浅谈提高船舶管系制造效率的有效方法

曹铁军

(福建省马尾造船股份有限公司，福建 福州 350108)

1 概述

管子制作效率和质量是一个矛盾体，已成为船厂生产中的一个短板，影响着船舶建造进度，并直接关系到船舶建造成本和船厂声誉。高附加值船舶设备多、空间小，弯管比例高，造成管子的制作效率低，修改比例一直很高。为了降低成本和提高管子使用寿命，在设计过程中应尽可能减少使用弯管，对弯管尽可能减少定型弯头而采用弯管机弯制。如果设计过程中随意确定弯管角度，那么在内场加工时，弯管的制造精度很难满足设计要求。即便是在受到空间或弯管能力的限制而必须使用定型弯头的情况下，也需要对弯角进行控制，因为成品定型弯头一般是固定角度的几种规格，这样可以减少弯头的切割，避免材料和工时的浪费。

在提高设计准确率的同时，对管路的制造、安装便捷性和废旧管子利用率进一步优化，可以促使管路制造和安装效率不断提高。

尽管管路的成本在整个船舶造价中占比非常高，但是船舶设计与建造过程中对管路系统的重视度仍然不够。如果能在设计和制造过程中更加科学地提高管子设计准确率和生产效率，控制管子修改率的同时提高废旧管子的利用率，船舶的整体建造效率、成本控制将十分显著。本文结合马尾造船公司的现状和问题，对管路从设计、生产和安装阶段的技术改进进行探讨，以期为推进船舶设计、建造流程优化提供参考。

2 存在的问题

2.1 设计软件不完善，设计人员对管子加工制造工序工艺了解深度不够

目前马尾造船技术中心在设计的船舶全部使用TRIBON软件进行全船建模。该软件于数年前开发且不能随船厂定制，如管子托盘的统计只能按预先设定的托盘号区分，无法按管径、定长、表面处理方式统计，对批量化生产的托盘拆分造成影响。

设计人员以船级社规范和管子设计原则工艺作为综合放样的主要规则依据，可以做到整体布局最优化，现场安装简单化。但对于管子放样对管子内场加工制作的最优化考虑不足，也没有如类似规范工艺等的强制约束和加工制作的实际经验(设计人员基本都是在机装课、甲居课等管件安装部门实习，因而缺乏管件加工制造经验)。如管子放样最优系统走向合理，但在管子断成零件，生成小票时没有刻意去创造利于批量生产的定长、定弯等共性条件。

2.2 管子按船舶建造进度及分段预装托盘安排生产

目前管子的图纸下达及生产模式是按照单船建造计划，管子分段预装归属，这是按照船舶建造进度需要而来，不利于管子成组划分批量化生产。若按照目前的模式将管子按成组技术批量生产，势必打乱原托盘属性，交由外场时又要按分段预装交接，需人工重新拆分，效率低下。

2.3 公司管子加工车间受场地等限制缺乏大型自动化设备

未能利用成熟的自动化设备提高生产效率，降低劳动强度，如自动下料、自动坡口、自动焊接等的大规模应用。人员手工作业劳动强度大，施工环境差，效率低。

2.4 管子生产状态的信息采集智能化程度低

目前管子生产进度统计、管件加工信息采集还未实现智能化和细化。管加课外的相关部门想了解管子生产情况，基本靠联系负责人电话落实。如技术下达修改单时仅能了解到相应分段是否已加工，不能了解相应单根管路的加工情况，这势必影响到下达材料增补单的准确性和及时性。管件加工时也是靠人工核对管子信息来分拣，工作量大、容易出错。

2.5 修改单产生的废旧管路利用率低，重复加工

由于船东意见，外来设备变更及设计等原因引起管路的修改比例一直居高不下，造成很多加工好的管路被废弃，作为废料处理，利用率不高。主要因为相关制度不完善，工人缺乏利用废料的积极性。利用废旧管路往往需要工人拿着图纸挑拣、比对，耗费工时，或仅能直接割除废旧管的一部分来利用。目前管子生产人员的工资收入是工时绩效制，若利用了废旧管路为公司降低材料成本，反而耽误了新管件的制作，会影响个人收入，这样会打消工人废旧物料利用的积极性。不同的管路设计人员对管子的定长、定弯设定不统一，很难跨区域替代利用，无电子编码帮助快速识别，靠人工筛选费时、费力，这些都增加了废旧物料的利用难度。

3 提高管系制造效率的总体思路与方案

3.1 管件设计数据的标准化和双托盘化改进[1-2]

