现代船舶舾装设计与制造效率提高方法研究

第１４卷２０１４生

第３期

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现代船舶舾装设计与制造效率提高方法研究

杨王峰１，郑子龙２，杨

斌２，王直欢２，施柳玲１

（１上海外高桥造船有限公司，上海２００１３７；２上海海事大学物流研究中心，上海２０１３０６）

摘要：舾装技术是现代造船模式中的核心与精华，而影响船舶舾装设计与制造效率的因素有很多。文中作者多年在上海外高桥造船有限公司从事信息化管理工作，深知现代化信息技术在船舶制造方面发挥着重要的促进作用。因此本文着重从模块化设计、舾装件标准设计及数字化造船技术应用三个方面分析研究，纵观世界优秀造船厂舾装设

计技术的发展现状，结合中国造船业所面临的机遇和威胁，提出我国现代造船效率提高新对策。

关键词：船舶舾装；模块化设计；舾装件标准设计；数字化造船技术中图分类号：Ｕ６６一、引言

船舶的舾装制造工作主要包含船舶的主体设备和舾装管件的安装、电气设备安装、船体用具和船舶舱室设备安装、油漆涂装和绝缘敷设等。传统的造船工艺，将舾装作业作为船体建造的后续工序，即船体先行建造，船体完工下水后，停靠在舾装码头进行设备、管路、电缆的安装和调试，直至交船。而根据现代造船模式的指导思想，舾装过程已经变成：在舾装标准的指导下，进行单元模块化设计，并且整个过程都需要系统等数字化设计方法。

我国目前的造船水平仅相当于日本２０世纪８０年代初的水平，离现代造船模式的要求还有很大差距，落后的造船模式是制约我国造船效率进一步提高的关键１１。。陈灿银研究了国内舾装工作的现状和发展趋势后，提出了可以依靠创新性设计提高舾装工作效率这一观点，进而通过加强舾装产品单元化、保障舾装队伍专业化、舾装工作的专业化管理等角度，提出了加快舾装技术发展的相关对策【２】。记者张银炎在采访全国船舶舾装标准化技术委员会秘书长杨安礼时问到，推广应用船舶舾装标准，对提高我国船舶舾装件装船率有何意义？杨秘书长回答道：“生产企业只要按产品标准和标准施工图进行生产，就一定能保证质量，同时可达到通用性和互换性要求。标准产品还有利于批量生产，有利于维修和更换。由于许多标准采用国际标准和国外先进标准，因此，有些产品在全世界范围内可以进行维修和更换。这些均有利于提高国产舾装件的装船率１３】。”曹玉姣从数字化造船概念入手，分析了国内外数字化造船发展动态，以及我国在应用数字造船技术方面存在的主要问题。在此基础上，提出了我国实施数字化造船对我国造船工业及其经济发展的重要性１４ｌ。

也有学者从另外标准化设计的的角度考虑。例如，冀凯，蒋志勇认为建立舰船标准平台，可以方便舰船今后的改造、维修及适应设备更新换代的速度１５ｌ。张新龙，贾建强认为精益造

收稿日期：２０１４—０２—２０

作者简介：杨王峰（１９８５一），男，上海外高桥造船有限公司信息部，研究方向为ＰＤＭ开发。

郑子龙（１９８９一），男，上海海事大学物流研究中心，研究生，研究方向为港行与物流运作优化、绿色物流、汽车物流。

杨斌（１９７５一），男，博士，上海海事大学物流研究中心副主任，副教授，研究方向为行业内物流系统规划与信息管理、知识发现与智能系统。

文献标识码：Ａ

文章编号：１００６—７９７３（２０１４）０３—０００４—０３

船理论可以推进船舶建造的精度控制，有利于舰船的持续改进【６】。郑忠，徐鑫认为机舱区域单元模块化预装可以提高造船企业的生产效率，缩短造船周期，是推进现代化造船模式的重要手段之一Ｉ＿”。吴佼概述了我国船舶舾装技术发展，研究国内外舾装技术的发展现状与趋势，提出我国舾装技术呈现的问题及对策【８Ｉ。王栋，荣焕宗从数字化设计观点阐述了船型设计方法，包括船体线框模型和船体曲面模型设计方法。其中，又把船体曲面模型设计方法分为船体直接曲面模型和船体线框曲面模型设计方法分析了各种方法的优缺点１９ｌ。

