船体生产设计的主要内容

4.4.2　船体生产设计的主要内容

4.4.2.1　船体生产设计的事先准备

1）船体生产设计要领书的作用

船体生产设计的工作量大，从事设计的人员也多，要把设计工作划分成很多的部分以利设计的平行作业，这就需制订建造一艘船舶的统一设计准则，作为设计全面开展时共同遵守的准则，才能使船体生产设计有条不紊地进行。这个准则，通常称作船体生产设计要领书，建造方针则是它的重要依据。如果说生产设计的工作图是现场施工的依据，那么，设计要领书就是船体生产设计的工作依据。其作用可归纳为：

（1）预先协调。生产设计是一项综合性很强的设计工作，各专业必须进行预先协调。机装、船装、电装的预装项目与预装时机、系统的走向都与船体生产设计有着密切的关系。有时预装时机不同，船体分段划分也不同。例如机舱单元的预装时机，如果在机舱双层底船台（坞）吊装之后，在敞开状态下进行，则舷侧分段的水平接缝要高于机舱花铁板平面，才便于单元吊装后船体总装的继续进行。又如系统走向对船体结构贯穿预开孔的要求，可以是全部预开孔，也可以是部分预开孔。这些问题都要预先协调才能确定。

（2）确保全船工艺一致性。船体生产设计要领书所描述的全船工艺要领作为生产设计的依据，就可使船体工作图充分反映统一的工艺意图。

（3）确保新工艺、新技术推广应用。对于新工艺、新技术的推广均应根据船厂技术条件、设备条件以及经济性要求，通过可行性分析之后才能决定。推行生产设计可把新工艺、新技术推广计划纳入要领书中，从而通过船体生产设计反映在图纸上，以确保新工艺、新技术的推广和应用。

（4）确保辅助性作业的一致性。辅助性作业纳入设计是生产设计的特点之一，但辅助性作业的设计与结构设计不同，它只反映施工过程的需要，而非船体本身的需要。因此，它在详细设计图纸中是找不到依据的。只有在要领书中将辅助性作业的范围、部位以及结构细节预先确定，才能有统一的依据，并确保辅助作业的一致性。

（5）确保出图模式的一致性。出图模式如有改变或重新确定，必须在要领书中加以明确。因为出图模式在尚未成熟上升为标准之前，往往要在实践中不断改进。对于具体产品，适当修改出图模式是常会发生的，但不能各行其是，必须在要领书中预先提出修改要求，以实现图面的一致性。

2）船体生产设计要领书的内容

（1）分段划分。分段划分涉及因素很多，一个好的分段划分方案，必须是经过周密的综合分析才能确定，其内容包括分段的尺度、重量、类型、接头形式以及分段的装焊步骤等。

（2）建造方案。是指直至分段制作完毕的整个分段建造方案，大致包括：分段制作方案、部件组合要领、焊接要领等。

（3）精度管理方案。包括精度控制、控制变形措施、余量分布、余量切割时机、补偿量的加放等。

（4）辅助作业的确定。包括吊环、加强材、临时通道、工艺孔、安全设施以及脚手架安装等辅助作业。

（5）各专业的预装要求。主要指各专业对船体提出的预装要求，包括预装范围、预装状态、预开孔以及缓装、缓焊等要求。

（6）对设计工作的要求。包括出图模式、出图深度等。

3）对初步设计和详细设计的要求

船体生产设计与初步设计、详细设计的关系极为密切，它的设计依据是初步设计、详细设计，而生产设计的要求又必须渗透到这两个设计阶段中去。为此，作为船体生产设计的事先准备、在初步设计时，特别要提出船型必须满足结构工艺性的要求。如船体结构形式的选择、舯剖面的确定、梁拱与舷弧形式等均关系到施工方便性与钢材利用率指标。如果这些问题都能预先考虑，无疑对于以后开展生产设计是有利的，也是必要的；事实上，往往在确定总体设计时，上述内容都存在一个可供选择的范围，这样就为生产设计渗透到初步设计提供了可能性。

