7月17日上午，江苏省数字化造船软件开发工程中心揭牌仪式在镇江市金舟软件有限责任公司隆重举行。
仪式由镇江市发展与改革委员会副主任谈沁磊主持，江苏科技大学校长王自力、镇江市发展与改革委员会党组书记、主任尹名年共同为该中心揭牌。出席仪式的还有：教育部科技发展中心副主任周静、中国船舶重工集团公司总工程师方书甲、江苏科技大学副校长葛世伦、船舶行业代表、南京大学、天津大学、重庆大学、合肥工业大学等高校教授。
据介绍，江苏省数字化造船软件开发工程中心是经江苏省发展与改革委员会批准，依托镇江市金舟软件有限责任公司，联合江苏科技大学优势资源，将中心建成数字化造船软件研发及应用的平台，共同推进我国造船管理技术及其产业的发展。

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1、 生产计划
现在造船厂普遍采用分段建造法造船。由于以前是在船台上使用一台吊机将外板和龙筋等一个一个地组装起来，现在则是在地面上由大型吊机将组装结束的分段搭载 起来，船台周期明显缩短。分段建造法的采用带来了搭载吊机的大型化，分段组立工场的出现，和因地面与船台工程分离引起的零部件管理的详细化。

1..1 分段分割的研讨

分段分割（BLOCK DIVISION PLANNING），是对设计结束的船（或是设计中的船）按照该工场的设备能力和生产思想划分成制作单位的分段的作业。 由于分段划分的好与坏，对船体和舾装，所有作业工种的效率、品质、安全有较大的影响，所以这项工作非常重要。因此，研讨的项目非常之多，各项目互相制约。 分段分割由于受各船厂的设备和传统工作方法限制而各异，一般按照以下项目进行研讨：
① 分段的尺寸和重量应控制在工场设备能力以内进行划分。重量要考虑舾装品、脚手架的重量。
② 外包分段的话要考虑外包工场的设备能力
③ 考虑各种作业姿势，尽可能的采用向下的姿势进行焊接。
④ 减少搭载工作中的高空作业和脚手作业。
⑤ 搬运和翻身时，为了减少大的变形，分割时尽可能保持分段自身的刚性
⑥ 分割尽可能保证分段的精度
⑦ 分段的形状较易保持船型。
⑧ 分段的分割能保持搭载时的稳定性。
⑨ 分割应使舱柜和货舱能尽早完工
⑩ 分割时要综合考虑预舾装和单元舾装
以上项目必须考虑所有的工种。
而且，最初分段分割时只能根据过去的经验推测尚未决定的设计信息和舾装品信息进行分割，这也是需要熟练和经验的工作。分段分割结束后需要决定在坞内的搭载 顺序。搭载顺序由于分段的展开方式和坞内的建造方式不同而各异。一般来讲，作为搭载起点的分段选择机舱前的分段。原因是，船体结构中机舱和船艉部的结构复 杂，主机、辅机、管路等舾装工事量较多，以及因为有水密舱壁位置较易决定，和船型形状较易保持等因素。决定分段搭载和搭载顺序的同时作成搭载预定表。还要 决定在起工到进水之间分段按照什么样的进度进行搭载。此时，应考虑以下事项：
①确保建造线表中设定的建造工期
②由船体、舾装、油漆、脚手架等数个工程之间的关系决定轴心确定、 主机搭载、进水等主要工程节点
③考虑搭载吊机的作业负荷
④确定分段的位置，考虑安装、焊接、舾装品搭载等问题，保持适当的搭载间隔
1..2 日程计划的研讨