二、模块化设计应用

船舶生产制造是一项巨大的工程，生产制造过程需要大量的资源、技术和人才支撑，因此制造过程复杂程度大，造船厂必须要有完整的生产和管理模式来支持整个运作过程。纵观国外船舶制造技术的发展，我国的造船模式主要处于中间产品导向型阶段。

目前，我国造船业使用模块化设计制造的技术日趋成熟，其基本思路定义为：利用模块化的概念来设计和建造船舶，从而达到高效、高质生产船舶的目标，这也为船舶的生产建造提供了一个发展的方向，为将来的船舶制造业在云服务平台的发展提供技术基础。近几年来，模块化造船的概念应用已广，主要集中在有序的船舶生产建造所需要的生产、装配计划过程上，然而船舶的生产设计过程继续按照传统的功能系统方式进行，结果仍旧是在一张设计图纸上表示了一大堆以专业划分的工作，并没有去考虑诸如区域装配、区域涂装

等模块化建造概念的应用。再加上现代造船技术中，早已离

不开计算机服务，计算机对于造船过程的控制也是基于模块化分类存储的，且先进的模块化设计的概念可以贯穿于船舶的初始设计、建造过程和试航、操作整个过程。因此模块化造船是计算机云背景下，造船行业的大势所趋。

船舶舾装设计与制造需要根据建造船舶自身的特性，对其

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第３期杨王峰等：现代船舶舾装设计与制造效率提高方法研究

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舾装设计与制造所需舾装件的类别和舾装件模块级别进行合理的分类，这样一方面简化了船舶产品的生产制造系统结构，另一方面降低了船舶设计人员和船舶制造人员的劳动重复率，方便船舶生产企业有效地组织社会化、专业化生产，从而缩短船舶生产制造过程的产品的设计和建造周期，提高船舶产品的生产效率。但是，我国的模块化研究主要集中在开发各种船型中应用的自持式舾装设备模块，而对直接影响造船水平和进度的管舾装模块的研究却很少。因此，船舶制造企业要想将船舶生产设计过程模块化设计方法应用其中，就必须取得突破性的模块分类进展，还必须加强与高校、研究院的合作，大力开展模块化船舶的设计研究，特别是针对船舶模块结构划分，设计方法创新，模块通用结构组合，及设计产品和方法系列化和相应的组织管理等进行广泛的研究。

三、船舶舾装标准设计

船舶舾装件数量庞大、结构复杂、技术要求高、设计和生产链非常长，整个设计和制造过程包括多个组织和单位以及同一组织不同职能部门之间的协同与交换。由于设计和制造过程数据交换异常频繁，因此对船舶舾装设计与制造相关数据标准的研究关系到船舶舾装协同设计能否高效而富有竞争力的关键。根据船舶舾装生产和设计特点，船舶的舾装标准只要设计到：舾装托盘数据标准、舾装图纸编码标准以及舾装图纸目录标准。

１．舾装托盘数据标准

船舶舾装托盘数据是船舶舾装制造过程的重要依据，与舾装生产工艺过程紧密联系。舾装制造过程中，主要涉及到舾装制作件托盘、舾装制作件原材料托盘，以及安装托盘数据。如下图所示，为船舶舾装托盘的分类及个托盘的管理表。

