涂装先行方案的研究与应用

谢登旺，刘 冲，谢文利，马月胜

（上海船厂船舶有限公司，上海 200129）

0 引 言

壳、舾、涂一体化（Integrated Hull Construction, Outfitting and Painting, IHOP）一直是造船界追求的目标，随着船舶建造水平的提高和防护涂层性能标准（Performance Standard of Protective Coatings, PSPC）的实施，如何减少油漆破损，提高舾装的完整性，策划工序前移成了船舶建造企业研究的重点，IHOP 精度制造的概念由此应运而生。

1 IHOP 精度制造与涂装先行的关系

1.1 IHOP 精度制造内涵

IHOP 精度制造是指采用精度技术将船舶壳、舾、涂等3 种作业统筹考虑，以中间产品为对象，将壳、舾、涂有机结合并按流程有序组合叠加，由此实现不同类型作业达到各自和整体的和谐运行、互不干扰。该制造方式主要强调船体分段的分道作业和舾装托盘的空间概念，以分段为平台进行作业，将涂装渗透、穿插于船体和舾装各阶段，从而实现壳、舾、涂在空间分道，同时实现时间有序、立体化排序和逻辑优化。

中间产品作为壳、舾、涂的对象，同步开展“设计、生产、管理”一体化，强化各专业设计的完整性，通过建模、工艺设计、精度控制、过程仿真与优化确保中间产品IHOP精度制造有序开展。

1.2 IHOP精度制造现状

据了解，早在1975年日本造船学会就已提及IHOP的概念。1983年，美国海军领导的造船研究组织完成了《船体建造、舾装和涂装一体化》研究报告，系统论述了IHOP。20世纪90年代，我国各大船厂开始研究IHOP技术，提出实施成组技术，优化作业排序，以提高生产效率，在船体分道建造、区域舾装、区域涂装和管件族制造的基础上，使中间产品的制造不按船舶和船舶系统分类，实现空间分道、时间有序、责任明确、相互协调的作业排序。

当前，造船行业借助生产设计手段、实施区域舾装造船，取得了显著成果。围绕深化生产设计和强化建造管理，通过协调、综合平衡和联合设计，降低涂装的劳动强度，减少涂装工作量，缩短涂装周期，减少涂装费用，保证涂装的方便性和完整性，为涂装作业提供良好的环境，创造良好的作业条件和作业时机。具体的措施和手段有规范施工工艺、强化资材纳期管理、深化生产设计和加强协调管理。

IHOP 工作在船企推行的难点主要表现在：船体受到分段划分的影响，无法做到总段和总组阶段完整；结构精度控制水平不高，贴装合拢件的形式不规范；舾装件安装不完整，安装精度不达标，工装、吊耳等随意安装；涂装作业受到结构、舾装和工艺的影响，分段阶段无法达到完工状态，跟踪补涂的工作不到位，后续施工的工作量大，整体拉毛成本高、浪费大、环境差。

1.3 涂装先行工作

上海船厂船舶有限公司（以下简称“上船”）遵循IHOP 精度制造的要求，结合自身实践开展涂装先行工作，在推进“建模2.0”过程中，采取了一系列工序前移举措，力推中间产品（分段、总段）在搭载前达到舾装完整、精度达标和油漆完工的状态。涂装的完整性可分阶段实现，其中：不参与总组的，要求分段涂装时达到油漆完工状态；分段涂装后需总组的，可在总段时做到完整，在总组时做好其他区域的涂层保护工作，并在总组结束之后使总组焊缝区域的舾装件及涂装完工。如果不选用分阶段方式，可选择在总组结束及合拢区域舾装完整之后预留涂装周期进行油漆的完工喷涂。

2 涂装先行的意义和目的

2.1 涂装先行的意义

为推动造船模式的创新和升级，革新生产组织模式，贯彻以“中间产品”为导向的建造策略，实现造船效率、质量和安全水平的提高，上船组织策划了涂装先行方案，将其作为推进IHOP精度制造的具体措施。其重要意义如下：

