海事公务与海工科技

本人简要说明一下船舶建造流程，水平有限，如有疏漏之处，请谅解并予以指正。文章中的图片部分来自网络，感谢各位提供图片的网友，例如猫版、梅干、好孩子、AMAN等等，如有侵权请告知。来自纪录片截图仅用于说明所用，由于拍摄时间的问题，不代表该船厂目前的技术水平，如有侵权，请告知。还有部分图片来自于相关企业的官网，如有侵权，请告知。 船舶建造流程任何一种产品都有其自身的生产模式，比如汽车的流水线生产，飞机的脉动式生产线，然而船舶生产具有其独特的特点：生产的批量为小到中等，零部件的加工过程相似但几何形状和尺寸不同，这就决定其生产模式的特殊性。所谓现代造船模式，就是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。现代造船模式发源于二战中的美国，20世纪70年代成型于日本，并于80年代被美国总结，形成了现代造船模式。我国于90年代初期引进了该项理论，开始在各个船厂进行实践，不过直到今天，各个船厂依然在转变造船模式，有资格说自己实现了现代造船模式的船厂少之又少，在各项指标上与日韩依然有差距。在说船舶的建造流程之前先简要的说一下船舶设计流程。船舶设计工作分为三个阶段——初步设计、详细设计、生产设计。初步设计：是解决“造什么船”的第一个阶段。初步设计是对船舶总体性能和主要技术指标、动力装置、各种系统进行设计，并通过理论计算和必要的实验来确定船舶的主要参数、结构形式和主要设备选型等重大技术问题。一般有三种情况要求设计部门进行初步设计。1船舶技术任务书：相关部门下达的指令性任务，说明船舶的用途、航区、吨位航速等设计要求。2意向书及技术附件，指在船舶市场中船东提出的订货意向，不受法律约束。它通常表明船东对船舶的各项要求和询问造价。3造船合同及附件，在经过投标和商务技术洽谈后决定签订合同。因此，在初步设计阶段，可根据具体情况可插入方案设计、报价设计和合同设计。方案设计是将任务书的要求转变成船体和轮机的设计参数，主要是进行可行性研究，决定船舶的总体性能，满足要求的航线、航速、舱容和排水量等，并据此估算出造价。报价设计则不需要做可行性研究，通常是根据船东的要求，参照已有的母型船来决定新建造船舶的造价，并提供技术规格书和总布置图以及提出主要设备厂商表。合同设计要求确定设计参数、设备选型、建造原则、入级标准，并进行一系列计算和设绘工作，为签订建造合同提供必要的文件，包括说明书（包括船体、轮机、电气），主要图纸和计算书（型线图、总布置图、舯剖面图、机舱布置图等等）以及主要设备厂商表等。初步设计的具体成果有，为签订合同的谈判提供技术文件；提供主要设备选型清单；主要设备厂商表；为详细设计提供必要的技术文件和图纸。初步设计的技术文件和图纸应送交船级社和船东审阅，经认可才能开展下一阶段的设计工作。目前国内的主流船型已可以自主设计，但部分船型的初步设计依然来源于国外，例如新型破冰船，5万吨半潜船等等。据我所知大连船舶重工某次建造新产品时购买国外的初步设计花了2000万美元。海洋工程的设计大部分来自国外。但也要看到国内消化吸收的速度也是很快的(在2013年上海海事展上，中国船舶及海洋工程设计研究院透露了他们研发设计了自动化水平全球领先的新型5万吨级半潜船。目前，该院已完成该型船的基本设计，完成了耐波性和风阻试验等，正在进行详细设计。新型5万吨级半潜船总长228米，型宽43米，型深13.5米，设计吃水10.3米，半潜吃水27米，设计航速达15节，具有很好的经济性，航行时阻力小，节油效果好，采用DP2定位动力系统。) 。也有的国内企业收购国外的设计公司以此来促进设计能力的提高。中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司(简称中集集团)2013年12月13日向此间媒体透露，该集团12日顺利完成与瑞典BASSOETECHNOLOGYAB公司(下称BTAB)的股权交割，成功收购BTAB公司90%的股权。BTAB公司是一家海洋工程设计公司,在各类半潜式平台、钻井船的前端概念、基础设计方面有丰富的经验。

