極地重載甲板船只生產技術難點及經驗范文

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摘要：本文較詳細地闡述了極地重載甲板運輸船生產技術準備工作難點，使用表格列舉方式表述了各項工作計劃，并針對運行過程中出現的重點問題進行梳理，總結經驗教訓

關鍵詞：極地運輸；生產技術準備；難點；經驗教訓

前言

當前的船舶市場大背景下，各船廠在同類型產品的競爭日趨激烈，不少船舶企業在設計研發和人工、建造成本上進行優化，尋求提升企業綜合競爭力，創造更好的企業效益。在極地油氣田開發的背景下，極地模塊運輸船的需求迫在眉睫。顧名思義，此船主要是用于北冰洋冰凍季節連續運輸LNG大型設備模塊至YamalLNG項目基地賽貝塔港的重載甲板運輸船，具有極強的破冰能力，可以常年在極地冰區航行，要求能在1.5米冰層厚度的海況下保持2節的航速，同時能在零下50℃的超低溫環境正常工作。本船型是為28,500載重噸、雙槳、雙柴油機推進的運輸船。常年航行于亞馬爾半島，用于運輸大型模塊貨物到Sabetta的極地重載甲板運輸船。船體外形與推進器的布置使其在平整冰層及碎冰中具有良好的操作性。

1極地凝析船生產技術準備工作計劃

合同簽訂前期公司經營、研發部門在與船東接觸中，詳細地分析了本船的概念設計要求，對功能、船體外觀、商務價格、后期服務以及制作要求等進行初步的定義，并針對該船的技術規格書進行了幾輪協商，確立了本船的基本技術狀態。本項目總體上可以分為兩大階段，第一階段是自2014年5月-2015年3月，從合同生效到分段進塢，是主要生產準備階段。第二階段是自2014年11月-2015年12月，從分段連續建造到交船，是主要生產階段，見表1，表2，表3。作為國內首制北極低溫航線船，建造難度極大，為公司一號工程，各單位積極投入給予特別大的重視，生產準備周期（生產準備和生產周期）比同噸位難度較小成品油船還要縮短2個月以上，見表4。為提高本船生產技術準備效率，縮短生產技術準備周期，首次引用華為公司IPD流程到本船生產準備工作中，參照制定了屬于本船的前期生產技術準備IPD流程，見表5。其中需求管理與技術分析和計劃實施階段的工作質量決定前期生產技術準備工作質量和分段連續建造質量。需求管理與技術分析階段決定了產品能給船東提供哪些特性和功能，也就是滿足客戶哪些需求，展示是否具有創新性；計劃實施階段的工作決定了本船詳細設計水平，是否能完美實現需求管理與技術分析階段確定的系統方案。通過兩個階段工作形成的產品包業務計劃決定了商業目標的實現方式。

2極地甲板運輸船生產準備工作重點與難點

在明確了生產計劃的前提下，制定了各階段生產準備工作重點，從設備訂貨開始-生產設計完成，每一個環節都存在重重困難，超低溫工作環境船舶，我們的設計經驗為零，在摸著石頭過河的模式下，各個部門相互配合，齊心協力，以生產技術準備大日程計劃為導向，編制各個節點的工作完成計劃，并積極推進。

2.1強化單船生產準備例會制度，曝光生產技術準備工作重點與難點前期的生產準備，各個環節協調推進非常的重要，也是決定一條船能否順利進行設計的關鍵，這里面多個部門的協調是一項復雜的工作，為了能夠及時有效解決溝通協調中存在問題，明確由運營管理部牽頭組織，生產準備室負責落實，召開每周的生產準備例會。自2014年5月份開始，每周六或周日，共40期。由公司領導親自主持召開單船生產技術準備例會。主要檢查詳細設計生產設計過程中，出現生產準備方面重大疑難問題，以及檢要設備、資材的訂貨落實情況，是曝光單船生產技術準備工作重點難點的重要平臺，本船屬國內首制超低溫工作環境下工程船，船體結構，舾裝電氣等方面的研發設計，物資采購等方面要求與常規船差異較大，無相關可借鑒的經驗，通過生產技術準備例會，共同曝光問題，解決問題。

