如何减少船舶建造工艺用材降低船舶建造成本

徐磊

摘 要：随着社会时代的发展以及我国经济水平的提高，目前我国工业制造产业也取得了长足进步，特别是在现如今的船舶建造行业中，近年来的建船技术水平有了明显提升。鉴于船舶在运输领域有着其他运载工具无法比拟的优势，所以在促进国家经济发展中发挥着重要作用。然而由于船舶建造过程极为复杂，各个工艺阶段都需要用到大量原材料，建造成本一直居高不下，因此要想提高船舶建造行业的经济效益，则要通过减少船舶建造工艺用材去实现降低船舶建造成本的目的，文章便针对于此展开深入研究。

关键词：船舶建造;工艺用材;建造成本;创新

中图分类号：F426.474 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）21-0052-02

0 前言

一直以来，我国的船舶建造产业在整个国际竞争环境中之所以能够占有一定的市场份额，大多数凭借的是低成本优势，而且从现阶段的发展速度来看，在未来还有很长一段时间内，中国的船舶建造行业还要凭借这一低成本优势去获得竞争优势。船舶建造工艺极为复杂，再加上船舶产品存在系统性、定制性等特征，所以船舶建造企业所面临的风险非常大，最主要的影响因素就在于船舶价格波动、原材料价格起伏、人民币升值等等，这些都与企业的经济效益挂钩[1]。正因为如此，许多产品成本控制理论在船舶建造行业中难以凸显作用，而降低风险、把控成本，确保船舶建造订单实现目标利润，对于船舶建造企业而言意义重大，鉴于在船舶建造工艺中需要用到的物料（材料、设备等）成本占到总成本的60%～70%，因此需要将建造工艺用材列为降低船舶建造成本的关键点。文章将结合笔者工作实践，对船舶建造过程中用到的工艺用材展开全面分析，并且提出通过设计、管理以及工艺等方面的创新去减少船舶建造工艺用材，进而实现降低船舶建造成本的目标，提高船舶建造企业经济效益。

1 主船体建造过程中的主要工艺用材

在针对主船体进行建造施工的过程中，通常要经过钢材预处理、加工、零部件装配、分段焊接与分段组装、船台合拢、下水等过程，每一个过程都有其需要严格控制的重点，唯有确保各个施工过程质量可靠，才能够保证整体船舶的质量。

然而，在船舶建造过程中一定会产生损耗，具体来讲，主船体建造过程中的主要工艺用材及其损耗存在以下特点：（1）钢材预处理。该阶段常用工艺用材为钢材预处理线上料加工装，用材为角钢和扁钢，这一用材不易损耗;（2）下料。该阶段常用工艺用材为切割平台工装，用材类型为扁钢，较易出现损耗情况;（3）加工。该阶段常用工艺用材类型为加工模具和夹具等，材料主要是模具、夹具、外协订购，不易出现损耗;（4）零部件装配。该阶段常用工艺用材类型为临时定位支撑、卡马等，材料为角钢、扁钢、自制下料件等，极易出现损耗情况;（5）分段装焊。该阶段常用工艺用材为胎架加强材、临时定位支撑、假框架等，材料类型为球扁钢、角钢、自制下料件，极易出现损耗情况;（6）分段组装。该阶段常用工艺用材为专用胎架、装焊马板等，材料为球扁钢、角钢、余料自切割件，极易出现损耗情况;（7）船台合拢。该阶段常用工艺用材为临时定位支撑、装焊马板等，材料为钢管、角钢、余料自切割件，极易出现损耗情况。

对船舶建造中的常用工艺用材损耗情况展开研究有着重要的现实意义，并且通过深入研究产生损耗的关键部位，更有助于采取合理措施去解决损耗问题，从而实现降低船舶建造成本的目标。

