane segmented assembly line， which can thus provide reference for the design and transformation of plane sectional assembly line in other shipyards.

Keywords： plane segmented assembly line; segmented lifting; delivery station improvement; segmented lifting beam; segmented lifting beam

平面分段流水線是船體平面分段進行分段裝配和焊接的生產線，是現代化船廠進行船舶生產不可缺少的重要生產設施，其主要作業對象是船舶分段中的平行舯體分段[1]，即除去艏部、艉部、機艙區域、上層建筑后的其他分段。平面分段建造的工作量一般占船體總建造工作量的50%以上。平面分段流水線一般由多個工位組成，通常包括的工位有：定位焊工位、FCB焊接工位、縱骨裝配工位、縱骨焊接工位、緩沖及橫移工位、肋板裝配工位、肋板焊接工位、預舾裝工位和頂升運出工位等[2]。

平面分段流水線的主要技術參數一般在船廠規劃設計階段確定，其中最重要的參數包括最大分段尺寸、最大分段重量等，對最小分段的適用度有一定的限制。從實際應用來看，平面分段流水線所在車間的起重機噸位通常不大，分段的出運主要以頂升運出為主。可上線的最小分段主要由平面分段流水線的頂升裝置中心距決定，分段尺寸小于頂升裝置中心距的分段，即便可以通過流水線搬運臺車運輸到出運工位，也難以正常運出。目前國內很多船廠在建造中小型船舶時，受船型結構限制，分段劃分較小，存在較多平面分段不能上線生產的問題。

1" 某船廠平面流水線概況

以某船廠為例，平面分段流水線布置在分段裝焊車間平面分段工場內，平面分段工場為2跨，車間跨度60 m，長度為300 m，車間起重機最大起重量為32 t。平面分段工場每跨配置平面分段流水線1條，設置有定位焊工位，單面焊工位、劃線切割工位、縱骨裝配工位、縱骨焊接工位、緩沖及橫移工位、肋板裝配焊接工位、預舾裝工位以及出運工位等。平面流水線的主要技術參數如下。

鋼板最大尺寸：4.5 m×21 m， 鋼板最小尺寸：1.8 m×8 m；

鋼板厚度：8～36 mm，縱骨數量（最多）：21根；

片體最大尺寸：21 m×21 m×2.4 m，片體最大重量：120 t；

分段最大尺寸：21 m×21 m×8.0 m，分段最大重量：210 t；

平面流水線年產分段數量：1 506片/線（251工作日）。

根據上述參數，某船廠流水線前道工序最大可生產平面分段尺寸為21 m×21 m，流水線搬運臺車的中心距離為8.6 m，即可上線的分段尺寸應不小于8.6 m，以便于搬運臺車運輸。但該分段流水線后道出運工位處的頂升裝置的中心距為11 m，搬運臺車和頂升裝置之間有2.4 m左右的分段尺度空間。由于搬運臺車最高只能頂升到0.5 m，不能滿足分段運輸平板車的運輸高度需求，且車間上部起重機最大只有32 t。對于寬度在8.6～11.0 m的分段，雖然搬運臺車可以出運，但頂升裝置不能頂升，分段重量又超過車間上部起重機的吊運能力（一般在60～80 t），將不能上流水線生產。如圖1所示。

根據統計，5萬～10萬噸級的船舶中，主尺度在8.6～11.0 m，且重量超過車間吊運能力的平面分段占所有平面分段的比例約為15%[3]。該區間分段目前主要是采用人工制造，增加了分段制造成本和時間。按照規劃，該廠平面分段流水線產能為6個/d（兩班制），目前每條分段流水線平均生產分段數量為4個左右。考慮到該廠目前建造分段最大尺寸為18 m×18 m，小于規劃設計中分段最大尺度21 m×21 m，平面分段流水線對應的裝焊量也遠小于設計產能。

為提升平面分段流水線的生產能力，經過與生產部門交流、現場勘察等，初步確定了3個方案用來解決較小分段的頂升出運問題。

2" 出運工位能力提升方案

2.1" 方案一：采用分段提升梁向上提升分段

本方案是根據平面分段的結構特點，制造2根分段提升梁，分段提升梁主要由H型鋼、吊裝眼環、加強板等組成。在平面分段經搬運臺車運至出運工位時，將前后2根分段提升梁吊運至頂升裝置上，分段提升梁上吊裝眼環與分段上的吊裝眼環通過卸扣或其他裝置固定鎖緊。通過出運工位兩側頂升裝置的向上頂升力，帶動分段提升梁提升分段，將分段提升到1.8 m以上。一般液壓平板車的載重平臺最低姿態高度在1.3 m左右[4]，分段提升到1.8 m可以滿足平板車進入和出運分段的高度需求。