标准研究的主要内容包括制定编码关系表，制定编码体系以及相关编码基准。

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图２安装图基本结构形式

船舶舾装制造过程是造船工艺的难点。舾装件制造属于典型的劳动密集及技术密集型作业，工艺复杂，对精度要求高，对设计与制造协同要求高。船舶管舾的设计和生产阶段任务非常复杂，设计和生产之间的数据协同涉及到订货信息、管子托盘数据、生产实际状态等大量生产、设计和管理信息的频繁交互，需要设计与制造紧密协同。以外高桥造船的主力船型为例，单船所需管子平均在１３，０００个左右，设计平均下发２８０个左右的制作托盘，生产部门按照设备、场地和工艺路线的配置，再细分为２，８００个左右的现场制作实托盘。按照年度完工约４０艘船，每月需完１４３，０００个左右的管子，考虑到由于设计变更和船东要求会产生占总数１６％左右的外场管和现校管，月度管子制作量在５０，０００个左右，１０，０００个左右的实托盘。这样庞大的管子制作量、不同工艺路线的现场制作实托盘，使舾装件的生产、设计和管理变得相当困难，因此制定了新增或调整图纸编码规则的业务管理流程，流程图如图３所示。

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图１舾装托盘的分类及个托盘的管理表２．舾装设计图纸目录标准

舾装设计图纸目录是舾装生产和设计过程监控和管理的重要工具，是各部门、各学科协同设计与制造的重要依据，对舾装产品设计效率、生产周期、质量都至关重要。舾装设计图纸目录标准包括舾装基本图标准、舾装安装图标准、舾装制作图标准。

３．舾装图纸编码标准

船舶舾装设计产出大量不同种类的图纸。同一图纸又存在多种不同的状态，如何有效管理如此众多的图纸是一项艰巨的任务。舾装图纸编码标准研究主要目的就是通过标准化编码的方法，用一种简便的方法标识和管理图纸。图纸编码

图３新增或调整图纸编码规则的业务流程图

根据日本、韩国的造船工艺经验，舾装件标准化主要分为分类标准化、工艺规范标准化和操作规程标准化。分类标准化可以方便舾装件的查找，并且将舾装件进行分类编号，易于形成船舶舾装件标准化数据库，这位船舶舾装件进行专业化设计、专业化生产划分奠定了良好的基础；由于舾装件种类繁多，同一舾装件的类型规格也不一样，各种船舶在设计时所采用的舾装件标准种类各异，这就给舾装件制作带来很大麻烦，工艺标准化使舾装件在设计时按标准进行选用，舾装件制作时按标准进行制作和预制。这样可以使舾装公司直接按照设计部门提供的标准图规范组织生产，大大提升了生产效率；操作规程标准化可以使所有生产同类型产品的生

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产单位在实施专业化生产中都按一个操作规程施工，减少了舾装件在交付环节不合格，不适用的可能性，从而缩短了舾装件的交货周期，提高了产品质量和稳定性。

展望未来，舾装件及其标准在未来的发展还将呈现出精品化、国际规范化、环保和节能化、安全舒适化、轻便化的发展趋势。我们只有打造好舾装件标准设计的流程，才能应对未来复杂多变的舾装设计与制造过程。

四、数字化造船技术应用

数字化造船技术是造船行业的重大变革，它不仅提高了造船业的效率，而且对造船行业的效益产生了巨大的贡献。在改革开放３０年中，我国造船业成功地经历了“经营体制”和“造船模式”的双重改革。在充分吸收先进的技术和经验的基础下，努力使得造船吨位有了跨越的提高，造船能力有了突飞猛进的发展，造船品质有了跨时代的提升。上海外高

桥造船有限公司，就是深受改革之益的公司，作为一家船舶

与海洋工程并举的造船企业，公司依靠先进的硬件配置，科学的生产流程和合理的工艺布局，运用现代集成制造ＣＩＭＳ系统组织造船生产，保证了产品的建造周期和优良品质。然而近几年来，随着世界性金融危机的爆发，世界经济增长的前景不容乐观，造船业所受到的冲击也逐渐显现出来。纵观世界先进造船企业的成功模式，我国造船业数字化程度的不全面性逐渐凸显出来，归纳起来主要分为三个方面：