详细设计与生产设计间的关系更为密切，建造工艺往往与结构节点的工艺性有着极为密切的关系。比如搭接肘板虽然有其工艺好的一面，但不一定都好，处于低位建造时，搭接肘板就不利于施工。因此，要及早地根据建造方案的要求，从生产设计角度来考虑详细设计中的某些细节，才能选择施工时最合适的节点；此外，如详细设计中的板厚区域的确定，直接与分段划分有关，如果离开分段划分去确定板厚区域，很可能导致排板不合理，导致材料利用率下降。

4）船体生产设计与其他专业的协调内容

船体生产设计的事先准备还应做好与其他专业设计的协调。主要内容有：

（1）管子、风管和电缆的走向、开孔及贯通件。

（2）分段预舾装和单元组装的范围、方式、时机及吊装程序。

（3）主机、轴系和舵系安装对船体总装的要求。

（4）大型机电设备的吊装程序。

（5）主、辅机座，海底阀箱的布置。

（6）舱室、门窗布置的要求。

（7）涂装作业对建造程序的要求等。

4.4.2.2　工作图设绘

工作图是指示船体建造过程各作业阶段、工位描述“做什么”，作业对象“怎么做”，用于指导施工的图样。其主要内容有：

（1）确定施工对象制作时的放置状态，所需胎架、样板等。

（2）零件编码、零件的组合情况、组合顺序、接边要求。

（3）焊接方法、边缘加工、焊接规格、通焊孔、截漏孔以及缓焊要求。

（4）矫正时机、部位、方法与技术要求。

（5）马脚清理。

（6）构件上管孔的预开，梯子、放水塞、人孔盖的预装等。

（7）零件加工路线。

（8）分段制作及检验的工作流程。

（9）有关技术标准规定的测量方法、精度要求。

（10）工时定额和材料定额。

（11）套料。

4.4.2.3　工程辅助性作业的设计

船体工程复杂，辅助性作业很多是施工过程中考虑工艺、安全上所需的作业。一般只发生在作业过程而不体现于产品本身。如起运作业、脚手架作业、安全设施作业及临时孔道作业等。如果对这些作业能在设计上周密考虑，将会大大缩短船体建造周期，提高生产效率。其主要内容有：

（1）永久性和临时性吊环的设计。

（2）永久性和临时性加强材的设计。

（3）临时扶手栏杆、梯子等的设计。

（4）永久性和临时性脚手架眼板的设计。

（5）船台（坞）吊装调整定位眼板及船台（坞）工装等辅助设施的设计。

4.4.2.4　管理图表的编制

船体生产设计除设绘工作图外，还需编制管理图表。其内容不单纯提供管理信息，同样也含其他信息，只不过工作图侧重于图的表达形式，而管理图表则侧重于图表的表达形式而已。在编制管理图表中，工作量最为集中的是零件明细表。编制管理图表应根据船厂实际生产技术条件和船体生产设计所采用的模式，有的图表如已在工作图中表达清楚，则不必再编制这方面图表。管理图表的主要内容有：