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2014-2-3 20:49 上传

现代重工的拖曳水池进行船模试验，船模试验是初步设计的重要内容，船模试验使用的水池的地位与风洞相当，国内的水池主要分布在各个总体或水动力研究所（701、708、702等）和大学（哈尔滨工程大学等）中，造船厂（不是集团公司）基本没有。
详细设计：在初步设计基础上，通过对各个具体技术专业项目进行系统原理设计计算，绘制关键图纸，解决设计中的基本和关键技术问题，最终确定船舶全部技术性能、船体结构、重要材料、设备选型和订货要求等，提供船级社规定送审的图纸和技术文件（不含完工文件）：及各项技术要求和标准。详细设计是根据造船合同确认的初步设计及修改意见书进行的。其基本内容是提供船级社规定送审的图纸和技术文件（不含完工文件）；提供造船合同中规定送船东认可的图纸和技术文件（不含生产设计内容）；提供船厂订货所需的材料，设备清单；为生产设计提供所需的图纸，技术文件和数据。详细设计的主要图纸和技术文件需要船东、船检（船级社）审查认可方能开展后续的生产设计工作。然而事实上为了尽早交船，在审查未完成前船舶已经开工，生产设计承受着施工供图需求的压力，由于准备不充分，在按未审查的详细设计图纸施工情况下容易出现差错。在国内大多数的初步设计和详细设计是由设计院完成的，主要的设计单位有：（1）中船重工和中船工业下属研究所包括701、708、上海船舶设计院，广州船舶设计院等等，国内的主要军舰、公务船基本上是他们设计的；（2）一些高校，比方说哈尔滨工程大学，上海交通大学等学校也具有一定的设计力量；（3）一些设计公司，比方说上海佳豪；（4）船厂的技术中心，部分船厂的技术中心有较强的船型开发能力，在已有的船型上进行改进，例如大连船舶重工船研所、沪东的技术中心。708的网址http://maric.cssc.net.cn/component_general_situation/index.php?typeid=2生产设计：解决“怎么样造船”的问题，主要内容包括建造方案的决定、建造方针书的编制和施工要领的编制，也包括在详细设计送审图完成基础上，按工艺阶段、施工区域和组装单元，绘制记入各种工艺技术指示和各种管理数据的工作图、管理表以及提供生产信息文件。主要的船体生产设计图纸包括：分段结构图、零件表、材料清单、套料册、切割指令。生产设计要将设计、工艺、管理有机的融为一体；将船、机、电等工作有效的结合起来，使他们的施工项目实现良好的协调。生产设计基本上由船厂自己完成。与其他行业一样，船舶建造中也有常见的计算机辅助应用。除了最基础的autoCAD软件，目前船舶建造中常用的设计软件有：（1）TRIBON软件是由瑞典KCS(Kockums ComputerSystem AB)公司（该公司2004年被AVEVA 公司兼并）研发的1款辅助船舶设计和建造的计算机软件集成系统，集CAD/CAM/MIS于一体，在造船业中有着广泛的用户。软件包括船体设计、舾装设计、系统管理三大部分，船体设计包括线型光顺、船体平面模、船体曲面模、性能计算、零件分离、数控套料、生成切割指令等模块。。对于国内的船厂来说，该软件存在数据开放性不够，数据库系统自成一套与常用数据库缺少接口，二次开发较为困难等等缺点。TRIBON软件的建模效果：

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2014-2-3 20:53 上传

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2014-2-3 20:53 上传

（2）NAPA软件。NAPA软件是由芬兰NAPA公司开发的国际著名的三维设计的大型船舶CAD软件。NAPA软件是在20世纪90年代初期、中期、末期分别进入日本、韩国和中国。（2）NAPA软件。NAPA软件是由芬兰NAPA公司开发的国际著名的三维设计的大型船舶CAD软件。NAPA软件是在20世纪90年代初期、中期、末期分别进入日本、韩国和中国。整个NAPA软件由27个模块组成。NAPA软件主要用于船舶初步设计和基本设计，特别擅长处理船舶设计早期阶段所必须的众多设计变量祸和及不可避免的大量设计更改和多方案对比。NAPA软件也可以用来进行各种船舶性能计算并生成完工文件。利用NAPA软件生成的三维船型，可以在船舶设计全过程中使用。作为一种成熟、先进的专业软件，NAPA具有以下特点:普遍适用于各种类型船舶设计;灵活多样的输人输出格式;具有直观友好的三维图形用户界面;既可以用于船舶初步设计，也可以生成完工文件;对于电脑软、硬件环境的宽泛适用性;开放式的平台系统，具有强大的二次开发手段，并提供众多与其他软件的接口;为全球权威海事管理机构和船级社认可和采用。诸如ABS, BV，DNV, GL，HRS，LR, RINA等均使用NAPA软件;具有完备的客户技术支持体系，并定期举办专门培训;每年提供两次版本升级。NAPA软件是提高船舶设计综合能力的良好平台1)NAPA软件具有全新的三维设计思想，可用于船体曲面造型设计而直接产生型线；2）NAPA软件可以进行总布置设计、分舱及舱容计算、各种性能计算分析、结构设计与分析；3）NAPA形成了计算机辅助船舶设计、制造、分析计算的完整体系。4） NAPA可以将流体、结构、设计、制造等学科有机地结合起来。5）NAPA软件是众多软件的纽带。（3）CADDS5。CADDS5是PTC公司推出的针对船舶、航空、航天的CAD/CAM软件。包括船体、管系、电力、空调等几大模块，可以和NAPA以及TRIBON兼容。CADDS5建模效果。