计划日程的目的是，统一制定各工程间的网络联系、各工程工事量的平均化。工程之间的网络联系不能统一制定的话，分段滞留时间会增加。工事量的不平均会导致 作业不能按照计划顺利进行。但分段滞留时间最短化和工事量的最平均化会使日程计划人员无法工作。一般管理量使用焊接长度、重量和部材数。管理量用单位时间 内完成的作业量作为标准工时，以达到日程平均化。日程计划以搭载日程为基础，按照预合拢日程、大组立日程、小组立日程，加工日程，钢材采购日程顺序倒推作 成。由于钢厂的钢板制作日数的关系，钢材采购安排在加工前1.5~2月。这时必须决定全部工程的日期。预合拢日程是由搭载计划、分段舾装、油漆计划汇总以 后作成的。预合拢日程必须与搭载工程同期化。 这是因为预合拢分段巨大，不太好决定施工区域，到搭载时滞留的时间长且长期占用空间，搬运较困难等因素。大组立预定根据搭载计划、预合拢计划、分段舾装计 划、油漆计划作成。大组立定盘分流水线定盘和固定定盘，根据定盘不同预定的作成方法也不同。流水线定盘要考虑进行有效的周转。在流水线内的工程不能停滞， 尽可能让同一类型分段连续制作，作业量大的分段与作业量少的分段交替制作。固定定盘的话，要充分利用有限的定盘面积，减少人员配置数量的变动。小组立预定 基于大组立预定作成。小组立作业一般在通用定盘上进行。考虑作业量的负荷与到大组立的滞留时间，尽可能使预定平均化。小组立也采用流水线定盘的话，预定制 作方法与大组立一样。加工预定根据小组预定按照切割机的类别不同制作。
2、放样图
设计图表示的是最后的完工状态，对于如何制作不进行指示。在详细设计阶段设计的图纸中，融入制造信息的图纸，就是工作图（施工图）。根据作业顺序，注明分 段名、部材名、部材编号等。同时，以装配图为单位将所有需要的零部件以分段名、部材名为别进行汇总，形成部材表。部材表是非常重要的表格，在钢板切割时作 为部材制作的管理表来使用，还用于小组或大组中部材的集结；在放样作业中用作单位零件的注销表，也用于焊接长度、重量管理量的计算。施工图（工作图）一般 不将所有的部材表示出来，尺寸、形状也不准确。将部材一个一个地准确画出来的工作就是放样。放样作业一般有如下内容：
① 将性能设计中画出的船体线图放大、光顺，决定船型的最终形状。进行肋骨的嵌入，接缝、纵骨的连接。
② 将每个部材形状准确画出。船的前部和后部复杂的弯曲面也是用平板加工而成的。将弯曲面展开成平面也属于放样工作。
③为了便于施工，对模具、尺的制作要进行工作指示。弯曲加工时要用的靠模制作，也属于放样工作。
④绘制将已定义形状的部材如何一个一个地从钢板中切割出来的套料图。为了尽量减少钢材的使用量，将组立时间相同的部材集中在一起（一般以分段为单位），进行钢板的套料。该图作为钢板订购、NC切割机的数据来使用。
关于放样作业的系统化，很早以前就已经开始了。输入详细设计的图纸数据，输出详细图，设计光顺、外板的连接，绘制放样零件图、切割图。另外，还可以NC切割机、焊接机器人的动作数据的编制、焊接长度及分段重量等管理量的计算。
3、船体工事
船体工事主要指从钢材到货到进水为止的工事。一般分加工、小组、大组、搭载等4个阶段。
3.1 钢材到货
造船厂采购的钢板从钢铁厂用小型船运送。放置在钢材堆场已验收的钢板根据加工顺序进行堆放。此时，如果由于日程发生变更而导致加工顺序变化要调整钢板顺序时，应避免大量的钢板来回倒转。
3.2 加工开始
从钢材堆场搬入到内业车间的钢板用抛丸机除去表面的氧化皮，并涂上一层车间底漆。抛丸是用1~2毫米钢球抛打钢板。车间底漆是为了防止建造中钢板的腐蚀和 提高下一道油漆与钢板的密实性。在涂好车间底漆的钢板画上切断线和文字标记。画线分自动画线和手工画线，自动画线中最典型的是NC画线机。切断作业根据钢 板上连接好的部材形状决定切断机种类，这些工作基本上已机械化了。典型的有NC等离子切割机，与以前的气体切割相比具有速度快且变形小的优点。最近，使用 激光切割机的造船厂也出现了。切断作业量是由切割机的能力决定的，所以最近受增产体制的影响，出现了2班、甚至3班倒的造船厂。弯曲加工分冷加工和热加 工。冷加工是利用油压机或弯辊机使钢板产生塑性变形。舭部外板的R弯曲和？？？？的弯曲热加工是交替使用火焰加热器加热和水管冷却使所加工的面达到弯曲要 求的作业。船体前后漂亮的外板弯曲形状就是这样制造出来的。这也是被称为经验产业的造船业中最依赖于作业人员诀窍的一项工作。