管子设计人员、管子生产人员及管子安装人员共同探讨、制定符合本厂加工能力和安装习惯的管子数据标准，作为管子生产设计及出小票图纸时的校对依据。对设计软件进行二次开发，除了按分段提取外，也可按同一管径或同一长度等具有成组条件进行提取，以符合生产时的批量处理，多种托盘形式提取，以满足实际需求。要改变现在的管子编码和托盘形式，使之可以体现以上的各种信息，来满足识别、分拣、制造和交付。每一个管件的编码作为唯一标识，可以由加工编码和安装编码组成，即按照制造和安装提供两份托盘，实行双托盘管理模式。加工编码适用内场校管结束前，利于管子成组分拣，以批量生产。如将多个具有定长的管路按加工托盘划分，可以批量切割、校管，再次分拣具有表面处理相同的管路，批量镀锌或酸洗。待管路加工完成后，再按安装属性依靠安装托盘编码重新分装管路，如按分段或阶段整理后交由现场预装施工。

图3 双托盘管理流程

图4 定长管路集中切割制造

3.2 利用有限场地定制自动化设备

公司管加车间受到场地限制，没有专业化布局设计，不利于大型自动化设备的购置安装。为此，有必要对管子生产车间进行重新梳理，考察国内成熟的管件加工企业及现代化船厂，借鉴成熟技术和经验。邀请管件加工设备厂家前期介入管子车间的布局设计，争取能按现有条件定制相关小型化自动设备，如自动坡口机、自动焊接机等，打造管子流水线化生产的基础平台。

图5 小型辅助焊设备大大提高焊接效率

3.3 建立管件电子信息采集系统，建立加工信息采集点

上文已提到双托盘管理由制造托盘和安装托盘组成，以便进行成组生产和分段预装需要的管子拆分。但拆分的过程依靠人工核对管件信息来分拣，工作量不可小视。安装部门也无法准确了解生产和分拣进度，不利于按分段做预装计划安排。双托盘管理可以很好地解决编码重置问题。传统的机械式编码(以打钢印的方式记录管件信息)在管子信息提取和分拣中只能依靠人工，效率低，需要大量的人力投入。对于管子制造和加工信息的识别，可以以电子编码形式体现，利用已经非常成熟的条形码或二维码技术。电子编码可采用喷涂、粘贴、挂牌等形式附着管路。在管子加工车间的每道工序建立信息采集点，利于条形码或二维码采集、提取、记录管子信息，进行管子托盘的拆分和管子加工信息的实时记载。采集点主要根据管子加工程序确定。由于管子表面的防腐处理需要镀锌或酸洗等，管表面的电子编码易损坏，部分主要识别码可以继续以机械编码形式体现，在管子完工后统一核对补充电子编码，以便现场预装时使用。使用电子编码实时采集后，各相关人员可直接通过信息平台实时了解管子的生产进程，提高对管子分拣归类的效率，从而提高了生产计划编制的准确性、及时性和管子修改定额下达的准确性。现场施工人员也可以在不携带图纸的情况下随时使用手机等便携设备读取管件信息，实现无纸化安装作业，提高管子安装效率。

图6 将需要的管件信息提取后转换成二维码

图7 转换二维码喷涂于管件

图8 便携设备随时扫描二维码获得管件信息

3.4 出台废旧物资利用奖励措施，提高管材利用率

各船厂都存在分属不同船东的同一系列船同时建造的可能，管路布置几乎相同，却因不同船东提出的不同原因进行修改。工艺人员通过信息采集平台提取的数据库(废旧管单独建库)进行废旧管和未加工管路数据匹配，提取部分可以直接代用管路，提高废旧管路的直接利用率，避免重复加工。

建议公司出台废旧物资利用奖励措施，以提高工人对废旧物资再利用的积极性，降低物料成本。 如生产一个托盘的实际物量使用量小于公司技术部下达的定额物量标准，公司可将节约部分的物资价值乘以一定百分比后，以直接奖励的形式发给责任人。这样可以大大提高工人利用废旧物资的积极性，提高节约成本的主观意识。

4 结束语

本文所分析的典型问题也是船舶制造行业多年存在的共性问题，管子成组技术在船舶管系设计与制造中的应用是一个系统工程，虽然具有诸多优越性，但涉及改造成本、相关设备等因素的制约还需进一步论证和评估。国内外先进船厂已有各自成熟的生产模式，在结合自身软硬件条件的情况下，建议尽可能借鉴成熟模式，以达到降低风险、降本增效的目标。