2 减少船舶建造工艺用材的相关措施

2.1 构建工艺用材回收制度

一方面，需要从源头把关。作为船舶建造技术部门，一定要对工艺用材的相关图册进行详细编制，根据此去列出主船体的工艺用材列表，计算出整体工艺用材数量，并且将工艺用材具体用在哪个建造阶段标示清楚。此外，技术部门应当立足全局去考虑，确保每一个建造阶段的工艺用材的实效得到最大化发挥，且在各阶段都可适用[2]。比如，吊耳不仅能够在分段建造阶段适用，同时在中组、总组阶段搭载适用。同时，工艺用材的使用还应综合考量主结构实际情况，通过参与整体套料去提高用材利用效率，进而减少工艺用材浪费量。

另一方面，需要制定严格的工艺用材发放制度。所有车间都需要结合技术部门给出的工艺用材图册与材料列表去领用材料，同时还要求各个车间统计人员开具领料清单，将领料部门、订单号以及物料的名称、编码、规格、数量等信息详细填写，经过审批之后才能领用。如果有特殊情况需要领不在列表中的材料，一定要有设计部门、物管部门的签字。此外，前一个建造阶段的工艺用材使用结束之后，不可往后一个建造阶段顺延，一定要严格按照要求分区域放置且做好详细记录，适时将材料送到前一个建造阶段。

2.2 临时定位支撑设计创新

在对船体进行分段建造的过程中，为了起到支撑和固定的作用，要采用大量的折边材与角钢等工艺用材。然而，在建造施工中由于人员专业素养较低，所以每次焊接结束后就就支撑结构进行随意的拆除和切割，造成支撑无法循环利用，带来的损耗巨大。因此，笔者认为可设计出一种可拆卸式的分段定位支撑，这套经过改进之后的定位支撑主要由耳板、连接撑杆、连接螺栓等部件构成，其中撑杆长度可设置多个档位，比如1500mm、2000mm、2500mm等等，从而能够满足不同类型结构的装配需求。连接耳板作为通用件需要将规格统一，采用余料去展开数控下料，作为易损耗通用件展开集中管控。

通过对临时定位支撑进行创新设计，这种可拆卸式的分段定位支撑不仅能够全面提升装卸支撑的工作效率，同时管理起来会更加方便，与施工现场的6S管理要求相符，最主要的是能够循环使用，为企业节省大量钢材。

2.3 切割平台工裝设计创新

采用数控切割机的切割平台在投入生产中会出现明显的积渣情况，而且废渣清理难度非常高，所以也会造成切割平台的使用寿命不长，一般来讲每个平台的使用时间在3个月左右，而且要将其清理干净还需要花2个星期时间，如此一来会严重拖慢生产进度，带来人力、物力、时间等成本方面的浪费。

以往的切割平台档距90mm，宽度2.2m对接，所有平台档距之间都有两档50mm高的加强筋且两个侧面没有排污孔，这也就是为什么熔渣难以清理的原因，而且水平度无法良好保持。因此，需要对切割平台工装进行设计创新改进，将原来平台的档距增加到150mm，宽度为4.8m进行贯通，取消中间加强筋且在平台两个层面开设排污孔。档距的加大意味着能够存储更多熔渣，很好地解决了平台堵塞问题，而且对清理排污孔也会更方便快捷[3]。同时，整个安装平台的水平度能够自由调节，更有助于切割质量与精准度的提升。从实际的投入使用效果来看，创新改进之后的切割平台使用寿命能够延长至5～6个月，熔渣清理时间只需要3天，如此一来不仅能够节省人力和时间，也能进一步降低船舶建造成本。

2.4 装焊马板设计创新

在船舶建造的分段总组与船台搭载的阶段中，进行装焊一定要使用到非常多的定位马板与对接焊缝用马板，而以前的马板下料基本上是施工人员从余料、废料板材中去随意切割，不仅会带来严重的浪费情况，而且切割的质量非常差。