1) 提高生产效率，缩短建造周期；

2) 提高建造质量和建造安全水平；

3) 改善作业环境，降低劳动强度；

4) 降低成本，减少浪费(人工和材料)，提高效益；

5) 在提升造船能力的同时，提高船厂的设计能力、生产能力、人员管理能力和市场竞争力，提高我国在世界造船业的话语权，形成潜在的主导权。

2.2 涂装先行的目的

以分段、总段为中间产品，实施壳、舾、涂有序同步生产，提高中间产品的完整性。在设计上强化各设计区域的综合布置和总体协调，实现各级中间产品的完整三维模型出图，做到三维设计交付与中间产品的六面体清单一一对应。编制中间产品壳、舾、涂同步生产作业指导书，规定壳、舾、涂生产衔接的条件和作业标准，提出完整性、精度、质量和安全等方面的基本要求。按照中间产品的类型将壳、舾、涂生产作业固定在某个区域和某个时间段内完成，实行作业区域定产品、定人员、定场地、定设备和定指标（安全、质量、进度、成本等）的定置管理，从而达到优化先行生产流程，提高先行分段、总段涂装的完整性（见图1），缩短造船周期，逐步实现IHOP 精度制造的工作目标。

图1 实施涂装先行的完整中间产品

3 涂装先行方案的策划与控制

3.1 涂装先行方案策划

涂装先行方案策划以优化生产作业流程为前提，以提高中间产品的完整性为目标，推行以分段、总段和托盘为中间产品的IHOP 完整性作业，建立全过程的标准作业流程。将壳、舾、涂等3 种作业类型的工作固化在生产流程中（见图2），明确规定各区域、各工艺阶段应完成的壳、舾、涂等3 种作业类型的具体工作，形成中间产品的完整性生产作业标准，强化涂装先行工程管理体系（见图3），提升计划的指导性和科学性。

涂装先行工作主要从设计管理、精度管理、现场生产管理和涂装管理等4个方面，围绕提升管理效能、缩短造船周期、降低造船成本、提高生产效率和采用新方法等目标展开，具体如下。

1) 设计管理：包括分段预舾装先行优化清单制作、完整性检查核实和影响涂装破坏的热工工作（管、铁、电综合评估）工序前移。

2) 精度管理：包括分段制作精度控制与管理、背烧与焊接保留管理、舾装精度基准编制、合拢区域控制和涂装保留工作管理培训等。

3) 现场生产管理：包括分段完整性实施监控管理、分段脚手架及大梁位置管理控制、先行涂装工作计划与协调和工艺纪律管理等。

4) 涂装管理：包括先行涂装工艺施工方面分段的涂装完整性优化、涂装施工流程优化及其保护措施和局部涂层优化及其实施条件。

图2 优化后的IHOP 总装造船流程

图3 涂装先行工程管理体系

3.2 涂装先行标准作业流程

在推进涂装先行工作时，须按照设计策划、现场准备、计划安排、执行落实、反馈优化、检查考核和总结提升等环节形成标准的流程（见图4），具体工作如下：

1) 梳理设计资料，整理可前移的工序的清单，并在设计阶段完成相关图纸的制作；

2) 提供完整的六面体清单给生产部门，助力其对分段的完整性进行核查；

3) 修改涂装工艺，进行技术交底，并跟踪实施情况；

4) 梳理无法避免的油漆破坏区域（工艺孔、吊攀、定位马板等），供精度管理部门制作图纸和保留图纸；

5) 通过计算制订横隔舱预总组方案，在减少油漆破坏的同时，提高搭载效率；

6) 根据施工部门的反馈，整理现场自行修改的内容，反馈设计优化图纸闭环；

7) 建立宣传和涂层保护制度；

8) 建立各专业/部门的检查和考核制度。

3.3 涂装先行过程控制

开展涂装先行工作的关键在于策划，重点在于涂层保护。过程控制是保证涂装先行工作顺利完成的关键，为落实涂装先行工作，首先要求各部门必须遵循各项作业标准，其次要求制订详细、科学的生产计划。同时，为保证各项工作切实落地，制订相应的考核指标（见表1），明确具体的管理考核办法。

图4 涂装先行标准作业流程

表1 涂装先行推进考核指标

续表1

根据建模工作指标（见表2）考核某2500TEU 集装箱船建造项目，在涂装效率方面，其中H248 和H249 两船的涂敷系数为2.1，涂装单位面积消耗量为0.81，涂装单位面积工时消耗量为0.55，均低于建模指导标准。对此，开展国内外先进企业涂装效率指标的对标工作，学习先进技术和方法，寻找差距，使造船流程更加完善。

