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1、第 1 章 绪论 1 1 绪论 造船业是一个劳动、技术、资金都高度密集的产业，目前和其他造船先进 国家相比，我国具有综合比较优势，我们占有劳动力成本的绝对优势，资金比 较充裕，技术也有很大进步。特别是近几年，国内船舶行业在基础设施、制造 设备以及其他硬件条件方面发展迅速，逐步缩小了与国际先进船厂的差距。中 国船舶工业行业协会网站最新统计数据显示，2010 年上半年中国造船完工量 2963 万载重吨、新接订单量 2378 万载重吨、手持订单量 18427 万载重吨1， 分别占世界市场份额的 41.1%、46.2%、37.7%，三大指标全面领先，中国已实现 世界第一造船大国的目标。 广州广船国际股
2、份有限公司隶属于中国船舶工业集团公司，是华南地区重 要的现代化造船核心企业，其前身为成立于 1954 年的广州造船厂，于 1993 年 在香港（0317）和上海（600685）上市，并更名为广州广船国际股份有限公司， 是中国首家造船上市公司。公司享有自行进出口权。至今，公司先后荣获“中 国制造业 500 强”、“中国品牌 500 强”等荣誉称号。广船国际以造船为核心 业务，可设计建造符合世界各主要船级社规范的 3-6 万吨级灵便型液货船，产 品涉及大型钢结构、港口机械、电梯、机电产品及软件开发等，并已成功进入 滚装船、客滚船、半潜船等高技术、高附加值船舶市场。2002 年，成功为中远 集团建造
3、出中国第一艘、世界上最先进的大型半潜式运输船；2003 年，成功为 瑞典 GOTLAND 航运公司建造出中国第一艘豪华客滚船，填补了中国半潜船、客 滚船建造史上的空白。公司超过 75%的产品出口。目前，公司已经成为中国最大 的灵便型液货船制造商。 多年来，公司广泛运用新技术、新工艺和现代化管理办法，不断提高新船 型开发及船舶设计水平，缩短造船周期，拓宽市场领域，业已涉足滚装船、滚 客船、半潜船等高技术含量船舶市场，灵便型船舶已经形成系列产品。广船国 际正朝着现代化的国际大型造船集团发展。 公司是国内最早与日本造船企业合作的单位之一，1986 年与日本 IHI 爱知 船厂合作引进造船生产设计技术
4、，从设计管理、综合日程管理、资料留用制度、 现场生产管理、总装造船等方面展开全方位学习，最先开展现代造船模式研究 和实践，引进预舾装、总段组装、舾装托盘、上层建筑整体吊装等技术，率先 第 1 章 绪论 2 在国内建立以中间产品为导向的总装造船模式，极大地提高了生产效率，降低 生产成本。其中在总装造船方面，在 90 年代日本、韩国率先提出壳、舾、涂一 体化的区域造船法，即要求船厂的生产人员和设计人员从合同设计开始就紧密 结合开展设计和计划工作，船体建造起先导作用，结合舾装和涂装的需要，通 过统筹协调、优化作业排序，从而实现船体建造、舾装作业、涂装作业三者在 空间上分道，在时间上有序的目的。24壳
5、、舾、涂一体化非常关键的应用之 一在上层建筑的总体组装、吊装方面，即在上层建筑吊装前，将上层建筑的各 层在地面进行组装，船体装配、电焊、火工矫正工作结束后，进行管系、单元、 构架、电缆等舾装作业，待舾装安装完整后，再进行整体打磨、油漆等涂装作 业，所有工作完成后，根据生产进度要求将上层建筑整体吊装上船。 由于船舶建造过程中，上层建筑均要在主船体建造完成后，主机轴系望光 结束后才可以吊装，即上层建筑往往都是在船舶即将下水前才能够吊装。以往， 上层建筑均为一层层单独吊装，上层建筑的各层的舾装件都无法安装，前期工 作无法开展，只有等到所有上层建筑的分段吊装完后，并且各层全部装配、电 焊、火工完成后才