3.3 分段组立
分段组立分为小组立、大组立、预合拢。小组立、大组立在车间内进行，预合拢一般在坞侧的露天定盘上进行。小组立是将小部材配置在PANEL等构造比较简单 的结构上。重量一般在40吨左右。由于有较多的下向焊接可以大范围的使用简易自动焊接设备，且开放区域多作业条件好，所以作业效率较高。根据部材的构造、 大孝形状，可以使作业场所专业化。大组立是一艘船中占作业时间比例最大的，对建造成本影响较大的作业。因此，组立作业是一个特别需要推进机械化、自动化的 阶段。大组立的分段中，平面分段与曲面分段区别很大。平面分段是构成船体中央大部分平行部位的分段。工作方法有预装龙筋法、框组法、单板法等，需要根据造 船厂的作业方针选择。但无论什么方法，均要推行板缝焊接机，角焊接机，焊接机器人等自动化、联合化的设备。曲面部分主要是构成船体艏艉的分段。一般在装有 根据船体分段弯曲的形状的伸缩柱的固定定盘上组装。每一个曲面分段的形状都不同，而且复杂，比平面分段推行自动化困难。但是，可以通过使用弯曲外板自动焊 机、支撑杆用数控方式自动调整高度。预合拢是将大组立分段在坞侧的定盘上合拢，是更大的分段搭载作业。预合拢一般在车间外面进行，也有造船厂在坞侧建活动 房屋以改善作业环境的。分段组立焊接时产生热量会使部材发生热变形。这称之为翘曲。翘曲使部材之间的结合精度变差，破坏上层建筑和外板的美观。矫正翘曲可 以使用加压塑性变形或利用热变形的方法来消除。塑性变形可以使用加压或辊子，热变形用加热与水冷使部材热收缩来去除翘曲。由于热变形使仅用割枪和水管，比 较简单，从加工到坞内都可以使用。但是，如果不能很好的加热的话翘曲不但没有消除，会使加热过分的部材收缩过度，也会引起其他部分的翘曲。加热的顺序、加 热的地方、加热的量都需要作业者的诀窍。
3.4 搭载
大组立和预合拢结束的分段使用大型吊机吊装至坞内固定位置称为搭载。第一个分段搭载称为铺龙骨。一般船东参加铺龙骨仪式。铺龙骨时需要支付第二笔进度款。 坞内的船体作业以定位、安装、焊接为主。定位就是决定分段搭载时的位置，使船型按照正确的方法建造。根据定位会发生较大的错位、间隙，会带来后续大量的修 正工作。应在保证船型的基础上，尽可能减小修正作业量，定位需要作业者的手段高明。安装是将定位结束分段的错位、间隙修正达到能焊接程度的工作。焊接是将 安装好的分段按照即定的焊接顺序、焊接方法进行焊接。焊接顺序、焊接方法的决定需要根据钢板的种类和减小残留应力来决定。坞内作业的自动化成为焊接工作的 中心，外板的立向对接焊机，双层底、上甲板的单面自动焊机都是经常用到的。而且大范围的采用高空作业车可以减少脚手架板。
3.5 进水
船体从船台或者坞内进入海或江水中称为进水。船台进水是指在进水台上的船体利用船台的倾斜一下子滑到水中的过程。由于是在很短的时间内移动至水中，船体本 身的负载变化很大需要事前作周密的计划。一般大型船舶在坞内建造，在坞内进水。坞内进水是将海水、江水注入到坞内使船体浮起。当坞内水位与潮水等高时打开 坞门，将船体拖出。船体如不能水平浮起的话，与坞底接触的一部分船体将集中承受船体重量，这部分就有受损的可能。因此，需要对压载舱或货舱注入压载水调整 进水重量。通常，船东参加进水仪式，这时支付第三笔进度款。进水后，拖出的船靠在码头，舾装作业替代船体作业成为主要作业。
4、 舾装作业