2.2全船主要設備的決策訂貨推進中的困難與應對措施作為整船生產準備工作最前沿，極地甲板運輸船的主要設備訂貨是一顆難啃的硬骨頭。很多設備需要滿足-50°C低溫環境工作要求，由于國內尚無成熟的參考例子，給設備技術協議談判帶來了不小的挑戰。為了搞清楚設備談判中各項技術要點，組織研發設計、物資采購、工藝工法、質量管理等方面人員認真學習船級社對低溫設備規范要求，加深理解，不放過每一個細節，并且加班加點與設備廠家進行技術協議的談判。在一邊學習研究，一邊決策訂貨的苛刻條件下推進，克服的困難遠大于常規產品船。經多方努力，主要設備決策比以往常規首制產品船設備決策縮短1/3周期。

2.3成立十個專項攻關小組，攻關難點課題本船的研制周期有限，設計的質量能否得到保證，直接影響本船的建造周期。因此結合本船以及工廠的實際情況，開展了十個專項技術攻關小組工作，見表6，為生產設計的順利進行創造了十分有利的條件。如通過“電器設備自動化小組攻關”，對超低溫環境下設備保護方案進行優化，電氣大包施工方案優化并對施工課進行交底，形成了一套較完善的施工工藝，并大大提高了施工效率。如防冰凍小組，針對本船的加熱盤管設計、單元劃分以及施工方案進行一系列的研究，從管子單元設計、管支架布置、涂裝等方面詳細的策劃，形成作業指導書，為本船銅鎳加熱盤管單元的施工，以及確保外區PSPC的要求做出強有力的支持。成立十個專項小組，由組長、副組長召集，定期專題會議研討，形成了較高技術含量的技術指導文件，為后期的生產準備以及生產建造都提供了重要的支持。

2.4設計周期緊張，設計計劃推進困難本船自合同生效到開工僅6個月周期，設計難度高于常規產品船，設計周期比以往常規首制船產品9個月周期減少1/3的設計周期。因此設計計劃推進比常規船難度大很多，導致倒排計劃時，主要設備的確認圖供圖，AKER與上船院在基本設計和詳細設計的供圖、我司生產設計工作的開展，處在一個高度的重合期。為解決這一矛盾，物資部派專人駐設計辦公室每天核對催繳設備確認圖，并對超期的設備廠家合同扣款。同時我司派專人赴歐洲AKER總部予以協調設計出圖以及前期設計過程中存在的技術難題溝通等，我司派專人駐上船院協助畫圖，主動催圖，為前期的準備工作做出很多努力。邊設計邊修改的局面，持續著整個設計的過程。

2.5部分主要設備的納期緊張，交貨困難1#船于2014年10月31日開工，自設備訂貨到開工，僅5個月時間，很多設備廠商的設備生產周期相當緊張。常規船的同樣設備周期，比如推進電機一般交貨期約22個月，而本船自合同生效到交船僅18個月，該設備體積大、重量超重，必須在2015年6月底出塢前進行青空吊裝，按照生產廠家的交貨計劃，最快2015年7月底到貨，將直接影響出塢節點。我們爭取船東的協助赴西門子進行催貨，同時公司領導赴歐洲進行協商，并采用細化該電氣大包納期進行了詳細的分解，見表7，表8。在日常重大設備跟蹤過程中，根據建造線表以及船塢綜合作業計劃核對后，將納期存在問題的設備單獨列出，實時進行預警，最終該設備比原計劃提前到貨，確保出塢前順利吊裝。

