造船知識講座

1、造船知識及技術發(fā)展講座一. 船 舶 簡 介1. 船舶的定義：用于交通、運輸、捕撈水生物、開發(fā)海底礦藏、港灣服務、運動游覽、科學調(diào)查測量、工程作業(yè)、救險、國防軍事等水上、水面及水下各種運載工具的統(tǒng)稱。2. 船舶的分類：根據(jù)用途，船舶一般分類如下： 船舶民用船舶運輸船散貨船運木船集裝箱船滾裝船多用途貨船冷藏船油船化學品船液化氣體船客船車客渡船特種運輸船其它漁業(yè)船港務船救助、打撈船工程船海洋開發(fā)用船軍用艦艇3. 三大主導運輸船簡述散貨船散貨船是指專運散裝貨的干貨船，散貨船中除了少礦砂專用船之外，多為通用型。散貨船裝運的貨物主要是谷物、煤、礦石、木材、卷筒鋼板、廢鋼鐵、林業(yè)產(chǎn)品、重貨等，部分也可兼裝集

2、裝箱。但是根據(jù)不同航線，運輸?shù)呢浳镆云渲幸?、兩種為主。典型的散貨船有以下幾種船型： 超大型散貨船：載重量2035萬噸，主要裝運礦砂。（最大散貨船“博格斯坦”號：長342m，寬63.5m，型深30.2m，載鐵礦石35.6萬噸） 好望角型散貨船：載重量1317萬噸，主要裝運礦砂、煤。它是在蘇伊士運河通航受阻時，為適應長航程、大載量的需求，由繞好望角航行的散貨船發(fā)展而來。 巴拿馬型散貨船：載重量6.47.5萬噸，主要裝運谷物、煤。船寬、吃水均受巴拿馬運河通航能力的限制。 靈便型散貨船：載重量45.5萬噸，船上設有起貨設備，可自行裝卸貨物。主要裝運谷物、煤、砂石、價值高的礦石、廢鋼鐵、林業(yè)產(chǎn)品、粘土等

3、。 大湖型散貨船：載重量2.73.4萬噸，可通過圣勞倫斯航道進入美加之間的五大湖區(qū)。集裝箱船自1957年第一艘集裝箱船投入營運以來，國際集裝箱運輸?shù)玫搅孙w速發(fā)展，集裝箱船型的發(fā)展速度壓倒了其它一切船型的發(fā)展速度，全集裝箱船逐步取代了普通的干貨船、雜貨船，至今已成為世界三大民用運輸船型之一。在集裝箱船型中船舶大型化來勢迅猛，升級換代呈加速趨勢，自第一代全集裝箱船從1968年問世以來，至今第六代集裝箱船已投入營運。目前第五代大型集裝箱船已成為當前的主流船型，第六代大型集裝箱船已成為最具發(fā)展?jié)摿Φ拇汀＜b箱船以載箱量的多少進行分代： 第一代集裝箱船：載箱量為<1000TEU。 第二代集裝箱船

4、：載箱量為10002499TEU。 第三代集裝箱船：載箱量為25003499TEU。 第四代集裝箱船：載箱量為35004799TEU。 第五代集裝箱船：載箱量為48006600TEU。 第六代集裝箱船：載箱量為>6600TEU。目前最大集裝箱船的載箱量已達14000TEU。（“艾瑪 馬士基”號：長397.7m，寬56.4m，型深30.2m，速度26kn(48km/h)，最少船員數(shù)13人）集裝箱班輪航線可粗分為兩大類：主干航線和支線。2500TEU以上的大型集裝箱船基本服務于主干航線，2000TEU以下的集裝箱船主要服務于支線。油船油船是指運載散裝石油類貨物的液貨船，包括運載原油的原油油船

