船舶建造工艺03_造船工艺发展

2019/11/25
船舶建造工艺
中国造船的发展 (3)
资深的熟知中国船舶工业实况的外国专家最近著 书，中肯地指明
日、韩作为第一、二造船强国主要是致力于船厂 内的分道生产
“中国的造船厂大多数是通过扩大或部分改造旧 船台，引进新的设备来扩大生产能力和增加产量。 由此引发的后果是厂区的材料及部件的流通复杂 化……施工周期、质量、安全问题层出不穷。”
*以“系统区域” 导向分解船舶工 程 *按“系统”和 “区域”的“库 存量”控制生产
* 分道建造 * 区域舾装 * 区域涂装
*“中间产品” 导向的分散专业 化生产 *按“区域/类型/ 阶段的库存量” 控制生产
信息技术
船体建造、 舾装和涂 装一体化
*“中间产品” 分散专业化生产 *按“区域/类型/ 阶段”和“流通 量”控制生产
第一级 水平
第二级 水平
第三级 水平
第四级 水平
生产
整体
分段
分道
集成
模式 制造模式 制造模式 制造模式 制造模式
主导 技术
工程 状态
管理 特性
铆接技术
* 船体散装 * 码头舾装 * 全船涂装
*以“系统”导 向分解船舶工程 *按“库存量” 控制生产过程
焊接技术 成组技术
* 分段建造 * 先行舾装 * 预先舾装
船厂 劳动力 类型2019/11/25密集
劳动力 密集
设备密集
船舶建造工艺
信息密集
未来 船舶工业
第五级 水平
敏捷 制造模式
智能技术
* 动态(虚拟)组合 * 建造过程仿真 *全面模块化和数 字化
*模块导向得分形生 产组织的动态偶合 *造船和船舶运营过 程的瞬态监控
知识密集 全球联网
焊接技术、成组技术(Group Technology)和信 息技术(Information Technology)导致了船舶 生产体制和技术的有序进化，依次形成分段、 分道(Procese land)和集成等造船模式的更替
计算机技术、信息技术为代表的现代高
新技术与制造技术的融合，形成了先进
制造技术体系，为造船业大幅度提高劳 动生产率提供了强大的支持
先进造船国家实施的先进制造技术，使
传统造船模式向现代造船模式转换
2019/11/25
船舶建造工艺
表1 造船技术水平级其特征一览表
造船 行业
传统船舶工业
现代船舶工业
技术 水平
船舶建造工艺
柔性制造技术
运用成组技术相似性原理设计适应小批量 多品种的柔性生产线
船厂的管子自动生产流水线和钢板数控切 割机是典型的柔性生产系统
柔性制造技术如平面分段和曲面分段加工 半自动化生产线、焊接机器人和机械手已 被广泛采用
随着造船柔性自动化的不断发展，未来的 造船工业不再是一个劳动力密集的行业
船舶建造工艺
敏捷制造
把“人”视为敏捷制造的最重要因素
是动态组织结构和高素质人员的集成
采用现代信息技术判断决策，联络企业内外 不断提高现有产品的档次
按产品任务需要迅速组建集本企业和外企业 优势力量的“虚拟公司”；任务完成，“公 司”自行解体
全新的船舶设计和制造技术研究开发工作 已经完成，建造该类船舶的工厂正在新建
英国皇家造船学会会刊称，一旦这种船舶 问世，将会对美国造船业产生巨大的冲击， 同时也将震撼全球的造船业
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船舶建造工艺
四、采用先进制造技术促进造船产 业升级
造船产业是传统产业，一直难于达到批 量生产那样的生产效率
经济效益滑坡
统计数字表明，自1993年以来，尽管船舶 产量在增长，而利润总额在下降，出现了 经济效益的严重滑坡
现代造船模式尚未到位
1995年转换造船模式，至2000年对上海地 区35位专家的咨询调查表明，有30％的专 家认为，我国船厂由传统造船模式转化为 现代造船模式没有到位
全部专家认为转模没有明显效益
使用快速搭拆、与船体贴近并可供给能 源的金属脚手架。该类装置已在欧美的 先进船厂实际使用
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船舶建造工艺
新一代的船舶设计和制造技术
原来由数千种零件构成的船体中部，只采 取两种形状和尺寸标准化的零件
使用三块厚度在20毫米左右的钢板，由焊 接装置只行走一次完成全部焊接作业
通过自动浸涂使船壳板涂层达3毫米，该涂 层有特别强的附着力和密度，使用寿命可 超过船龄