一是推进造船核心技术的数字化水平。我国船舶改装设计过程由于方式落后，使得周期长于国外数倍，而且由于技术的限制，导致船舶改造过程方面的业务范围小，业务的技术含量低，产品的利润低。为提升我国船舶改装的数字化水平，就要利用ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣｈＰＰ／ＭＤＯ／ＰＤＭ，以及船舶工程专用设计软件（ＣＡＤＤＳ５，ＴＲＩＢＯＮ）等技术，实现船舶改装设计手段和设计过程的数字化，缩短船舶改装设计的周期，提高企业的改装设计能力。另外我国的造船装备和生产过程要大力推广数控技术的应用，要发展数控切割、数控弯板、数控弯管、机器人装配焊接、机器人涂装等技术和设备，从而提高了材料的利用率，节省了生产成本。

二是推进企业管理的数字化水平。自国家“十一五”规划中明确提出了“以信息化带动工业化”的战略目标后，

“十二五”期间好多造船企业都紧持着“精益制造”的发展

理念，目的是为了借助造船信息化的实施，改善企业管理模式，更新企业的管理理念。但是造船业更要学会利用ＥＲＰ、ＰＬＭ、ＳＣＭ、ＣＲＭ、ＮＣＳ、ＫＢＳ等在ＩＴ业发展并盛行起来的管理系统，只有这样才能提升船舶的制造、舾装以及维护过程的效率。

三是建设我国船舶行业公共物流信息系统平台。随着现代信息技术的进步，企业更要加强与国外相关企业的联系与合作，积极融人世界信息时代和知识经济的大潮中，才能在激烈的市场竞争中发展壮大。因此，信息共享是推进船舶行业数字化进程所必须解决的问题。我国要加快推进船舶行业

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的公共物流信息系统的平台，在该信息平台中，造船厂可以发布一些船东信息、修船信息、船舶档案、船舶动态及其他相关信息。通过信息的共享交流，造船厂可以节省原料成本、增加进货渠道，从而提升船舶制造行业的更快发展，使得我国船舶产品早日实现高品位、高水平、高质量。

总结，今后数字化造船工程应进一步向应用的深度和广度发展。坚持自主创新、集成创新和引进消化吸收再创新三头并进的方式，以数字造船软件国产化为目标，依托现代造船模式全面建立所提供的良好的软环境和船厂新建、改建、扩建、技改所带来的有利的硬环境支持，继续在全行业全力推进数字化造船工程。

五、结束语

本文经过在上海外高桥造船有限公司的调研后，了解上海外高桥造船有限公司的造船流程后，充分认识到我国船舶

舾装设计与制造过程与国外先进造船企业的差距，经过文献

研究和实践了解，总结出影响现代船舶舾装设计与制造效率的因素主要由三个：模块化设计应用、舾装件标准设计和数字化造船技术。而船舶舾装设计与制造的技术一直被国外先进造船国家所重视，并不断地进行研究和开发相关技术。当前，舾装的标准就像是对船舶设计与制造提供了要求与保障，模块化是标准化的一种高级形式，而模块化造船又必须要依靠数字化设计。所以随着造船方式的变化，以及船舶大型化、船舶精细化的向前发展，我们要向国外优秀造船厂的成功经验学习，提高生产效率，缩短造船周期，降低生产成本。但是，更要加快船舶系统、标准的自主研发设计能力，早日促进中国数字化日醐自发展迈向更高的水平。

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现代船舶舾装设计与制造效率提高方法研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

杨王峰， 郑子龙， 杨斌， 王直欢， 施柳玲

杨王峰,施柳玲(上海外高桥造船有限公司,上海,200137)， 郑子龙,杨斌,王直欢(上海海事大学物流研究中心,上海,201306)中国水运（下半月）China Water Transport2014,14(3)

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