6、可以安装，再然后进行涂装作业，导致上层建筑的生产周期 无法控制，造船效益大为降低。上层建筑整体组装、吊装方式的出现，一是使 得各项工作可以提前在分段吊装前进行，即在地面进行作业，施工环境大为改 善；二是船体装焊、火工及舾装件完整性的工作提前在吊装前完成，将大大提 高船舶下水前的技术完整性状态，有效地缩短了造船周期。 1.1 上层建筑主要工艺流程图 上层建筑的完整性工作是一个多工种交叉作业的复合性工作，包括船体及 舾装部分，具体主要工艺流程如图 1 所示。 第 1 章 绪论 3 图 1 上层建筑主要工艺流程图 Fig.1 mainly procedure of deck room 1.2 国外在
7、上层建筑整体吊装方面的情况 当前造船市场上，中韩日欧四极竞争的格局仍在持续，从生产规模、技术 水平、产品类型以及船东群等方面看，我们的主要竞争对手主要集中在韩国和 日本。 一些韩日造船企业更新、 添置起重设备， 特别是起吊能力 800 吨甚至 1000 吨的大型门吊，以适应巨型分段的吊装，从而提高生产效率，加快造船节奏。 第 1 章 绪论 4 早在 2008 年，日本造船企业已经拥有 13 座起吊能力达到和超过 800 吨的门吊。 此外，韩国船厂为克服场地不足和设施有限的困难纷纷开发并采用“平地造船” 及与之相近的新型造船方法，为此也添置了浮吊、浮船坞等相应设备。 上层建筑舾装件主要有管系、电
8、缆、卫生单元、绝缘、木作、天花、家具、 电器设备、通讯导航等等，目前，日韩船厂上层建筑在地面的舾装完整性高达 90%，即上层建筑整体吊装后仅有 10%的收尾工作在码头施工，大概下水后仅需 要半个月的时间就可以完工，从下水到交船只需要不到一个月的时间，大大缩 短了码头周期，为提前交船创造了条件。 1.3 国内在上层建筑整体吊装方面的现状 国内造船企业主要集中在一些国有大中型船厂，例如中国船舶工业集团公 司及中国船舶重工集团公司下属的骨干型船厂，在上层建筑舾装完整性较好的 船厂有上海外高桥船厂和长兴等一些国有大型现代化船厂，据了解目前上层建 筑下水或出坞前上层建筑舾装完整性可以达到 80%以上，
9、但仍与日焊存在一定差 距。 广船国际目前上层建筑组装阶段，舾装完整性仅有 60%不足，较多的船舶在 下水前仅能拉设完电缆，接线都还没有开始，较多管系的安装及电缆的接线、 绝缘铺设、木作安装、设备调试等工作都要等到上层建筑整体吊装后在码头施 工，下水后还有大量的工作要做，严重制约了上层建筑生产进度，拖延了码头 是交船周期。 1.4 提高上层建筑舾装件完整性需要解决的问题 上层建筑在整体吊装过程中会产生各种应力，在合应力的作用下，船体结 构及外板会产生局部变形，目前，国内在上层建筑舾装件完整性方面与国外的 差距主要原因是在于上层建筑整体吊装的变形控制。因为如果上层建筑在整体 吊装前，即地面组装阶段
10、进行大量舾装件的安装，一旦整体吊装过程中产生较 大的船体变形，则要重新对船体进行火工矫正工作，那么之前安装的舾装件要 全部拆除，待船体矫正工作完成后再重新安装，不但浪费了材料人工，反倒增 加了拆卸的工序，拖延了生产周期。而且，由于油漆的喷涂也是在舾装件安装 前完成的，船体外板、甲板及壁板的火工也同样使得油漆全部损坏，还要重新 喷涂油漆，导致成本的增加，周期的延长。提高上层建筑的完整性，控制上层 建筑整体吊装变形是建立现代总装造船模式需要攻克的关键技术之一，从而达 第 1 章 绪论 5 到降低生产成本，提高船舶建造整体效益的目的。 日韩等发达国家从上层建筑的结构设计方面及加强、吊装吊码的布置方案
11、 就已经相当成熟，国内在上述方面还处于不断研究探索阶段。由于不同船型设 计有不同的上层建筑，所采取变形控制的方案也有所不同，但是不论何种船型， 所有上层建筑在变形的原因方面应大体相似，那么应该能够通过对某种上层建 筑的变形分析，找出变形的原因，并采取相应措施，将研究的措施推广到其他 船型上层建筑中加以检验，最终得出通用经验公式或通用办法。 1.5 本文研究的主要内容 29000吨化学品船是广船国际正在建造的船型， 目前已经交付完工了6条船， 在该船的建造过程中，上层建筑也是在地面进行组装，待船体装配、电焊、火 工矫正完整后，在地面进行舾装件的安装，但是由于上层建筑整体吊装后发现 船体结构及外板
