船舶管系生产设计

船舶管系生产设计

第一节管系生产设计概述

一、生产设计的由来及其发展

1. 生产设计的由来

船舶工程极为复杂,它由船体、舾装和涂装三大部分组成;具有作业面广,工作量大、工种多、结构复杂、安装困难、自动化要求高、受外界因素影响大、设计和建造周期长等特点;所以如何实现高效率、高质量、短周期、低成本、确保安全地建造船舶是造船工作者一贯追求的目标;

人们首先是在船体建造方面取得了进展,随着焊接技术的不断发展,从铆接时代的“整体建造法”转变为“分段建造法”;船舶设计也从只提供“造成什么样船”的图纸,发展到了要求在图纸上标注焊接坡口要求、装配余量设置要求以及提供分段的划分图、船台大合拢顺序图等;这些内容已经涉及到了“怎样造船”的问题;这是船舶设计与工艺走向相互结合的萌芽;在此基础上,人们开始考虑“怎样合理组织造船生产”的问题,希望设计图纸与生产的细节项目完全相一致,即生产体系中各个阶段,如材料流程、加工、预装配、装配和总装等阶段所必须的资料和数据,都清楚地表达在一张张详图或清册中;这样船舶设计不但解决了“造什么样的船”的问题,而且又解决了：“怎样造船”和“怎样合理组织造船生产”的问题,这就是在造船行业中形成的设计、建造、管理一体化的新概念;对设计来说也从基本设计阶段发展到了详细设计、生产设计阶段;

这种新概念很快就延伸到了舾装体系,形成新的舾装法,即“区域舾装法”,把整条船划分为几个区域,并为每个区域绘制综合布置图,一个区域的综合布置图可包括有机械设备、电气设备、基座、箱柜、电缆支架、格栅、管路、阀件及附件等,几乎包括了该区域内所有的舾装件;随后按工种设绘各种图纸和清册,现场生产按生产的流程、作业的区域,安装的时间将所需的材料放置在不同的托盘内,这些托盘按生产计划要求送往指定地点,进行安装;对舾装设计来说也完成了从基本设计、详细设计到生产设计发展的过程;

2. 设计阶段的划分及基本任务

在我国,生产设计已确认为船舶设计的组成部分,现行的船舶设计阶段划分,明确为初步设计、详细设计和生产设计三个阶段;

初步设计是从收到船东技术任务书或询价开始,进行船舶总体方案的设计;这是一个设计计算和洽谈的工作过程;主要应提供详细的设计规格说明书、总布置图、中横剖面图、机舱布置图、主要设备厂商表等;它们既是报价的主要资料,又是后阶段设计的依据;

详细设计是根据造船合同确认的技术文件以及修改意见进行的各个具体技术项目的设计计算和关键图的绘制过程;详细设计的基本内容是：

⑴提供验船机构规定送审的图纸和技术文件；

⑵提供合同中规定送船东认可的图纸和技术文件；

⑶提出工厂所需的材料、设备订货清册；

⑷提供生产设计所必须具备的图纸文件和数据；

⑸提供可供现场直接用于制造、安装、检验、试验的各种图纸资料和技术文件;

详细设计中的前两项工作内容也可以称为送审设计阶段;详细设计应解决设计中的基本和关键技术问题,最终确定和保证船舶的全部技术性能;初步设计和详细设计是解决“造什么样船”的问题;

生产设计则是解决“怎样造船”和“怎样合理组织造船生产”的问题;它的含义是,在船舶设计过程中,在确定船舶总的建造方针前提下,以详细设计为基础,根据船厂施工的具体条件,按工艺阶段、施工区域和单元绘制记入各种工艺要求的施工图,以及为现场生产提供各种管理信息文件的设计过程;

二、管系生产设计

1. 管系生产设计流程

目前大、中型船厂的船舶生产设计都已经采用计算机辅助设计,使用得比较多的软件系统是挪威KCS公司的TRIBON系统;但不管是否利用计算机辅助设计,管子生产设计的流程基本上没有变化;图7.1.1是典型的管子生产设计流程图;

图7.1.1 典型的管子生产设计流程图

⑴管路走向图的设绘

管系生产设计,首先要设绘好管系走向图,这是设绘综合布置图的基础;它设绘的前提是：初步设计已经结束,详细设计的机舱布置图、舱室布置图、管系原理图、管系阀件及附件清册等基本确定；管路的基本参数（平时所说的B表）已输入计算机,相关的生产设计标准已确定并输入计算机；船体结构的背景图（大段或分段图）已可以从网上收到；大型电气设备布置、主干电缆、大型风管、排气管的走向也已初步确定的情况下,由该船的主要设计人员分区域设绘管路的走向图;