表2 涂装效率指标

4 涂装先行在2500TEU 集装箱船建造项目中的试行

4.1 确定涂装先行试行方案

根据策划对中间产品完工状态的描述，结合分段建造和搭载计划的要求，对上述2500TEU 集装箱船建造项目进行分析，其中的H247 轮分段已处于生产建造阶段，而H248 轮和H249 轮的分段建造尚未开工，设计图纸正在进行优化修改，因此选定H248 轮第三大舱（见图5）和H249 轮第三大舱、第四大舱作为涂装先行的试行对象，涉及的横隔舱和内旁板共计33 个分段，由设计部和精度部落实工艺图纸，模块部落实舾装件的准备工作，生管部落实详细的工程计划，搭载部、安保部、质保部和总装部落实宣传教育、保护方案策划等工作，以确保上述区域涂装先行顺利实施。

4.2 涂装先行工作的亮点和不足

在试行涂装先行过程中，各部门积极参与、主动出击，取得了较好的成效（见图6），总结如下：

1) 提升了设计图纸的质量和管理水平。公司发展的关键在于技术，成长的核心在于管理。在开展涂装先行工作时，无法忽视对设计管理工作的优化，如六面体清单管理、设计各专业的协调推进与平衡、工序前移管理、涂装保留管理和精度管理等。同时，通过吊盘加强标准化、分段详细组立流程（Detail Assembly Procedure, DAP）图纸标准化和工具工装专业化等措施，保证涂装先行成功实施。

2) 提升了涂装先行区域的质量管理水平。通过责任到人，责任到区域，工程分解与责任人相结合，形成从设计、物资到生产的全程跟踪管理，有效提高发现问题、解决问题的效率。

3) 提升了员工的责任意识、管理意识和保护意识等。首先是5S 管理意识，“工完、料净和场地清”是无法满足涂装先行的要求的，必须保证垃圾随产随收，甚至是在涂装先行区域不产生垃圾才是追求的目标。其次是涂层保护意识，在正常情况下，交验意见随看、随写是习惯，但在涂装先行区域，有意识地避免划伤、擦伤和污染是对员工日常习惯的要求。

图5 H248 轮涂装先行环段

4) 如表3 所示，从材料、工时和周期耗用等方面对H247 轮三大舱（未实施涂装先行）和H248 轮三大舱（实施涂装先行）的经济性进行对比。在此基础上再计入动能损耗，核算得出涂装先行试行区域实际节省费用约为23 万元，这其中并未包含缩短建造周期、提高关键资源（船台、码头和吊车等）利用率等产生的成本，预计计算这些项目之后节约成本可达近百万元。

图6 涂装先行工作各阶段状态

同时，涂装先行工作的不足之处主要表现为：涂装先行工作的策划和实施范围受各种工艺及条件的限制，无法全船推广；合拢缝、涂装保留区域的油漆色差明显，分段阶段喷涂的油漆与合拢之后喷涂的油漆无法达到微色差或无色差；分段建造精度不能完全达标，这是限制涂装先行推进的主因之一，相比之下提高建造精度，推行全船无余量建造势在必行。

表3 H247 轮与H248 轮经济性对比

5 结 语

通过在2500TEU 集装箱船建造项目中试行涂装先行方案可知，该方案效果明显，实现了诸多项目的工序前移，改善了工作环境和条件，提高了中间产品的完整性，缩短了船舶建造周期，节省了企业关键资源，提高了资源利用率，在成本控制方面取得了一定的成效。

涂装先行对涂层保护和防污染工作的要求很高，后续可对涂层保护工装进行研究，降低保护工作的难度和成本，提高推广的可行性。目前油漆性能会受到施工间隔期（分段阶段做底漆，码头阶段拉毛完整，间隔期为3～5 个月）及后续拉毛质量的影响，致使涂装质量控制方面还存在瑕疵，随着涂装先行工作的推进，可大幅提升高性能油漆的使用率，对货舱高强度油漆（间隔期短、涂层数量少）的推广非常有利。