船舶建造工艺03造船工艺发展课件.ppt

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1、2022/12/4,船舶建造工艺,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,2022/12/4,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,2022/

2、12/4,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,2022/12/4,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、服务等全过程，以实现优质、高效、

3、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,2022/12/4,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）,2022/12/4,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

4、全寿期所需费用最低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,2022/12/4,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（ASSATAdvance 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 船舶AMT追求的目标是实现“壳舾涂一体化”,2022/12/4,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

5、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) 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有很高的效率,2022/12/4,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

6、的形式研究开发了新一代的船舶设计和制造技术 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,2022/12/4,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 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,2022/12/4,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

7、 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 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,2022/12/4,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

8、大的冲击，同时也将震撼全球的造船业,2022/12/4,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,2022/12/4,船舶建造工艺,表1 造船技术水平级其特征一览表,2022/12/4,船舶建造工艺,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

9、进化，依次形成分段、分道(Procese land)和集成等造船模式的更替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 Knowledge Sharing)技术,2022/12/4,船舶建造工艺,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

10、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,2022/12/4,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

11、级)和设计制造一体化(第五级)的水平之间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45级水平差距为1.55级相当于15年,2022/12/4,船舶建造工艺,中国造船的发展 (1),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

12、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,2022/12/4,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,2022/12/4,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

13、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。”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,2022/12/4,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

14、时间和复杂性，从而降低船舶建造和使用期内的费用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,2022/12/4,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,2022/12/4,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

15、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,2022/12/4,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 实质是集成，是组织管理和人员的集成；强调的是简化,2022/12/4,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

16、司”自行解体制造工业中敏捷制造的最大特点是通过更大范围、更高程度的集成，来最大限度地满足市场/用户的需求,2022/12/4,船舶建造工艺,计算机制造集成系统(CIMS),通过网络、数据库等把计算机辅助设计、制造、管理等有机地结合起来第二代CIMS引入精良生产和敏捷制造的精髓，强调的也是技术、组织管理和人的全面集成,2022/12/4,船舶建造工艺,几点结论,1.精良生产、敏捷制造和CIMS尽管产生的时间、地点、背景及采用的生产方法有很大不同，但目标一样：提高企业的生产率、提高企业的竞争能力、赢得市场2.精良生产、敏捷制造和CIMS为达到目标所采用的手段，其实质是相同的：通过集成的方法，把各种

17、资源(括人的资源)集成在一起，并充分有效地利用这些资源，使企业获得最佳效益,2022/12/4,船舶建造工艺,3. 精良生产、敏捷制造和CIMS有许多共同之处，三者可以取长补短，共同发展。4. 柔性制造是精良生产、敏捷制造和CIMS的共同基础精良生产和敏捷制造的重要价值在于为CIMS真正取得效益提供了新的思路与技术,2022/12/4,船舶建造工艺,第一节船舶建造方针和建造策略,一、 船舶建造方针”与“船舶建造策略的关系所谓“船舶建造方针”应是造船厂在一定时期内的一种比较稳定的规划所谓“船舶建造策略”则是针对某一艘船或相同类的几艘船的建造计划要建立企业的船舶建造方针首先必须具备其营销计划（Bu

18、siness Plan），然后才是建造方针和建造策略,2022/12/4,船舶建造工艺,2022/12/4,船舶建造工艺,船舶建造方针和船舶建造策略的关系,营销计划给出了一系列关于制造技术和建造组织机构目标，为满足这些目标，需要对以下事项进行决策（1）工厂的发展和战略（2）生产率目标（3）制造、外协或分合同（4）技术和建造的组织和机构,2022/12/4,船舶建造工艺,船舶建造方针和船舶建造策略的关系,船舶建造方针更注重对战略的研究，注重标准、方法、原理的研究只有在建造方针的基础上，才能演绎出切合实际、具有一定高度的船舶建造策略，把理论和方法应用到具体的船舶建造中去要提高船舶建造质量，就应该在

19、设计开始就给整个设计定位船舶建造策略就是给设计以一个环境，所有的船舶设计工作将在它的指导下进行,2022/12/4,船舶建造工艺,二、船舶建造方针,我国在船舶建造合同开始执行时就组织编制“船舶建造方针”船舶建造方针(Shipbuilding Policy)是对造船企业的组织机构和船舶建造方法的优化，它体现了船舶制造厂或公司的造船目标和要求，这些目标和要求已被造船厂或公司的营销计划所确定船舶建造方针的目标是：初步的合理化和标准化；研究生产的组织机构；仿真建造过程中的实效为达到目标，要应用成组技术(Group Technology GT)和产品导向性工程分解(Product Work Breakd

20、ownPWB)，形成中间产品族(Interim Product FamiliesIPF),2022/12/4,船舶建造工艺,船舶建造方针（1）,船舶建造方针从公司营销计划发展而来，通常是企业五年的计划，包括以下几个主题（1）船厂的纲领产品（2）船厂的产量和目标（3）船厂的产值目标（4）产品的造价目标纲领产品常常由造船市场的现状和走势来确定，对船厂当前的生产经营活动和未来的发展都十分重要,2022/12/4,船舶建造工艺,这些标准用于船舶建造合同，将在以下不同的层面上得到体现（1）在战略上，它关系到工程类型、计划单元、中间产品和整个工厂等等，应用于概念设计和初步设计阶段（2）在战术上，它关系到单