国内造船业经过近十几年的发展，初步建立 了现代造船模式的雏形，基本完成了由“分 段造船模式”向“分道制造模式”的转换， 造船周期有了较大缩短
按照5级造船技术水平评价，我国造船技术
水平到1998年的3.09级，与先进造船企业的
4~5级水平差距为1.55级相当于15年
2019/11/25
船舶建造工艺
中国造船的发展 (1)
第三节 造船工艺的发展
技术发展带动造船方法的演变
焊接技术→铆接散装到分段建造 计算机技术→ 取消1:1放样 数控技术→切割、零件加工制作 成组技术的运用→大型流水线 数理统计及尺寸链理论→无余量装配 加工方面：氧乙炔焰→等离子→激光
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船舶建造工艺
船型开发带动造船方法的演变
超大型油船(VLCC、ULCC) 第四代、第五代集装箱 滚装船(RoRo)、穿浪型滚装船 液化天然气船(LNG) 双体气垫船、双体高速渡船、高速船 巨型喷气式海轮 双壳体船的设计和制造技术
船舶AMT追求的目标是实现“壳舾涂一
体化” 2019/11/25
船舶建造工艺
船舶AMT主要内容
包括造船的全过程
应用相似性分析，以“中间产品”为向导的建 造策略，替代以工种专业化为导向的组织原则
把船舶视为“最终产品”。从原材料、设备到 形成“最终产品”的制造过程，按GT原理进行 工程分解，得到一系列的“半成品”和“特定 的作业任务”。把它们作为“产品”对待，按 “产品”来组织生产，称之为“中间产品” （Interim Products)
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船舶建造工艺
中国造船的发展 (2)
造船现代化的研究取得了明显的技术进步， 国内一流船厂的造船产量倍增
尚未改变船舶生产主要依靠经验调度的问题， 仍是“救火队式”的管理
为完成节点计划，从厂级到部门和车间领导 和科技人员，日夜艰辛地奋战在造船现场
与世界先进水平的差距正在扩大。以对全国 造船专家咨询调查为分析依据，当前我国一 流船厂与国际先进水平船厂对比，综合技术 水平相差15年；与80年代类似评价相比，差 距扩大了4年
韩国造船业把计算机技术中的精确制造(精确设计、 制造、管理)技术和系统集成技术作为企业发展的 战略性重点技术，在短期内使造船技术、管理水 平和造船成本达到了能与日本匹敌的水平
2019/11/25
船舶建造工艺
造船企业实施先进制造技术的 发展和现状(2)
日、韩、西欧等许多先进造船企业的造船技 术水平处在壳舾涂一体化(第四级)和设计制 造一体化(第五级)的水平之间
2019/11/25
船舶建造工艺
目标是全新概念的T、Q、C、S
TTime to market产品从产生概念，经 过设计和制造，到市场销售的时间，即商 品上市的时间最短
QQuality建立可靠的质量保证体系，把 完整无缺的产品送至用户手中
CCost包括制造、使用维护和报废的费 用，使产品的全寿期所需费用最低
此项处于船舶制造前沿的技术涉及船厂 的人员素质测评，作业环境的优化和有 益于船东、船厂乃至于社会的崭新的船 舶产品的开发
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船舶建造工艺
快速测评员工的心理和生理状态，每个 人的跟踪目标、判别方向和安全配置的 能力
新一代方法把整个船体密封起来，与外 界环境相隔离，使操作人员在一个密闭 的、温度、湿度和空气的新鲜程度得到 调控的环境中作业
2019/11/25
船舶建造工艺
先进制造技术（AMT）的内涵
集成计算机技术、信息技术、自动化技术与 传统制造技术
融入并行工程(CE)、成组技术(GT)、柔性 制造技术(FMS)等现代先进制造技术的哲理
传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、
材料、能源及现代管理等方面的成果，并将
其综合应用于产品设计、制造、管理、服务
SService售前和售后服务，尤其是售后
的产品局部和全部更新的升值服务
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船舶建造工艺
二、一流的船舶制造技术