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2014-2-3 20:55 上传

（4）CATIA软件。法国达索公司的产品。目前在航空领域应用广泛。CATIA 为造船工业提供了优秀的解决方案，包括专门的船体产品和船载设备、机械解决方案。诺思罗普·格鲁曼公司已经将CATIA 应用到福特级航母的设计中。中国广州的文冲船厂也对CATIA 进行了成功地应用，使用CATIA 进行三维设计，取代了传统的二维设计。（5）FORAN软件。FORAN软件由西班牙SENER集团开发，该公司以船舶设计起家，已有50年的历史，具有40多年的造船CAD软件开发和应用经验。目前在进行软件开发和应用的同时，仍然承接船舶设计项目。FORAN软件是世界上应用最为广泛的大型造船专业软件之一，全球用户包括了120家以上的设计公司和造船厂。（6）SB3DS。上海船舶工艺研究所开发。 SB3DS系统包括船体和舾装两大部分.船体部分包括型线处理、结构线生成、外板展开、零件生成、套料、加工计算及船体快速背景生成等模块;舾装部分包括管系三维建模与数据处理、管支架三维设计、风管三维建模与数据处理(包括方风管与螺旋风管)、电缆生产设计、设备三维建模与布置和铁舾装三维设计等模块.同时可以针对船厂的生产与设计习惯进行定制开发,便于设计与生产人员迅速熟悉掌握.可安排人员上门安装与培训,一年内免费版本升级和技术支持.     SB3DS系统利用标准的商用数据库进行数据管理,提高了数据的安全性和一致性.数据库结构提供给用户最大的开放性和灵活性.数据库中包含了全部的模型数据,即使三维图形文件损坏或丢失,也能重新生成模块.数据库中包含的中间统计数据方便用户再次进行"个性化"的数据分类汇总,并与其他管理信息系统能够进行无缝连接.数据库中已包含各类标准库,提供内容丰富的附件库、阀件库、舾装件库和三维图形小样,大大简化了用户的基础工作.     SB3DS系统强大的后处理功能使二维出图和生产设计报表生成变得方便、快捷,他提供了与TRIBON、CADDS5体统的多项接口,是大船厂CAD/CAM应用的必要补充。SB3DS的建模效果。