21、元计划的间力、程序系统分析、产品标准和实际的结合等等，将应用于合同设计和转换设计阶段（3）在实战中，它关系到建造场地和精度控制，应用于详细设计阶段,船舶建造方针包含了一系列标准,2022/12/4,船舶建造工艺,船舶建造是一个动态的过程,标准的建造程序和进展过程在引用过程中，会随着船舶产品类型的变化、施工设备的不同，以及造船技术的发展而不断得到修正船舶建造方针则是相对稳定的，其中有一特定的部分，将作用于任一船舶建造合同的全周期和船厂今后的发展船舶建造方针也将考虑变化了的建造方式，响应产品的发展和造船市场等等的变化，为联结当前和将来的变化，不断优化计划，提高生产效率在船舶建造方针中，船舶建造是主

22、要部分，对此船厂要以各种商业目标为背景，建立一个长期的船舶建造发展计划,2022/12/4,船舶建造工艺,船舶建造方针包含的主要内容（1）,方针总论目标，目的，结构建造产品概况产品描述，建造方法概要原理总论计划变化和发展，相关文件，主要设备，PWBS，编码，技术信息，场地，标准和造船精度控制物流概要，计划的变化和发展，相关文件，标准中间产品和制造方法，标准尺度和误差，钢材预处理和部状，舾装件制造，钢结构组装，预舾装，船台/船坞工称，制造部资源,2022/12/4,船舶建造工艺,船舶建造方针包含的主要内容（2）,建造方法概要，计划变化和发展，相关文件，标准中间产品和制造方法，标准尺度和误差，钢材

23、预处理，钢结构组装，船体建造，舾装制造，舾装件安装，涂装，服务，生产率目标，子合同船舶设计方法概要，计划变化和发展，相关文件，船舶设计策略，标前设计，标后设计框架计划概要，计划变化和发展，相关文件，策略规划，战术策略，详细计划，实时监控人力资源概要，计划变化和发展，相关文件，组织机构，训练，安全实施计划概要，工程节点计划,2022/12/4,船舶建造工艺,三、船舶建造策略,船舶建造策略(Vessel Build Strategy)是议定设计、工程、物料管理、建造和试验的计划 建造前期准备船舶建造策略作为特有的计划工具，为了统一各变化的要素，船舶建造策略提供过去的从建造开始到结束的完整计划船舶建

24、造策略汲取结合设计和制造的知识和程序，使它们不断发展和更新，并把它们作为训练的工具，这对制定新的船舶建造策略是一个有效手段,2022/12/4,船舶建造工艺,船舶建造策略包含的主要目标,（1）鉴定新船（3）鉴定合同和管理目标（4）鉴定从船舶建造方针的出发点（5）根据新船的设计和建造情况，特别是参考其他正在进行的项目鉴定约束条件（6）确定上述约束中哪些必须首先克服一个部门的决策涉及到其他部门，因此各部门间的沟通和交流是非常关键的,2022/12/4,船舶建造工艺,研究船舶建造方针所确定的优选系列,对于处在系列中的船舶，把以下各响应用到船舶建造策略中去（1）建造方法概要 （2）工程分解（3）编码

25、（4）工作台（5）标准中间产品 （6）精度控制（7）船舶设计方法 （8）计划网络框架（9）船厂是即物质资源（10）人力资源,2022/12/4,船舶建造工艺,船舶建造策略包含的主要内容（1）,引言文件目标、船舶建造策略的特权、文件分法、概要船舶描述船舶概况、主要参数、主要特征和设备、与以前所建类似船舶比较既不同处、应用“规则”、入级和挂旗、船东要求药店、背景条件（船队、过去联系和竞争）合同概要合同签订期、生效期和交船期，支付，赔偿和罚金，弃船，图纸认可，建造检验，试验，质量设计和工程策略和范畴、关键图纸、制造要素、设计和工程计划、数据和模型、设计标准、功能空间数据、详细设计指导,2022/12

26、/4,船舶建造工艺,船舶建造策略包含的主要内容（2）,采购主要材料表、主要设备表、材料采购策略、采购计划、长周期设备采购计划生产设计设计策略、工程分解、节点计划、船体分段、船体分段舾装一体化分析、非标准中间产品、制造场地及水下条件、分段焊接计划、机舱舾装策略、上层建筑舾装策略、货舱和其他舱室舾装、涂装策略、子合同要求、生产率、临时的辅助服务精度控制和管理计划系统标准尺寸和容差、中间产品标准尺寸和容差、取样计划、特殊程序、工夹具、热收缩（余量利用、收缩容差）,2022/12/4,船舶建造工艺,船舶建造策略包含的主要内容（3）,试验和试航试验计划(策略、计划、预完成项目试验、预测量和干测量、管子预测量、单元设备测量)、密性试验、单元设备试验计划、管路试验计划、区域完整试验计划、试航测试主要项目 企业内部企业内部关系(设计、子合同)、训练、工程管理(船厂管理图表、委托人管理图表)质量控制综述，总体步骤、部门责任,