4.1 舾装作业的分类

舾装作业按照工种分三类，船体舾装、机舱舾装、电器舾装，工程上分预舾装、船内舾装。船体舾装指除机舱、电气方面主要指除机舱以外全部安装作业。包含舵 机、系泊装置、装卸货装置、灭火、救生装置、交通装置、各种管路、通风管道。货船的装卸货装置、舱口盖工事，油轮的货油管路、加热管路的配管工事都较多。 居住区的舾装包含在船体舾装作业中。居住舾装指船舶运行所必须的通信装置、航海仪器以外，船员生活必须的设备如食堂、冷藏库、床、浴室等工事的施工。机舱 舾装主要指主机、透平机、锅炉、螺旋桨、发电机、泵等机器的安装工事和各种机器连接的仪表配管工事作业。LNG船等的工期较长，内部需要充分注意防锈。电 气舾装指船舶全体的电气配线，电气机器的安装作业。还包含照明、雷达、通信设备等，以及装卸货控制、运行自动化方面的系统连接机器。

4.2 预舾装

预舾装分为分段舾装和单元舾装。分段舾装是指与船体作业平行对在地面上的分段安装舾装品的作业。无论是小组、大组或是坞侧，尽可能将舾装品的配材和安装安 排在便利的阶段。但是由于按照安装阶段配送途径多，舾装品的采购和作业指示困难。因此，需要出一品图和安装图。安装图添附有管理表，依据管理表将舾装品配 齐，并运送至进行分段舾装的场所。分段舾装量多的场所是机舱的二重底、油轮泵房的分段，作为舾装品管子较多。进行分段舾装使作业场所从搭载后的船内移至地 面，部品的配材变得容易，且向下的作业姿势变多。这样使得效率得到提高、工期得以缩短。而且在船上的高空作业变为地面上的低空作业，在安全上有好处。单元 舾装是将数个舾装品在地面上组装起来安装到船体或分段上。这样的单元既可以在坞内搭载到船体上，也可以作为分段舾装的一部分组装起来。一般单元在专用的定 盘或工场制作。单元的种类有，将泵等辅机与管子、阀门组装起来的辅机单元；管子与阀门组装起来的管子单元。主要进行单元舾装的有舾装品多的机舱二重底，油 轮上甲板的货油管子，泵房等。单元舾装与分段舾装同样，由于使船内作业陆地化，提高了效率、缩短了工期、安全性提高。居住区如前面提到的通信装置、航海仪 器、食堂设备、冷藏库、床、浴室等舾装品的种类繁多，作业量大。但由于居住区在机舱的上面，搭载必然较晚，工期急迫，作业量的平均化困难。所以在坞侧的定 盘上将居住区的5~6层预合拢形成大分段，在搭载前进行预舾装，以达到作业量平均化的目的。将居住区分段的合拢与舾装全部外包的也有。

4.3 船内舾装

船内舾装是在仍在坞内或下水后靠泊在码头上船上进行的舾装。船内舾装包括主机、螺旋桨、舵板的安装、预舾装管子在分段结合部位的合拢，以及其他装卸作业、 配线作业、木工作业、装潢作业等。近年来船内舾装按照区域舾装方式进行。这是按照在船上舾装品数量管理方便，作业量容易把握等观点，将船内划分成若干个区 域，以区域为进行作业的方法。以前是按照功能区别推进作业，如油管与海水管的作业者同时在一个区域，作业就会相互干涉。而区域作业是同一区域内由同一作业 组施工，效率得到了提高。

5、油漆

油漆分为搭载前分段油漆和搭载后区域油漆。不同的油漆施工状态会对航行以后锈蚀的产生有影响，对维护费用也有很大的关系。油漆是船东监造检查时最注意的一 个项目。分段油漆是对大组立和预合拢结束的分段在地面上进行油漆。首先分段进入油漆车间，对焊缝和底漆受到损伤的地方用喷砂进行表面处理，以去处表面的锈 蚀和污迹。这之后再油漆。区域油漆是对在地面上油漆结束的分段在坞内搭载并与邻近的分段焊接结束后，将焊接缝进行表面处理并油漆。区域油漆由于仅是对搭载 分段之间四周结合部位油漆，面积较校下水前必须完成外板的油漆，下水前油漆作业非常忙。船体焊接的完成日期和下水日期，更要考虑天气的好坏的同时进行作 业。