美国和日本合作开展“先进造船体制 和技术”研究（ASSAT——Advance
Ship building Systems And Technology)
船舶AMT在日本和欧美的一流船厂得到 基本的实施，使船厂由“劳动力密集 型”企业转化为“设备密集型”企业 并向“信息和知识密集”的方向发展
以“中间产品”的专业化生产规定场地，调集
人员、设备、物质和信息，组建“微型工厂”。
这就是AMT的再造工程，这种新型的生产体制具
2有019/很11/2高5 的效率
船舶建造工艺
三、新一代船舶设计和制造技术
在成组技术、精良生产、并行工程和敏 捷制造等先进制造技术管理指导下，美 国联合世界上权威的船舶设计、科研、 检验、教学和生产单位，以虚拟企业的 形式研究开发了新一代的船舶设计和制 造技术
日本大型船厂的职工由数万名下降到千人左右
至2000年7月，日本船厂工人已减少到2万人
造船业真正地由“劳力”密集型转化为“设备” 密集型和“信息”密集，彻底摆脱造船作业 “肮脏、困难、危险”的落后状态，实现了造 船现代化
当前，正向着“知识”密集方向发展，正在研 究基于知识共享的合乎逻辑的全国造船一体化 网络(Logically Integrated Network by 20K19n/11o/2w5 ledge Sharin船g舶)建技造工术艺
《中国船舶报》发表的统计数据支持了他的评论。
船台、船坞和起重设备能力明显增强，但是生产
场地面积增大不多
2019/11/25
船舶建造工艺
舾装技术的新发展ATC模块
造船先进国家在舾装单元采用模块化的同时， 对模块作进一步的研究，即“通过模块共同性 降低采办成本”，简称ATC计划
ATC计划是通过机电设备的模块化、标准化和过 程简单化，减少船舶设计、生产、采购和整个 寿命期运行、保障所需的时间和复杂性，从而 降低船舶建造和使用期内的费用
双壳体可能成为21世纪船舶的主要结构形式 稳性、应力、货油泄漏和局部严重腐蚀等问题
2019/11/25
船舶建造工艺
一、发展先进制造技术
制造业是国民经济的支柱，工业化国 家财富的六至八成由制造业创造
制造业根本特征是将原材料转换为价 值更高的产品
先进制造技术(Advanced Manufacturing TechnologyAMT) 是一个动态的概念
等全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、
灵活生产，而且取得理想技术经济效果的制
造技术的总称
2019/11/25
船舶建造工艺
先进制造技术主要包括三个技术群
主体技术群（面向制造的设计和制造 工艺技术）
支撑技术群（信息技术、机床和工具 技术、传感器和控制技术、标准和框 架）
制造技术基础设施（质量管理、人员 培训、全局监督和基准评测、技术获 取和利用）
2019/11/25
船舶建造工艺
精良生产
强调以“人”为中心，把人视为比设备更重 要的固定资产，终身雇佣
剪除生产中任何不增值的工作，简化体制、 简化设计、简化生产过程、简化协作关系、 简化检验
以“尽善尽美”为目标，迅速响应市场与用 户的需求
实质是集25
机电设备的模块化就是决定协调层次，并确定 组装的标准接口；标准化就是使用最少数量的 设备和零件能适应各种各样的要求；过程简单 化就是把生产过程集成化
2019/11/25
船舶建造工艺
ATC模块有如下优点
可以使设计重复使用
简化船舶建造过程
有利于综合后勤保障
有利于设备布置、拆装和维护
实现模块车间制作
2019/11/25
造船企业实施先进制造技术的 发展和现状(1)
1980年代中期，先进造船国家对先进船舶制造技 术进行研究，经过十多年努力，有了快速的发展
韩国大宇造船公司、现代造船公司和日本三井造 船公司，发展先进造船技术，以整体优化作为企 业计算机应用的首要目标，开发船舶制造信息系 统，在1990年代初实现了设计、生产、管理信息 的一体化，较大幅度地缩短了造船周期，建造质 量有较大的提高，成本有所降低
船体和舾装都采用模块化的建造方法
全船合拢不使用船台和船坞，而是采用海 洋工程的方法大型趸船协助合拢
2019/11/25
船舶建造工艺
这种船舶中部结构的钢材加工不再需要数 控号料切割设备、三芯辊、油压机、型材 冷弯机等，只要一台钢板弧度成型机即可
主机推进系统采用复式结构，以增强船舶 在海上的生存能力和货物装载量