5、和運載各種石油產(chǎn)品為主的成品油船。典型油船船型主要有以下幾種： 超級油船：載重量為32萬噸以上的油船，目前最大為56.5萬噸，主要航線從波斯灣經(jīng)好望角到西歐，或到遠東的沖繩。由于港口條件限制，建造量很少。（最大油輪“諾克 耐維斯坦”號：長458m，寬68.86m，吃水24.6m，載重量56.5萬噸，1979年投入運營，2004年改裝為浮動儲油和卸油裝置） 巨型油船：載重量2032萬噸，主要航線從波斯灣到歐洲、遠東、北美。主尺度為：長：310320m ；寬：5660m；深： 2831.5m。 蘇伊士型油船：此船型能充分利用蘇伊士運河的航道條件，又可進出世界上主要原油裝卸港。其裝運的起點主要為西非

6、、阿拉伯灣、北非、地中海及北海，終點為歐洲、北美和遠東。載重量1220萬噸，主尺度為：長：258270m ；寬：4350m；深： 22.825.5m。 阿芙拉型油船：此船型主要適航于美國沿海港口。載重量7.512萬噸，主尺度為：長：258270m ；寬：4350m；深： 22.825.5m。 巴拿馬型油船：此船型船寬、吃水均受巴拿馬運河通航能力的限制。載重量5.57萬噸，主尺度為：長：216220m ；寬：32.2m；深： 1920m。 靈便型油船：載重量34.5萬噸，主尺度為：長：170180m ；寬：32.2m；深： 1719m。 小型油船：載重量3萬噸以下。 長途運輸成品油船：載重量61

7、1萬噸。 短途運輸成品油船：載重量0.54.5萬噸。二. 船舶建造流程簡介造船工程的特點造船產(chǎn)業(yè)是綜合性很強的機電裝配行業(yè)，它除具備一般機電行業(yè)的工程特點外，還具有很多特點：1. 造船是以銷定產(chǎn)的行業(yè)，即訂單生產(chǎn)。產(chǎn)品品種多、規(guī)格多，業(yè)主的要求千變?nèi)f化，難以形成大批量生產(chǎn)。2. 造船是綜合性的裝配生產(chǎn)。3. 造船是一種制造大型結(jié)構(gòu)物的行業(yè)。4. 造船需要很多大型裝置，最大的必備裝置是船臺和干船塢及相配套的大型吊運裝置等。5. 勞動組織塑性大，易受外部條件如氣候、材料到貨等因素影響。幾個相關名詞1. 船東與船廠簽訂建造合同的公司，船東有權(quán)對船舶建造技術文件進行認可，并派駐廠代表對船舶建造進行監(jiān)造

8、、檢驗。 2. 船級社、船級、入級船級社：主要從事船舶監(jiān)造、檢驗以核定船級的民間驗船機構(gòu)。船級 ：由船級社授予的表明船舶技術狀況及安全程度已達到船級社規(guī)范要求的船舶級別。入級 ：經(jīng)船廠或船東申請，船舶接受船級社檢驗，取得船級的過程。3. 船旗國、法定檢驗船旗國： 指船尾所懸掛的國旗所屬的國家，即對船舶進行注冊登記授予船舶國籍的國家。法定檢驗：為確保船舶安全航行，由船旗國政府主管機關或其授權(quán)的船級社，根據(jù)國際公約、本國政府的法令、法規(guī)所進行的檢驗。4. 現(xiàn)代造船模式是指以統(tǒng)籌優(yōu)化理論為指導，應用成組技術原理，以中間產(chǎn)品為導向，按區(qū)域組織生產(chǎn)，殼、舾、涂作業(yè)在空間上分道，時間上有序，實現(xiàn)設計、生產(chǎn)