鉴于此，需要对装焊马板进行重新设计与管理，首先要对常用的装焊马板所需板材规格和尺寸展开分析，从而得出适用于各个阶段装焊的通用马板的规格，并且要对施工现场零散分布的余料展开统一回收和分类管理，技术部门需要对套料统一，用数控切割机去切割下料。同时，要对球扁钢、角钢等型材的边角料合理运用，去设计开发出新型的对接焊缝用马板，同样能够实现降低船舶建造成本的目的。通过对定位马板和对接焊缝用马板进行重新开发设计，能够明显提高对余料的二次利用效率，同时将其当作标准通用件去展开管理，由物管部门统一管理，领用也需要凭借领料单。

过去人工下料的方式不仅严重影响了余料的利用效率，而且浪费时间与人力。经过重新设计的装焊马板以及新兴的对接缝用马板，让更多板材、型材余料能够投入循环利用，而且将其以标准通用件的方式去集中管理，也能避免出现现场浪费的情况，从而为企业节省大量钢材。

2.5 支撑定位吊装结构设计创新

在船舶分段建造的过程中，为了分段起到支撑作用与组立焊接过程中起到定位作用，需要用到大量的槽钢、角钢等材料，目的在于确保分段建造精度。采取这一支撑与定位的方式缺点明显，因为一定要把支撑定位结构与船体结构进行焊接，不仅会导致分段重量增加，装焊还需用到专门的调运设备，无法在密闭舱室内施用，适用范围有限，而且在分段合拢阶段要将焊接在船体上的支撑定位结构拆除，此时需要进行切割、气刨、打磨等工序，工作量非常大且拆除之后从总段中吊出的难度也非常高，其中浪费的支撑定位材料更是非常明显[4]。

要想解决上述问题，则需要创新设计一种可调拉杆去替代支撑定位吊装结构，这一可调拉杆主要由钩头、钩头柄、连接丝管、拉杆、中间连接固体、组合螺栓等部件构成。可调拉杆在具体操作中，能够结合加强筋的形式和相对位置，去确定是否将可调拉杆两头的钩头去除。连接丝管和钩头柄相连，左右钩头板穿过钩头柄上的钩头孔去形成钩头组合，如果加强筋相向设置成T型材，一定要将左右钩头板保持对称状态，钩在上侧的T型材面板上。通过可调节拉杆伸入钩头连接丝管的深度，确保可调拉杆拉紧到部件吊装定位的位置。待吊装操作完工之后，将中间的连接固体完全松开，将连接杆与钩头完全旋下，为后续的吊装施工做好准备。

利用可调拉杆替代传统的支撑定位吊装结构，不但能够在平面组立、曲面组立的场景中适用，同时也省去了焊接与后续拆除等工作环节，更好地保护了船舶的涂层，也无需启用专门的调运设备，工作效率会有明显提升。此外，还将将可调拉杆作为PSPC专用工具，不仅能循环使用且管理便捷，从而实现降低船舶建造成本的目的。

3 结语

综上所述，在如今市场经济大环境下，企业之间的竞争也愈发激烈，船舶建造行业也不例外。船舶建造的过程与工艺极为复杂，需要多个环节的协调合作才能高效完成，而在建造施工中一定会出现工艺用材损耗的情况，无形中会提高企业的建造成本。所以，船舶建造企业需要对成本控制工作提高重视，不仅仅要针对船舶建造设计方案进行优化以及加强对建造施工的监管工作，同时要重点控制船舶建造工艺用材，通过降低建造成本去实现提高企业效益的目的，进一步推动我国船舶建造行业的稳健发展。

参考文献

[1] 蔡乾亚，单小芬，曾贞贞，等.船舶复杂建造工艺人机工程仿真评价方法[J].船舶与海洋工程，2018，34（06）：50-55.

[2] 潘燕华，孙迪文.设计变更对船舶建造中材料成本的影响分析[J].船舶工程，2016（6）：88-92.

[3] 周宇.船舶建造工藝发展现状分析及对策分析[J].科技与创新，2019，124（04）：85-86.

[4] 田玉芹，孙伟.SHM软件在船舶建造工艺学课程教学中的应用[J].船舶职业教育，2018，6（06）：36-39.