⑵综合布置图的设绘

在管路走同图的基础上,在所需各种资料和图纸充分准备的情况下,即可开始综合布置图的设绘工作;按现代造船模式的要求,按区域进行设计工作,所以全船所有区域几乎可以同时进行综合布置的工作,每一个设计人员先在自己负责的区域内进行初步的布置和协调,然后与相邻区域的接口进行协调和与外专业进行协调;本专业的协调工作,一般是这样规定的,上方区域将向下延伸的接口位置、规格等提交给下方的区域,前面区域将接口提交给后面区域,左面区域将接口提交给右面的区域进行校核,如有问题,双方进行协调,直到统一意见为止;

⑶管子开孔委托及开孔图的设绘

按壳舾涂一体化造船的要求,管子在结构上的开孔应与船体结构下料同时进行,因此管子（包括其它专业）的开孔要求必须在船体分段结构图上反映出来,即船体生产设计时管子就应将开孔要求委托给船体的生产设计人员;按目前的船体建造工艺,管子生产设计人员应及时向船体生产设计部门提供除各层甲板外所有纵、横舱壁和构件、肋板等的管子开孔委托单;便于船体生产设计及时将有关管子开孔信息表达在船体生产设计图中,并对某些开孔作必要的加强;另一种委托开孔的办法是,船体将分段详细设计图纸发管子生产设计部门,由管子生产设计人员将这些开孔的位置、坐标、开孔形状和尺寸标注在船体分段结构图上,并转交船体生产设计部门,再由他们表达到船体结构生产设计的图纸上;

⑷管子安装图的设绘

管子安装图的设绘同样是在综合布置图的基础上进行的;可以根据制作和安装的阶段,分别设绘单元组装、分段预装、总段预装和船内舾装的安装图;也可以按区域设绘安装图,该安装图可用于该区域内各阶段的安装工作;

⑸编制托盘管理表

托盘管理是舾装件实现以中间产品为导向,壳舾涂一体化造船的重要措施;其中最重要的一环是生产设计应按要求编制托盘管理表;管子的托盘管理表由A、B、C、D、T表组成;A表是管子零件汇总表（兼管子内场加工明细表）,B表是管子支架制造明细表,C表是阀件、附件托盘管理表,D表是设备明细表（包括设备、箱柜、基座等）,T表是托盘管理表汇总表;关于托盘管理的内容在第三节作较详细的介绍;

⑹其他图表的设绘和编制

管子生产设计除了以上一些内容外,还必须完成：

①管子零件图的设绘;如果采用计算机辅助生产设计,则管子零件图可以由计算机自动生成;如果是手工设绘,一般一艘70000吨级的散货船的管子在11000根、70000吨级的油轮的管子在12000根、而6000TEU 级集装箱船的管子在16500根左右,则工作量很大;而且容易出错;计算机辅助管系生产设计的软件很多,其中有挪威的TRIBON系统、我国自行研制的SPD系统、日本的SF-1（代号）数值零件图系统等;

②支架图;在设计过程中大量采用的是标准支架;对于标准支架,在托盘管理表中只要标注有所采用的标准号,规格、数量就可以进行制造;对于非标支架,组合支架等就必须手工设绘支架图;

③管子附件汇总表;管子附件汇总表主要是管子内场加工用的附件汇总表,按区域进行编制,车间有要求时也可以按托盘编制;

④管子表面处理和水压试验清册;不同系统的管子其表面处理的要求是不一样的,所以必须编制表面处理清册,使管子内场加工结束后,能分门别类进行整理,送往不同的部门或外厂进行镀锌、酸洗、特涂、涂塑、磷化处理等;同时根据管子的等级,要列出管子水压试验由船级社验收的管子清册,以便集中由船级社进行验收;

⑤管子内场下料清册;当利用计算机辅助管子生产设计时,计算机还能输出管子内场下料清册,对管子进行套料,提高管子的利用率和实施先焊后弯的加工工艺;

第二节管系生产设计的基本原理

在我国,一直到70年代的初期,船舶管路还是依据设计部门的管系原理图和管系布置图中提供的管路大致走向进行施工的;而管路的具体走向及有关工艺处理都是在船体分段合拢、机电设备定位以后,由具有相当实践经验的人员,进行现场的管路安排,再用样棒弯制成管子的实际形状,带回车间,按样棒进行管子的弯制;这种方法称为实船布置法,目前仅在制作合拢管或船舶修理时使用;

70年代中期,各大船厂开始采用“比例绘图法”（放样）进行船舶管路的施工设计,从而在制造和安装管路时,基本上取消了样棒;按图施工,不但提高了产品质量,改善了劳动条件,降低了劳动强度,而且缩短了造船周期;

80年代中期,改革开放的春风也吹进了造船厂,各厂纷纷走出国门,向造船先进国家日本学习先进的造船技术、工艺、管理等,在设计方面引进了生产设计的概念;生产设计既是施工设计的深化,又是施工设计的发展,它在深度和广度上都发生了很大的变化,成为一个全新的设计阶段;生产设计包括船体的生产设计、管子的生产设计以及其他专业的生产设计;与此同时还引进了舾装件托盘管理系统,使船舶舾装件的设计、