9、、管理一體化，均衡、連續(xù)的總裝造船。 船舶建造流程從船舶建造合同生效之日起到船舶完工交船的整個周期稱為造船周期，在這個周期內(nèi)包括造船過程的兩大階段：一是生產(chǎn)技術準備階段；二是施工建造階段。兩個階段有一定的交叉。1. 生產(chǎn)技術準備階段 造船生產(chǎn)技術準備是為滿足產(chǎn)品開工及開工后連續(xù)生產(chǎn)必須具備的技術和生產(chǎn)條件所進行的一系列準備工作，即生產(chǎn)要素的準備。生產(chǎn)技術準備階段分為三個環(huán)節(jié)：初步設計(后階段)與工程準備; 詳細設計與工程準備; 生產(chǎn)設計與工程準備。2. 施工建造階段 施工建造階段是指船廠在生產(chǎn)技術準備的基礎上對產(chǎn)品進行現(xiàn)場施工的過程，是最終實現(xiàn)產(chǎn)品進度、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本的主要階段，分為下列幾

10、個環(huán)節(jié)。2.1 下料加工 2.2 分段組裝2.3 船臺(塢)合攏2.4 下水作業(yè)2.5 系統(tǒng)調(diào)試及交驗2.6 航行試驗2.7 完工交船 船舶驗收交船后，即進入售后服務階段，通常為十二個月。主要 工作是對船東提出的保修項目及時確認、迅速處理。三. 全球船舶生產(chǎn)的百年演繹近百年來，在全球船舶生產(chǎn)多元演繹中，美國、歐盟（過去以英國為代表）、日本、韓國和我國的歷程與現(xiàn)狀，如下表所列。歷史現(xiàn)狀未來美國曾是造船王國戰(zhàn)時快速造船軍船技術領先強化造船科研軍船生產(chǎn)領先信息技術領先歐盟百年世界第一大型化投入少高技術船領先配套能力強勁優(yōu)勢受到挑戰(zhàn)緊密結(jié)合海事日本45年世界第一民船建造領先最高生產(chǎn)效率整合造船能力新一

11、代船實用生產(chǎn)效率再增韓國1973年居16位1981年為第二雄居世界首位創(chuàng)新造船方法民船生產(chǎn)領先數(shù)字造船實用中國1982年居17位1994年為第三產(chǎn)量高速增長興建造船基地強化造船科技2015年居第一船舶制造模式的發(fā)展可分為6個階段。第一階段 整船制造模式1820年出現(xiàn)第一艘鐵質(zhì)船，鋼質(zhì)機動船與木質(zhì)風帆船歷經(jīng)半個世紀的競爭，才占居主導地位。但是，鋼船制造工藝仍襲用木船的方式，船體零件在船臺逐件鉚接為整艘船舶；全船形成后進行油漆和舾裝。第二階段 大批量制造模式從1942至1944年的三年間，美國采用了大批量的流水線生產(chǎn)方式，共建造了軍民船舶近五千艘。其中，萬噸級的運輸船“自由輪”的建造被稱為“自由輪

12、的生產(chǎn)奇跡”，三年間，美國船廠以驚人速度生產(chǎn)了同一標準設計的自由輪2458艘。第三階段 分段制造模式由于全焊接的船舶替代鉚接船舶，船體很容易被分割和連接。因此，在車間裝配焊接船舶的分段，然后，運至船臺進行總裝。第四階段 分道制造模式始于上世紀70年代，根據(jù)成組技術原理，以“中間產(chǎn)品”專業(yè)化生產(chǎn)為導向，組建了船體零部件、管件和平面分段制造的流水生產(chǎn)線。同時，電子計算機技術在造船中得到了有效的應用，數(shù)學放樣替代了手工放樣。設計、制造和管理采用了計算機輔助。造船專用的生產(chǎn)設備大量地替代了手工作業(yè)，使船廠由勞力密集型企業(yè)向設備密集型進化。第五階段 船舶集成制造模式成于上世紀90年代，國際先進船廠致力于