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2014-2-3 20:58 上传

还有很多软件，不一一介绍了。造船计算机辅助制造（CIMS）是以自动化技术、信息技术和造船技术为基础，通过计算机及其软件，将造船订货、船型试验、船舶设计、船舶建造、造船管理和交船后服务等造船厂全部生产活动所需的各种分散的自动化单元技术有机地集成起来，形成总体高效益、高柔性的智能制造系统。数字化造船以信息化、数字化为核心，以虚拟技术、仿真技术、网络协同技术为手段，建立产品、资源和流程的数字模型为基础，实现信息流、物流、价值流高效准确运行，从而对船舶的开发、设计、制造、管理、经营和决策活动实现全过程、全系统的最优控制，使企业获取最大的经济效益和社会效益。实现“数字化造船”是当今世界造船业的发展方向。从目前的情况看，计算机辅助制造和数字化造船发展较快，从相关资料来看（http://lt.cjdby.net/thread-1755349-1-1.html），欧美在大型水面舰艇的建造过程中已开始逐步实现数字化造船。但对国内船企来说，所用的软件大多为国外产品，很难进行二次开发，国内的软件开发企业基本不涉足此领域，只有船舶系统内部研发了的软件，但与国外软件相比还存在种种不足，对各个设计建造相关过程的集成能力差，目前国内的造船的数字化进程任重道远。生产设计可参见http://www.docin.com/p-295026251.html以及作者上传的其他文件 船舶建造方案，就是根据产品的特点和制造要求（批量、交货期和技术要求等），结合船厂生产条件制订的建造产品的基本方案。它是进行生产设计、编制生产计划和组织施工的指导方针。船舶建造方案一般包括:船体建造阶段的具体划分；分（总）段的制造方法；部件和组合件的制作方式；船舶在船台上的建造方法；船舶舾装的阶段（分段舾装、单元舾装、船台舾装和码头舾装）和内容的划分，以及应采取的各项技术组织措施。船舶主尺度和船型特点对船舶建造方案有重大影响:当船舶平行中体较长时，选择方案应以优化平面分段制造工艺和分配其装焊场地为核心；当平行中体短时，建造方案应以优化曲面分段和立体分段的制造工艺和分配其装焊场地为核心。产品批量的影响:批量大，可以增加胎架等专用工艺装备，采用能改善施工条件和提高生产效率的分段制造方法；批量小，尽量减少胎架等专用工艺装备的数量，减少辅助材料和工时消耗。船台起重能力影响船台装配方式的选择，影响到能否采用上层建筑整体吊装和主机舾装单元整体吊装等先进工艺；船体装焊车间的起重能力对分段制造方法和场地分配影响比较大；船台类型影响船台装配方式的选择；分段装焊场地面积充裕时，应组织多工位的生产线，并设立专门的舾装工位，协调分段装焊作业和舾装作业。 建造方针书的主要内容包括：1、合同概要（建造数量，工程编号，船东，入级、合同签订时间，合同交船日期）。2、船舶主要技术参数（船型、主尺度要素、船级、港籍、船旗国、所采用的规范、规则和公约、主要装船设备）3建造目标及要求（主要建造节点、建造技术指标、上船台分段储备情况）4分段划分（分段划分原则、分段要素、分段阶段实施项目）5搭载方案（中组方案、搭载方案及搭载顺序、船台搭载各阶段实施项目）6下水7精度管理方案8密试方案9舾装策划（原则、分段舾装）10涂装策划（涂装原则、跟踪补涂、涂层保护原则）11分段建造总体策划12个部门方针等等。 船舶建造计划。船舶建造计划是船厂对生产实行进度控制的主要依据，是造船生产管理的主要组成部分。船厂的计划可分为建造计划线表、大日程计划、中日程计划、小日程计划。建造计划线表是在签订合同阶段，确定建造方案和测算船厂负荷之后，所编制的日程总计划表。它只反映开工、上船台、下水、和交船等主要节点（包括合同节点、计划节点与实际节点），可作为其他计划的编制依据，一般来说船厂的建造计划线表会把所有的产品都规划入内，按年来编制，因此基本可以依据船厂的线表来确定船厂的经营情况。比如说一家造船厂宣称自己的订单可以排到后年，说明经营情况良好，如果说可以排到明年，说明接单要努力了，如果到今年，这家船厂的经营情况很差了。大日程计划可以理解为产品设计、开工到交船的主要节点日期，反映材料、主要设备和外购外协件等交货期的节点等等，他是各职能部门编制计划和实行工程控制的主要依据。中日程计划是全船详细日程计划表小日程计划指的是月度作业日程计划表和周作业日程计划表具体的建造过程中的计划可以按工序细分为设备纳期计划、下料加工计划、部件装配计划、分段制作计划、分段预舾装计划、船台搭载计划等等。船舶建造计划的执行中会出现很多不确定的因素，例如（1）劳动力。目前国内的人力成本在不断升高，而且船厂的工作环境差，条件艰苦，劳动力的缺口问题不断凸显。最显而易见的就是春节前后船厂的产品建造进度是几乎停滞不前的。（2）天气。目前国内的船厂大多数没有实现全封闭的车间和船台船坞，一旦下雨，很多工作无法开展，对于南方来说，梅雨季节的影响很大。夏天的气温较高，也会影响施工进度，所以对南方的船厂来说10月和11月是造船的黄金时间。（3）事故，论坛里最熟悉的就是沪东的两次龙门吊倒塌。（4）设备纳期。在前几年造船行业火爆的时候，由于配套企业产能跟不上，导致重要设备经常晚到，有时主机晚到，船厂不得不先完成船台合拢，再在甲板上开工艺孔把主机吊进去。当然，由于某些重要设备的生产进度跟不上，影响船舶建造进度也是很有可能的。