12、变形较大，整体吊装后仍需大量的二次火工矫正工作，所以该 船在地面的舾装完整性一直无法提高。 50500 吨成品油船是我公司开发的满足共 同规范的新船型，该船型在当前激烈的船舶市场竞争中有一定的优势，目前公 司已经与国内外各航运公司签约达 20 多艘，市场前景非常广阔。由于当前船舶 市场不仅仅是人才的竞争，只有能在技术上与国内外竞争对手抗衡才能形成优 势，即技术上的突破在当前宏观环境下显得尤为重要，上层建筑的完整性、高 效性也已是直接影响到交船周期的重要一环2。然而，目前尚未有关于油船上 层建筑整体吊装变形控制的处理流程,对于吊装过程的变形控制,各个船厂主要 基于各自情况采取不同方式,因此，尽快
13、研究该船上层建筑变形的原因，制定出 相应措施，并建立变形控制研究的流程,已是迫在眉睫的重要工作，对提高公司 造船效率具有重要意义。 本文通过对 29000 化学品船上层建筑整体吊装过程中变形的研究分析，按 照现行的吊装吊码布置方案，通过进行强度计算找出其变形的原因，研究出相 应防止变形的措施，按照新的措施再进行强度计算分析，加以验证，得出结论。 将得到的结论推广应用在50500成品油/化学品船上， 通过对采取措施后的50500 成品油/化学品船的上层建筑进行强度计算分析，以论证措施的有效性，再通过 现场实际运作过程的监控，对实施效果进行实际测量、评估，通过实践检验结 论的正确与否。上层建筑变形
14、控制的措施及理论研究为减少上层建筑整体吊装 后的二次火工矫正工作，提高上层建筑的组装舾装件的完整性，缩短交船周期， 提高公司的经济效益。 第 1 章 绪论 6 1.6 文献综述 1995 年 5 月，中船总公司第二次缩短造船周期会议对现代造船模式的涵义 定义为：“以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向， 按区域组织生产，壳舾涂作业在空间上分道、时间上有序，实现设计、生产、 管理一体化，均衡、连续地总装造船”3。 统筹优化理论是系统工程技术的基本原理，系统工程技术是组织“系统” 的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法。现代造船模式，实际上 已把船舶建造作为一个大系统，对
15、其分解为壳、舾、涂三种作业系统，再按区 域、阶段、类型逐一分类成组而形成了各类作业的子系统4。对于这样一个极为 复杂的生产作业系统，需要从组织“系统”的角度处理好各作业系统之间及其 系统内各子系统之间的各种相关问题，才能有效、合理的组织生产。 成组技术是研究事物间的相似性，并将其合理应用的一种技术。该技术从 上世纪 50 年代初提出，并应用于机械制造业。成组技术是促使现代造船模式形 成的主要技术基础之一，运用了如下两个原理5： (1)中间产品导向型的作业分解原理，简称产品制造原理。该原理是把最终 产品按其形成的制造级，以中间产品的形式对其进行作业任务的分解和组合。 所谓中间产品是指生产的作业单
16、元，是对最终产品进行作业任务分解的一个组 成部分，也是逐级形成最终产品的组成部分6。其具有明显的“产品”特征，有 特定的作业任务，作业尺寸、生产任务包。 (2)相似性原理。该原理是对产品作业任务分解成门类繁多的中间产品，按 作业的相似特性，遵循一定准则进行分类成组，以便用相同的施工处理方法扩 大中间产品的成组批量，以建立批量性的流水定位，或流水定员生产作业体系。 综上对现代造船模式涵义及其形成的技术基础的简要分析，简言之，现代 造船模式的基础是区域造船，目标则是以中间产品为导向，实现两个“一体化” 区域造船，其主要基础则是生产设计和科学管理，它将犹如两个车轮推动着传 统造船模式向现代造船模式的转变。 按现代造船模式对设计的要求，在生产设计阶段将全船划分为了机舱、上 建、货舱等几大区域。以单个上建分段为单元，实现该区域的整体组装（分段 总组） ，完成结构上的焊接、火工工作，同时为完成管系、电气等系统的舾装工 作提供平台，形成中间产品，实现壳、舾、涂一体化总装造船的目标78。 精益生产模式是满足市场和客户要求，获取更高利润的方法和途径。它旨 第