13、“殼舾涂一體化”，和“設計制造信息的一體化”開發(fā)，集成了CAD/CAPP/CAM，達到了CIMS。構(gòu)筑在設備密集的成組柔性生產(chǎn)基礎上的信息集成，達到了各項工作和作業(yè)的精細諧同。第六階段 船舶快速響應制造模式 自世紀之交起，為響應船舶市場的興旺，基于巨型中間產(chǎn)品的“快速生產(chǎn)”（Speed Production）和基于數(shù)字化技術應用的船廠“流程再造” (Re-engineering)，是全球造船技術發(fā)展的最重要的動向，其正在形成船舶快速響應制造模式，包括下列內(nèi)容：總段巨型化、舾裝單元巨型化、平地造船、增強起重能力、拓展專業(yè)化生產(chǎn)、數(shù)字化造船、造船虛擬企業(yè)、船廠流程再造和全面模塊化等。目前,國內(nèi)船廠

14、分別處在傳統(tǒng)船廠和先進船廠的發(fā)展階段:傳統(tǒng)船廠尚未擺脫“調(diào)度配合”的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，調(diào)度仍在工程推進中占主導地位。先進船廠實現(xiàn)了“空間分道，時間有序”的殼、舾、涂一體化集成制造，正向“異地并行，無縫整合”的方向發(fā)展。四. 世界船舶建造的新技術1. 巨型總段與巨型舾裝單元我國船廠進行船舶總裝的總段重量一般為數(shù)十噸至數(shù)百噸，最大的總段（上層建筑）僅一千多噸。因此，總裝一艘船舶需幾十吊，乃至百余吊。2001年，韓國三星重工的巨濟船廠為快速造船采用巨型總段技術，在總裝前強化分段的組裝，把進行總裝的總段重量由200-250t（130個總段），提高到3000t（10個總段）。由專業(yè)化生產(chǎn)的分段廠制造的巨型總

15、段，用浮吊吊到船塢內(nèi)進行總裝。這使得建造10萬載重噸級阿芙拉型油船的船塢周期從96天，縮短到27天。此后，多家船廠采用此項技術，還將總段重量提高到6000t，規(guī)劃向12000t方向發(fā)展。此項創(chuàng)新被稱為革命性造船技術。美國研發(fā)了軍船的舾裝單元流水生產(chǎn)線，在主線的兩側(cè)有組裝管件、配件和支架的支線，規(guī)模很大。韓國把舾裝單元也做得極其巨大，把甲板面的管系和艙口四周的管系總成一個一字型和回字型的特長、特大的單元，一次吊入總段或船上。2. 平地造船與巨型吊機新建船廠和建設新造船設施等常規(guī)擴能做法可能面臨投資巨大，建設期長，以及設施建成后造船高峰過去、可能出現(xiàn)閑置等問題。據(jù)此，韓國現(xiàn)代、大宇、三星、韓進、成

16、東和STX等公司的船廠均采用平地造船法，即無需船臺、船塢，直接在平地上進行船體總裝配，形成整船后利用浮塢或駁船下水。韓國把平地造船法應用于30萬噸級FPSO、LNG、10萬噸級油船、8000TEU集裝箱船和15萬噸級散貨船的建造。此外，新建的成東船廠和泗川船廠也采用了此項技術。韓國稱平地造船法為里程碑的造船技術。保障快速造船的措施是增強起重能力，除韓國外，日本常石造船公司也使用巨型總段建造技術，美國正在建造的航空母艦采用了巨型的總段模塊。吊運巨型總段通常采用巨型浮吊，為此，三星巨濟船廠配置了3600噸浮吊和3000噸浮吊，大宇玉浦船廠和韓進影島船廠分別配置了3600噸和3000噸的浮吊。新加坡

17、船廠建造海洋平臺，其船廠也擁有3200噸和1600噸的浮吊。我國船廠尚不擁有巨型浮吊。此外，國外多家船廠己經(jīng)或計劃增設1000-1500噸的巨型門吊。3. 大量定制與數(shù)字化造船為快速造船而拓展專業(yè)化生產(chǎn)，船舶中間產(chǎn)品正以“大批量定制”方式擴展到本國和他國的專業(yè)化工廠。目前，韓國大規(guī)模地在國內(nèi)外建設專業(yè)化的分段和舾裝件制造廠，有專門制造艏艉分段的工廠。到2007年，在韓國本土將有5個分段廠建成投產(chǎn)，總年產(chǎn)能力接近50萬噸；目前，韓國在中國境內(nèi)已建成和在建的分段廠有8個，全部建成投產(chǎn)后，年分段制造能力可達100萬噸；到2008年韓國分段廠的年產(chǎn)能力將達230萬噸。日本也在中國建設分段制造廠。船舶制