分段提升梁結構形式具體根據船舶分段結構形式設計，可根據不同船型設計2-3型通用提升橫梁（每跨布置1套）。分段提升梁結構和提升流程如圖2所示。

采用分段提升梁提升分段時，應根據分段不同結構形式，在分段上需要預先安裝吊裝眼環，通常吊點可設在橫向強檔上，如無橫向強檔，可考慮通過設置加強增加吊裝眼環。

分段提升梁吊裝眼環安裝和提升立體示意圖如圖3所示。

此外提升過程中還需要考慮分段提升梁的防傾倒、防滑移措施等。

2.2" 方案二：采用分段抬升梁向上抬升分段

本方案是根據平面分段的結構特點，制造2根分段抬升梁，分段抬升梁主要由箱型主梁、抬升支座、吊裝眼環和加強板等組成。在分段經臺車運出至頂升工位時，將前后2根分段抬升梁吊運至頂升裝置上。分段抬升梁中部區域為上小下大結構形式，其中中段下部結構可以通過調整位置伸入到分段下部。通過出運工位兩側頂升裝置的向上頂升力，帶動分段抬升梁向上抬升分段，預計最大可將分段提升到2～2.2 m，滿足平板車進入和出運分段的高度需求。

分段抬升梁結構形式如圖4所示，具體根據分段的重量、結構形式設計，在經后期詳細設計及結構計算可行的情況下，分段抬升梁對分段通用性很高，基本上非異形分段都能適用。

分段抬升梁的抬升支座形式目前為單個T型梁+加強肘板，根據結構計算也可以將抬升支座的抬升面做成一塊整板以提高抬升強度、穩定性等。抬升支座的抬升面與抬升梁兩端擱置在液壓頂升裝置橫梁上的高度一致。分段抬升時，抬升梁底部距離地面需高于100 mm避免與地面相碰。

主要分段抬升步驟和抬升立體示意圖如圖5和圖6所示。

由于分段抬升梁為從分段底部（平臺面）向上抬升分段，因此，本方案不需要在分段上設置分段吊裝眼環（分段脫胎、搭載吊耳除外），分段抬升至最高后，平板車運入到分段下部。采用抬升梁方案可以將分段抬升高度在2 m以上，采用平板車加托架形式運輸分段。平板車開到托架下方，用自身的液壓頂升裝置將托架和分段頂起，將分段運輸到指定位置后，下降車體，落下分段即可[5]。此外分段抬升梁在頂升過程中也需要考慮防傾倒、防滑移措施等。

2.3" 采用移動頂升裝置頂升分段

本方案是根據2排分段搬運臺車之間的間距，結合運輸分段的液壓平板車的寬度等，在分段搬運臺車軌道基礎與液壓平板車運行范圍之間設置移動頂升裝置來頂升分段。

移動頂升裝置的主要設計要求如下。

頂升分段尺寸：8.6～11 m；頂升分段重量：60～80 t；

頂升裝置高度：小于500 mm；頂升行程：大于1.6 m。

結合出運工位搬運臺車軌道基礎及頂升裝置的位置，移動頂升裝置安裝位置如圖7所示。

移動頂升裝置頂升工況示意如圖8所示。

3" 結束語

上述3個方案對改善平面分段流水線出運工位能力，提高8.6～11.0 m寬度的平面分段上線率有較大的幫助。經分析，3個改善方案的優缺點分別如下。

1）方案一：采用分段提升梁的形式提升分段，需要制造專門的工裝，由于不同船型肋距也有差別，在設計時需要考慮提升梁的通用性。分段提升梁經結構強度計算后可能存在主梁高度高、吊裝眼環安裝位置不同等問題，導致分段布置分段提升梁較為麻煩。或者雖然布置了分段提升梁，但由于提升吊點較高，分段實際提升的距離有限，不能滿足平板車運出高度要求等問題。此外，分段上安裝的提升吊裝眼環的安裝以及拆卸也可能會帶來一些額外的工作量。

2）方案二：采用分段抬升梁的形式向上抬升分段，對于重量較輕、尺寸較小的分段能很好地滿足出運需求。本方案相對于分段提升梁方案，具有較好的通用性。同時在分段抬升時不需要安裝專用吊裝眼環，可以避免吊裝眼環裝焊和打磨的工作量。具體方案可根據各船型中8.5～11.0 m之中所有可上線分段結構特點和抬升可行性進行詳細分析，根據抬升梁形式做特殊的抬升方案。

3）方案三：采用移動頂升裝置頂升分段，具有很大的通用性，一般來說，所有可能通過分段搬運臺車運出的分段均能通過移動頂升裝置頂升運出。移動頂升裝置的問題主要在于頂升裝置可安裝的空間位置較小，從而限制了頂升裝置的大小和穩定性能。同時，由于移動頂升裝置還是需要一定的設備基礎，設備基礎施工對原有搬運臺車軌道基礎可能會有一定的影響。

根據與相關生產部門及設計部門的溝通，認為方案二具有較高的經濟性和可行性，目前將基于方案二結合船舶分段設計圖紙、現場情況、安全性等因素進行相關的研發設計和制作。

參考文獻：

[1] 吳國賓.淺談平面分段流水線的生產管理[J].廣東造船，2011（3）：70-73.

[2] 俞凌云，邱宇舟.平面分段流水線兩種拼板焊接形式的對比分析[J].造船技術，2016（1）：61-68.

[3] 中船第九設計研究院工程有限公司.一種用于造船廠的平面分段流水線的分段抬升梁：CN202022863243.1[P].2021-09-07.

[4] 高尚.液壓平[P]板車整車設計與路徑規劃[D].西安：西安理工大學，2018.

[5] 李振亞.大連船舶重工船體分段建造中的配送管理研究[D].大連：大連理工大學，2009.