船舶制造工艺现状及改进对策研究

2023-01-02薛智伟

中国设备工程 2022年3期

薛智伟

（江南造船集团职业技术学校，上海 201913）

造船过程需要大量的工艺设备，而造船工艺设备是建造船舶的必要手段，工艺设备的发展也在推动着造船技术的进步。与国外先进船厂相比，我国造船设备自动化程度低，设备老化，加工精度低。提高造船设备自动化、机械化水平，对于提高生产效率和产品质量至关重要。

1 船舶建造工艺的现状

1.1 现行造船模式与方法

经过长期的发展，船舶技术在形式上经历了一个不断发展进步的过程，但总体变化可以概括为从以系统为中心向以产品为中心的转变，但现阶段技术还没有完全达到产品定位，这个目标在未来某个阶段可以实现，目前的建设模式是中间产品定位。该模式的总体指导思想是整体优化，按区域生产划分，与中间产品挂钩，按顺序进行涂装、排列、管理。从造船方法来看，从焊接技术到铆接技术，小截面和通用截面方法都有了较为复杂的发展变化，每种方法都有自己的优势。整体方法是组合子节或通用节配置。综观上述流程，可以看出，造船业正在逐步追求装配化、流程精益化、生产智能化和影响绿色化。

1.2 总装和精益

虽然总装和精益都是现代造船技术的追求目标和发展趋势，但现阶段我国造船技术的发展距离这个目标还很远，很多技术和概念还停留在过去。从我国目前的实际情况来看，大部分造船厂还是选择散装造船，技术得不到创新，小型船舶可以继续采用这种方法，但由于技术限制，船舶的质量和制造不会受到很大影响。但针对大型船舶，其影响不容小觑，而且在整体质量上存在建造和尺寸误差的可能性，更不用说效率问题。总装的关键是分工，即企业拥有核心技术和良好的工艺，将一部分转移给专业化企业，这也是经济全球化的要求。精益的核心是效率，体现了现代管理理念，追求行动价值最大化和资源利用最大化，有效缩短了生产周期。

1.3 智能绿色

现阶段，大部分造船过程并没有太多机会将智能技术作为精细化的物理过程进行应用，但随着计算机技术的发展和造船技术的创新，智能化必然成为未来船舶制造的趋势。自动化是在建造、装配等过程中引入智能化，以实现自动化和装配线的首要目的。随着环境法律的发展和完善，现代环保理念的发展和方法的创新，船舶制造必须实现绿色发展，绿色造船主要体现在降低能源消耗、节约资源和减少污染排放。

2 船舶结构绿色制造工艺设计思路

2.1 优化船舶推进系统

在船舶结构中加入绿色制造工艺，可以从优化船舶推进系统入手，重新组合船舶制造行业现有的发动机和推进器，并根据每艘船舶的类型进行匹配，实现船舶推进系统的优化。例如，浅水中的航速线需要低功率比的推进系统，客船必须根据载重量和乘客的需要来匹配推进系统。组合推进系统用于降低噪音和提高乘客舒适度，并提供船舶所需的动力。必须根据节能环保理念优化船舶的推进系统，以实现更环保的船舶制造目标。

2.2 船舶标准和模块化设计

首先，船舶标准化设计。这种设计模式可以实现最优的船体结构设计。在海洋工程零部件的选用上，严格按照规范和标准进行选择，可以防止因不科学采用而造成的浪费和负面影响，零部件和材料的标准化使用可以最大限度地发挥其独特的性能。该功能提倡优化船体结构设计，最大限度地利用资源，坚持节能环保的设计理念。其次，船舶模块化设计。在绿色设计过程中，采用模块化设计对工作效率和质量提升有很大影响。由于分装过程会消耗大量的人力物力，提高设计成本。而模块化设计有效地解决了这个问题，充分发挥建造能力，同时减少噪音污染。及时更新，有利于实现资源优化整合，最终实现船舶设计的绿色发展目标。