18、造數(shù)字化的目標是通過精密定義而達到廣義的一體化，其核心是在三維仿真的環(huán)境中生成精確的數(shù)據(jù)。建立三維立體的電子樣船和船廠車間的三維模型，創(chuàng)建生產(chǎn)過程模型。采用生產(chǎn)過程樣板，運用知識模擬分析作業(yè)狀況，細化到每條切割縫、裝配縫和焊接縫；以此，精確定義造船全過程的每項中間產(chǎn)品任務、生產(chǎn)資源、操作程序和相互關系；據(jù)此，創(chuàng)成一體化的電子工藝圖表，發(fā)布到船廠的各部門、各工位，以及分包企業(yè)、供應商，確保造船活動的異地并行能實現(xiàn)技術（空間）和管理（時間）的無縫整合；為此，在數(shù)字化造船的制造數(shù)據(jù)庫必須有技術和管理的歷史數(shù)據(jù)、各種關系的邏輯數(shù)據(jù)、所有各方的能力數(shù)據(jù)和任何數(shù)據(jù)的實時變化。 所謂造船虛擬企業(yè)是指針對某項

19、造船任務，以最快的速度，整合船廠內(nèi)部和外部不同企業(yè)的優(yōu)勢，形成一個單一的經(jīng)營、設計和生產(chǎn)實體。1997年10月，美國的6大船廠聯(lián)合，啟動了造船虛擬企業(yè)的研究與開發(fā)，至2000年9月完成。虛擬造船企業(yè)以船廠為盟主，整合造艦的分包商、供應商和艦船使用、檢驗、研究部門，協(xié)同執(zhí)行船舶的設計和建造。該項研究為全美造船業(yè)研發(fā)了有關船舶制造的一致的定義和控制方法，構(gòu)筑了一個一體化的聯(lián)絡組織。造船虛擬企業(yè)可使用已建成的“服務系統(tǒng)”和“用戶系統(tǒng)”進行聯(lián)絡和過程管理。這兩個系統(tǒng)為造船虛擬企業(yè)的各方創(chuàng)建了一個通用的計算機平臺，以及與造船虛擬企業(yè)溝通的站點，以確保能快速聯(lián)通，并進行一體化的操作。造船虛擬企業(yè)的信息管理

20、包括電子化的技術數(shù)據(jù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交流和管理，使得使用者能實時地溝通和分享信息。一旦數(shù)據(jù)進入，就可以多次使用，并進行實時的修正和控制，確保信息的實時性和一致性。造船虛擬企業(yè)的過程管理包括相互對話、各種日程計劃和作業(yè)流程，其用于船舶建造規(guī)范、設計、建造和修理。4. 綠色造船綠色造船是指對環(huán)境影響最小，對資源利用率最高的船舶生產(chǎn)技術；其目標是使艦船在設計、制造、服役和退役的全壽期中，廢棄物和有害排放物最少，資源利用率最高。因此，綠色造船的義是：由“綠色船廠”制造“綠色船舶”。 綠色船廠能高效使用材料和能源，尤其能充分利用鋼材，充分改善殼舾涂作業(yè)環(huán)境，減少甚至不排放氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的污染物。美國研究用