陶继东　谭家华

(上海交通大学船舶与海洋工程学院)

　　提　要　传统的造船模式提供的生产图纸将生产过程中所有的信息集中到一套图纸中, 造成了施工人员的读图工作量大并且管理信息不能和具体的工作对象结合。工位图描述了现代船舶的生产过程, 将生产组织、管理模式固化在图纸上, 是我国造船业实现转模的重要技术措施之一。

　　主题词　船体建造工艺　成组技术　工程图

1　前言

　　现代造船的特点是利用系统工程的观点, 应用成组技术原理, 建立从设计到生产的一整套生产作业体系。 它把船舶的制造策略和管理信息集成到各项先进的造船技术中, 实现物资流、信息流的有序流动, 并且使员工的生产积极性得到极大的发挥。在技术层面上, 这一套先进的生产方法需要设计、生产和管理软件的支持。T P IBON 软件就提供了从建模到获取生产组织信息的一系列功能, 从而可以作为实现先进船舶制造方案的平台。在现阶段, 从传统生产模式向现代生产模式转变的过程中, 工位图可以体现和推动这种转变。

2　软件和生产特征分析

现代船体生产对组织划分的要求和 TR IBON的特性是一致的。 船体可以划分为船体—分段—组件—部件—零件几个层次。其中, 组件和部件的装配是组装的主要中间过程。在货舱区分段, 船体的部件包括拼板部件、T形部件、加强腹板部件、加强肘板部件、箱体部件; 组件包括平面板架、槽形舱壁、曲面板架。与此对应, 在 tribon 中可进行分段 (block)划分, 在分段中建立板架 (panel) , 它相当于组件或者部件, 是建模的基本单位。

分段部组件成组分类:

组件类型: 板架平面、槽形舱壁、板架曲面、桁材腹板、框架线型、基座面板。

部件类型: 板列平面、面板平面、腹板型线、腹板平面、肘板平面、剖面型线、多面体箱体。

在实际生产中, 部件和组件根据其工艺特征, 根据成组技术原理, 可以选择相近或相同的加工方法。例如拼板部件、加强腹板部件和平面板架组件都可以配备自动化程序较高的高效焊接设备; T形部件和加强肘板部件数量多, 也应组织高效生产。有局部相似的部组件在同一制作区进行生产, 这样提高了效率。

部组件成组生产的工位配置见图 1。

从零件的成形加工到中间的部组件组装, 再到分段的建造流程见图 2。

将分段中间产品进行分解的目的之一, 是便于船体生产设计者直接赋予生产加工信息, 另一方面,便于管理部门的生产进度的制定和各项工作量的统计分析。

tribon软件的基础工作是建模, 通过板架建立模型, 输入模型的几何尺寸、焊接信息、材质和精度控制信息等, 形成包含大量船舶建造生产数据的电子样船。在此基础上进行零件、部件、组件的组织划分。由于 tribon提供了装配树 (assembly) 的功能, 船体和舾装部分在全船背景下进行划分, 分为分段—组件—部件—零件这些级别。在最底层的零件级别向部件、组件、分段这些级别的装配过程中形成装配节点。装配节点的属性中可以赋予时间、生产场所、建造策略和估计重心这些信息, 并且统计出重量、焊缝长度等重要的数据。 由于有全面的生产信息, 这就允许设计人员在设计阶段就可以掌握生产进度, 实现软件环境下的造船。

实际生产中, 内场完成零件的加工后, 成形加工的板材、型材和肘板被送到零件集配中心, 通过分拣, 输送到不同的加工工位, 实现零件向不同部组件装配工位的分流。分流过程的关键是具有一套含有零件装配信息的编码系统。 编码中需要提供零件在分拣时的流向信息, 即集配信息。 TRIBON系统对单个零件提供了位置号 (pos number) 属性, 可以利用该属性唯一指定单个零件, 位置号的编码中加入零件的分流信息的码位, 这在统计材料清单时十分重要。