1）零件明细表

零件明细表与工作图是相互依存的。它是船体生产设计极为重要的组成部分，应清楚描述：

（1）零件名称、材料牌号与规格、种类、数量、重量等。推行零件编码后，零件名称则可用编码代之，并使之表达其组合要求。

（2）零件在船上所在位置。通过零件明细表编码及“左、中、右”表达。

（3）零件制作通过的工序，可用简单的字母表达。如A表示号料、切割，B表示号料、切割、辊弯，C表示号料、切割、辊弯、水火弯板等。

（4）工序、工位要执行的作业任务。

（5）零件流程的工序、工位的顺序及运送去向。

2）装配长度和焊接长度

装配长度是指部件装配、组合件装配、分段装配和船体总装的定位连接的长度。装配长度的多少，在一定程度上反映了装配工作量的大小。当然装配工作量还与下列因素有关：

（1）板材的形状，装配缝是直线、还是曲线。

（2）上道工序的加工精度或装焊质量。

（3）环境因素影响，指作业的工作环境。

（4）其他如辅助工作准备时间的长短等。

以上这些影响必须在严格执行工艺规程基础上，通过长期对实耗工时的统计与分析才能得出，并通过与正常状态的比较才能得出其影响系数。

装配长度的管理量统计，实际上是将装配缝的长度分别乘以影响系数就可得出装配换算长度。只有这样才能变成统一含义的物理量加以统计作为生产管理各类装配作业的依据。

焊接长度是指拼板、部件、组合件、分段制作和船体总装的焊接长度。为在一定程度上反映焊接工作量的大小和困难程度，有必要把焊接长度化为换算长度，这种换算是通过乘以系数得出。其影响因素也有多个，例如：

（1）钢板和型材的规格、厚度不同，焊接层数也不同。

（2）焊缝的焊接方法不同，采用手工焊，还是半自动焊、自动焊等。

（3）焊接方式不同，是平焊，还是立焊、仰焊、垂直焊。

（4）焊缝形式不同，是连续焊、间断焊、双面焊，还是单面焊。

（5）边缘处理形式不同，是无坡口、“V”型坡口、“U”型坡口、“X”型坡口，还是“K”型坡口。

（6）工作环境不同，是室内还是室外作业，敞开还是封闭作业，高空还是平地作业等。

（7）使用钢种的不同，焊接难度也不同。

上述这些影响因素也都是在严格执行工艺规程基础上长期统计回归才能得出影响系数。只有将不同工作状态的影响系数乘以该状态下的实际焊接长度，才能得出换算焊接长度。这种换算长度已包含了各种难度影响在内，以便统计及便于提供给各管理部门作依据。这种物理量的计算无疑是非常繁琐的，但只要重视数据统计、分析，用计算机技术进行处理是可以解决的。

目前，我国造船企业推行了生产设计，至今生产设计尚提供不了可靠、完整的工程管理物量，含装配长度、焊接长度，其中影响系数更缺乏统计与分析。

3）工时定额表

船体生产设计提供的工作图和管理图表已细化到工序、工位，理应根据其管理物量，如重量、长度、面积等提供相应的工时定额表。但如今我国推行生产设计还不能全部做到。工时定额表的编制尚保留工艺项目明细表的一些内容作为制订工时定额的依据。

4）分段钢材备料表

分段钢材备料表是产品开工前原材料准备的首要工作。乃是以分段为单位，将本分段中所有的板材和型材按板厚、牌号、规格的耗量分别统计汇总而编制的，作为车间领料和供应部门发料的依据。有了分段钢材备料表就可根据计划安排，各批号料用于哪些分段，所需各种材料的数量即可很快地算出。

分段钢材备料表的数据应力求准确，最好套料完成后编制，这样不仅材料定额准确，而且可以反馈给供应部门修改和补充订货资料。

5）分段重量、重心表

分段重量、重心表是以分段为单位，汇集各零部件的重量、重心位置计算得到的。它只考虑分段各零部件的理论重量，而不计及余量、减轻孔、临时加强材和临时吊环等重量。它的作用是：

（1）校核分段重量与车间或船台（坞）起吊能力是否相适应。

（2）提供分段重心坐标，以便进行吊装计算和确定起吊环的安装位置。

（3）为船台滑道、船坞墩木的布置提供重量分布依据。

（4）校核和修正详细设计阶段提供的船体结构重量、重心数据和绘制沿船长分布的重量分布曲线。

6）外协、外购、铸锻件清册

对大、中型船舶来说，属于船体结构的铸锻件只有艏柱、艉柱、挂舵臂、人字架等，或特殊结构用螺栓、螺母、螺钉以及船体分段或部件装配时必须预装的舾装件，如滚装船或登陆艇的大门铰链、滑轮装置等。这些铸锻件、舾装件要确定外协或外购，然后分别编制清册，以便提前安排计划施工，以适应船体建造的生产进度。