21、一種弧形單板和一種帶防撓材的平板建造除艏艉外的所有主船體結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)船體加工和裝焊的高度自動化，并大幅度提高鋼材利用率。還以單道焊替代多道焊，減少焊接煙弧對環(huán)境的污染。鋼材預處理和涂裝無污染排放物，且涂層與船齡等同，全壽期無需拷鏟油漆。他們還構(gòu)筑復蓋塢內(nèi)軍艦的密閉空間，進行溫控和空氣的濾清。綠色船舶旨在實現(xiàn)的3R：造船和用船中,減少（Reduce）對物資和能源的消耗，以及對環(huán)境污染。在維修船舶時，零部件能方便地分類回收，並再循環(huán)（Recycle）使用。當船舶退役時，使絕大部份的材料能被重新利用（Reuse）。 5. 流程再造實施快速造船最重要的工作是船廠流程再造。船舶生產(chǎn)流程（Process

22、）是指完成各級“中間產(chǎn)品”任務的一系列活動的有序的集合；其實質(zhì)是：工作的做法和工作的結(jié)構(gòu)。原有的生產(chǎn)系統(tǒng)具有分工細、部門多、層級多和流程長的特奌，完成某項任務需要協(xié)調(diào)多個部門的工作，不適應快速造船的需要。為了快速響應，要把供應商和用戶作為有效的組成部分納入系統(tǒng)。建立縱向?qū)哟紊?，橫向幅度大組織體系。數(shù)字化的網(wǎng)絡和信息技術使制造信息的表述、儲存、處理和傳遞發(fā)生了深刻的變化，按傳統(tǒng)的信息處理方式形成的企業(yè)原有的流程與之不相適應；共用數(shù)據(jù)庫、三維電子模型、過程仿真、實時監(jiān)控和預報預警等，為流程的簡化提供了技術。造船流程再造旨在構(gòu)建真實的和虛擬的流水生產(chǎn)，形成支流與主流直接相連的單向流；構(gòu)建與信息技術相

23、結(jié)合的扁平化組織。美國學者發(fā)表的不設置堆場的精益生產(chǎn)的造船流程，己在造船強國的船廠獲得局部實現(xiàn)。韓國把數(shù)字技術和知識管理系統(tǒng)相結(jié)合，進行流程再造，優(yōu)化造船的每一過程?；诖w零件成形信息建模，運用網(wǎng)上瀏覽、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、虛擬仿真等信息技術，開發(fā)了一體化的零件自動化加工，分布式控制套料、切割、輥壓、線加熱等。他們運用數(shù)字網(wǎng)絡，快速理解船東的需求，并迅速作出最大限度滿足船東要求的響應。簽約后船東可在網(wǎng)絡覆蓋的任何地方，使用SCAS（Shipowner & Class Assistance System）實時監(jiān)視所訂的船舶的設計和建造情況。五. 全球造船發(fā)展動向在全球經(jīng)濟一體化的大潮中，各造

24、船國家均面臨挑戰(zhàn)，憑借各自的智慧和勇氣奮力發(fā)展造船技術。有關軍用艦船、民用船舶、海洋工程、船舶生產(chǎn)、造船流程、工藝裝備和數(shù)字造船的發(fā)展動向，全球造船發(fā)展動向如下表。 全球造船技術的并行發(fā)展軍用艦船制造美國數(shù)字化、虛擬企業(yè)、舾裝單元流水線和激光機器人高技術船制造歐盟液化氣運輸船、豪華型游船，曲面分段的流水線生產(chǎn)船舶高效制造日本引入汽車生產(chǎn)技術、機器人、研發(fā)大型高速船舶船舶產(chǎn)量第一韓國致力傳統(tǒng)技術創(chuàng)新、實現(xiàn)了快速生產(chǎn)、使產(chǎn)量倍增鉆井平臺制造新加坡自升平臺第一、深海平臺拓展生產(chǎn)能力中國新建造船基地、拓展市場全球造船發(fā)展動向軍用艦船高速、減振、隱形民用艦船高速、大型、豪華海洋工程深海、空間、資源船舶生產(chǎn)快速、精益、綠色造船流程單向、并行、連續(xù)工藝裝備智能、巨型、平地數(shù)字造船擬制、擬企、時空自1986年至2006年的二十一年間，中、日、韓和歐盟各年