3 船舶制造工艺的发展与创新

3.1 引进先进的造船技术

随着我国建造技术的不断创新，先进的造船技术不断涌现，成为推动我国造船走向世界的重要力量。因此，造船企业应分析自身发展特点，通过科学研究，引进国外先进的造船技术及相关设备，从而起到了很好的节能减排效果。此外，船舶制造企业应注重建立科学的奖惩评价机制，通过薪酬奖励，鼓励员工积极开发新技术，培养创新能力。这使造船商能够提高整体造船技能并创建自己的品牌，从而在竞争激烈的市场中脱颖而出。

3.2 船舶自动化研发总体规划

我国造船自动化设备的发展需要一个全面的规划。选择正确方向，聚焦发展，加快实现商品化和产业化。同时，需要加大造船技术研发的投入，使造船工艺在军舰和民用船舶之间具有通用性和互换性。例如，等离子切割机可用于切割民用船舶，而大型喷漆房则用于军用和民用用途。考虑到我国造船技术与国外存在较大差距，近年来差距不断扩大，因此，建议科工委、海军、中国船舶工业集团公司和上海造船技术研究院联合资助一些重点项目的研究。

3.3 推进建立现代造船模式与造船工艺装备的发展相结合

现代造船模型通过使用中间产品作为生产单元来简化操作。这种思维方式创造出无法优化的小批量、单件船用产品，并利用成组技术将具有相似工艺的零件组合起来，将它们划分为多个标准生产单元，并通过对每个工艺的控制进行整体优化。现代造船模式的特点是设计、生产、管理一体化。为了实现这一目标，必须实现整个设计和生产过程的信息化。目前各船厂的设计基本上都是电脑化，但由于资金紧张，缺乏智能设备，所有设计数据无法直接传输，只能作为数据指令直接控制装配线上的伺服设备。

3.4 船舶生态化、智能化发展

船舶绿色发展是在船舶建造全生命周期降低能耗，实现低排放、高能效、低污染。通过可再生能源，改进和优化能源消耗系统，应用节能技术，优化船舶制造和船舶无害化拆解。虽然我国对绿色船舶理念的引入相对较晚，但进展十分可观，船舶工业在市场开拓过程中正朝着积极转型创新的方向发展。绿色造船厂以绿色建造、绿色运营为核心，并以此为基础进行绿色设计、加工、焊接喷漆等，减少造船过程中的环境污染，有效改善工作环境。针对建造生态友好型船舶的经济可行性，加强节能型船舶的制造，并以此为基础形成可持续的船舶发展趋势。在船舶工业智能化发展过程中，通过引入BIM技术等多种智能化技术手段，对船舶建造过程进行动态模拟，可以有效提高船舶建造过程的可视化和可预测性，为船舶可持续发展发挥作用。

4 船舶建造工艺改进方案

4.1 加强顶层设计

顺应造船业现状，市场竞争压力不断加大。很多船厂越来越关注船舶的安全和速度，经常把制造过程作为衡量船舶质量的重要指标。在上述背景下，对改进船舶制造技术的要求很高。因此，船厂需要改变原有的造船理念，加强造船技术最高水平的设计。加强高水平设计师之间的合作，在此期间，可以形成相关的评价和绩效机制，确保员工做好质量检验和员工合作。并且企业要不断引进和推广新工艺，在自主投资的基础上，新技术鼓励更多的人在造船领域进行技术创新，为一流的设计创造良好的工作环境，让一流的设计师能够快速、彻底地落实质量控制。

4.2 加强体系建设

在造船过程中，需要对大量数据进行汇总和记录。为此，加强造船工艺体系建设，以各项作业标准为主要评价标准，继续优化原有造船体系，确保资源合理利用。在加强船舶技术体系建设期间，不仅要加强技术攻关，还要鼓励员工将产品生产与科研相结合，努力将科研成果转化为成品。新技术引进后，要合理应用造船技术，通过不断的研究和学习，保证新技术的合理应用。此外，在船舶工艺体系建设时，要完善相关技术评价体系，结合行业现状，分析应用其存在的问题，调整完善工艺应用。