2.6克服焊接工藝難題，甲板面低溫舾裝件自制外區甲板面導纜孔、帶纜樁等低溫大型舾裝件制作及取證，在國內尚無成熟廠家可以制作并取得相應資質。經過多次調研后，公司組織各部門采取鑄件外購、結構件自制組裝的方式。看似簡單的一個流程，實際上每個環節我們都在摸索中進行著，系泊件鑄件確認相關化學成分和機械性能后，最重要的是需要選定廠家，據了解，國內船用鑄件廠家在這之前是沒有做過沖擊試驗需滿足-40℃、27J的船用鑄件的，經過與大連華銳重工溝通，先提供試樣試驗再確認能否滿足要求。但在第一次試驗評定中，發現不合格。與廠家重新進行溝通，并進行了技術調整，再次進行工藝評定，功夫不負有心人，終于成功的通過工藝評測，各項性能指標得到了船檢的認可。在導覽孔、帶纜樁制作過程中，制定鑄件焊接工藝指導文件，對焊接工人進行專項培訓。我們每一個環節做到緊密結合，順利的啃下這顆硬骨頭。

2.7制作模擬樣板分段，克服加熱盤管安裝困難本船的加熱盤管單元設計是個重大難點，且在狹小的施工空間進行加熱盤管的安裝缺乏經驗。貨倉區甲板結構為縱骨架式，強橫梁間距2400mm，橫梁高度1600mm，寬11900，舷側縱桁，肋骨，強肋骨等結構連接相當緊湊。而設計要求在每檔強橫梁間必須布置一個尺寸約為2260X11800X400的加熱盤管單元，且為滿足壓載艙PSPC要求，舾裝件和管支架等附件必須在分段內安裝完整。這就要求單元在吊裝過程必須根據現場情況不斷調整角度才能吊裝到位；單元與單元連接需要現場焊接，操作空間相當狹小。鎳銅管材質較軟，在進倉后如何保護也是一個難題，分段合攏過程中對分段結構的調整，磕磕碰碰總會對銅管有一定的破壞。單元支架是分段內預裝的，分段合攏的精度將直接影響單元的后續安裝精度，根據單元的設計要求，允許的尺寸偏差要求在±5mm以內，這對分段大合攏提出了一個相當高的要求。因此經過組織各部門協商，采取模擬樣板段制作方法，模擬加熱盤管安裝過程，以便提前發現問題并解決。模擬樣板分段，設計出圖，制造部落實材料與制作，并組織討論加熱盤管單元劃分、吊裝、精度控制方案。經過模擬樣板分段的安裝嘗試，提前發現并解決一些問題，例如對貫通安裝形式進行了調整。模擬分段制作，成功的將設計與施工進行預先的統一，為后期大量的加熱盤管單元安裝提供了寶貴經驗。

2.8建造策劃方面的難點與解決方案考慮冰區影響，本船本船海底門區域開孔有別于常規形式，采取了直接在船體外板海底門區域直接開設格柵型長條孔設計。根據模擬板材試驗開孔，1141mm開孔變形量較大，規格書中對開孔面積的進水總量有相關要求，為確保現場開孔質量，建議設計優化布置開孔，在不擴大開孔長度、滿足開孔面積要求基礎上改為隔3連2形式，進一步調整優化開孔切割順序，確保鋼板開孔切割過程中盡量均衡受熱，使變形可控。本船為冰區航行船舶，舵葉不允許存在塞焊孔焊接形式，因此舵葉封板采用馬賽克形式整體裝配完畢后進行焊接。由于馬賽克封板焊接工作量大，相對焊接應力集中，為控制舵葉建造過程中及后續馬賽克封板焊接產生的焊接收縮，對舵葉釋放反變形及規范焊接順序。對馬賽克外板要求整板加工后現場切割。穿繩管孔現場開孔，控制開孔與管的間隙小于3mm。馬賽克外板裝配完畢后，用木模檢查外板線型，平直度拉粉線檢驗。舵桿及舵葉上口處板預裝。進行舵葉馬賽克外板對接焊前，做高度方向上加強，避免了焊接過程中焊接應力集中造成小板折角變形。本型船艉艏區域線型特殊、總段重量大，平底區域小，可布墩位過少，因此艉艏區域塢墩能否在支撐拆除后滿足我司塢墩最大承載要求是塢墩布置的關鍵點。根據艉部區域總段外板線型變化進行布墩，艉端最大線型區域墩木高度約780mm。根據塢墩布置進行受力計算，受力計算結果顯示艉部區域自艉向艏4個塢墩受力超出我司塢墩最大承載能力。利用450t塢墩替換最艉端5個常規塢墩。艏部區域部分塢墩最大承載已超出500t，塢墩無法滿足承重需求。經研究采用300t、750mm高支撐柱體做支撐底，特制工裝梁為撐，上墊枕木，視作特殊形式的塢墩。此方案有效的增大受力面積且滿足使用要求，分段擺放后橫梁無法拆除，因此橫梁區域外板油漆須在分段階段完工，且在區域外底板不得進行熱工作業，防止損傷外板油漆。