要进行上述的不同的部组件的装配, 在现阶段有效的方案是通过 TRIBON按照工位生成图纸和该工位使用的材料清单。

3　工位图

图纸是指车间装配图纸, 包括部件、组件装配图和分段装配图以及零件表。 在图纸中包含了装配的顺序、焊接方法、焊接规格、流向等信息。特别是流向信息, 流向不只是表明产品在工位间的转移, 还包含生产序列在时间上的前后相继的信息。在组织生产时, 通过管理软件对 TRIBON统计出的工作量信息进行处理, 可以得出各个工位产品生产用时和产品流出的时间。这些信息在图纸上反映出来, 就能保证整个生产有序地进行。

部组件加工图纸中包含工位信息和加工时间信息, 这样图纸既可以编成图册使用, 满足现阶段生产管理的要求, 又可以按照工位划分, 按加工时序使用, 提高该工位的生产效率。

由于部件通常是一些模型分解的小组合件 (如T 形材、T 形连接件、纵桁、强横梁、强肋骨、小尺寸的板件和加强件) , 通常仅需少量的焊接工作, 一般在内场加工, 所以部件装配图纸的信息量较少, 一般采用一个部件一张图纸。 有的部件是组件生产的一个阶段, 比如拼板工位的板列拼接。

部件图面内容包括部件立体图、剖视平面图和零件表。以分段为集配单位装订成册, 使用时按照加工时序分发到各个工位使用。

图 3 是一张部件加工图。 图纸标注了组成部件的零件名称、装配尺寸、焊接规格、焊接长度、重量、施工场所、完工去向和零件表。

图 4 是拼板工位的拼板图。 图纸标注了板材零件名称、拼板顺序、焊接方式以及检验尺寸等信息。

组件装配是分段装配的前一制造级, 分段装配、材安装图、焊接顺序、位置、焊接长度平面板架的基准组件包含在船舶建造主流程内。在曲形桁材、框架组装、平面板架、槽形构件、曲面板架这些工位都有组件装配的工作。组件的装配, 例如平面组件和曲面组件的装配是一个系列过程, 由于信息较多并且考虑到工人读图的方便, 出图时采取分步出图的方式。

根据中间产品制造过程分解结果, 本制造级将开始船舶舾装件的安装。图纸根据组件安装工序由多张装配图组成, 其中包括船体板架装配焊接、管件安装、铁舾件安装、吊码装焊、临时支撑等内容。

图面内容包括组件立体图、剖视平面图、装配尺寸、检验尺寸、焊接规格、零件表、组装信息 (焊接长度、重量、施工场地和产品流向)。 具体图纸有拼板图、划线图、开孔图、组件组装图等 (见表 1)。组装图见图 5。

在分段建造阶段, 将组件级中间产品进一步组合形成更完整的分段级中间产品, 完善管件、内外舾装件的安装, 最后完成涂装。该图册根据分段组装流程由多张装配图装订成册。其中包括分段组装流程、装配焊接信息、分段级的管件安装、内外舾装安装、临时支撑等。

图纸内容包括分段组装顺序立体图、安装剖视平面图、装配尺寸、检验尺寸、焊接规格、零件表、组图名分段组装信息 (焊接长度、重量、施工场地和产品流向) (见表 2、图 6)。

4　结束语

上述工位图主要是船体部分的工位生产图纸,在组件和分段的建造中, 还必须包括舾装和船体的一体化生产。从传统的生产图纸到面向工位出图, 不仅是出图方式的变化, 更重要的是将信息技术和传统产业结合起来。由依靠人工从复杂的生产图纸获取信息, 到信息的定向发送和有序流动, 提高了效率, 减轻了现场施工人员的负担, 再加上设计人员对生产的全面控制, 许多生产问题在设计阶段就可以解决。 但是, 我们必须看到, 通过图纸实现现代造船只是第一步, 要将信息化和造船产业结合还有许多问题需要解决。