3經驗教訓

（1）經營接單階段，主要設備納期風險防范不足。在合同談判階段，未對推進電機、艏側推、配電板、閥門遙控等重大設備進行采購納期的評估，后期跟進過程中，耗費較多的精力協調交貨，且建造方式也進行不斷的調整來適應到貨納期。（2）在引用IPD流程管理實踐過程中，積累了集成產品開發經驗，在設備決策和系統設計、工藝技術方案研討過程中，應用集成化指導思想管理，組織各部門共同參與，使相關工作效率有一定的提升，首次探索應用IPD流程取得的成效，將為后期持續改進優化生產技術準備管理指明方向，為后續特種產品船的研制開發建立良好的管理基礎。但在部分環節還存在一些不足，首先新產品船的研發是一種市場行為，研發不僅僅是研發部門的事，需要設計、物資、生產部門共同加強深度參與，增強產品的競爭力；其次，人員參與結構分工和管控不夠結構化，工作合理分工程度需完善，增加了較多的溝通協調和管理成本。再者有些部門環節退縮回到原狀，主要是缺乏緊迫感，滿足現狀懷疑缺乏IPD流程變革的必要性，行動力低下。（3）設計供圖過程中，對AKER和設計院的設計計劃協調力度不足。雖然在整個設計過程中，上述兩家單位對設計工作配合程度較高，但還是不能避免供圖計劃延后的問題，特別是我司專門派遣較多設計人員協助其出圖，我司要加強在詳細設計方面的技術儲備，為將來的發展做好技術鋪墊。（4）本船的軸系在前期的技術方案與廠家澄清過程中，存在較多問題。例如槳葉失效力Fex和冰區扭矩峰值，在前期做設計準備工作時與西門子廠家的溝通中未能提前做好溝通，特別是本船對軸系的特殊性要求，顯示出我們的設計經驗不足。（5）分段劃分時應綜合考慮分段是否存在無法吊裝、運輸等問題，避免后續分段建造完畢后再進行修改。如上建6、7層因分段外形特殊、結構偏弱無法運輸導致分段制作完畢后重新拆分。（6）機艙分段從精度控制及現場施工難度來看宜將原半立體劃分成上下兩個分段來制作，方便甲板下加熱盤管安裝，減少翻身次數。對于本船環型總段，施工過程中發現正造作業高度較高，需大量搭架，也難以控制精度，并且分段重心較高，運輸過程中存在較大風險。

4結束語

極地甲板運輸船已順利交付船東，得到了船東方面的肯定和贊許。通過這艘船的順利建造，船廠的隊伍得到了較好的鍛煉，有了這樣寶貴的經驗，船廠今后將更有信心的在極地系列船市場競爭中取得更有利的地位。參考文獻[1]袁海通，盛建燕，顧華LNG船生產技術準備工作的組織管理船舶與海洋工程2016年第4期66-71[2]劉勁松胡必剛《華為能，你也能：IPD重構產品研發》北京：北京大學出版社2015.8

作者：孔祥訓 胡耀輝 單位：廣船國際生產管理部