极地重载甲板船只生产技术难点及经验范文

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摘要：本文较详细地阐述了极地重载甲板运输船生产技术准备工作难点，使用表格列举方式表述了各项工作计划，并针对运行过程中出现的重点问题进行梳理，总结经验教训

关键词：极地运输；生产技术准备；难点；经验教训

前言

当前的船舶市场大背景下，各船厂在同类型产品的竞争日趋激烈，不少船舶企业在设计研发和人工、建造成本上进行优化，寻求提升企业综合竞争力，创造更好的企业效益。在极地油气田开发的背景下，极地模块运输船的需求迫在眉睫。顾名思义，此船主要是用于北冰洋冰冻季节连续运输LNG大型设备模块至YamalLNG项目基地赛贝塔港的重载甲板运输船，具有极强的破冰能力，可以常年在极地冰区航行，要求能在1.5米冰层厚度的海况下保持2节的航速，同时能在零下50℃的超低温环境正常工作。本船型是为28,500载重吨、双桨、双柴油机推进的运输船。常年航行于亚马尔半岛，用于运输大型模块货物到Sabetta的极地重载甲板运输船。船体外形与推进器的布置使其在平整冰层及碎冰中具有良好的操作性。

1极地凝析船生产技术准备工作计划

合同签订前期公司经营、研发部门在与船东接触中，详细地分析了本船的概念设计要求，对功能、船体外观、商务价格、后期服务以及制作要求等进行初步的定义，并针对该船的技术规格书进行了几轮协商，确立了本船的基本技术状态。本项目总体上可以分为两大阶段，第一阶段是自2014年5月-2015年3月，从合同生效到分段进坞，是主要生产准备阶段。第二阶段是自2014年11月-2015年12月，从分段连续建造到交船，是主要生产阶段，见表1，表2，表3。作为国内首制北极低温航线船，建造难度极大，为公司一号工程，各单位积极投入给予特别大的重视，生产准备周期（生产准备和生产周期）比同吨位难度较小成品油船还要缩短2个月以上，见表4。为提高本船生产技术准备效率，缩短生产技术准备周期，首次引用华为公司IPD流程到本船生产准备工作中，参照制定了属于本船的前期生产技术准备IPD流程，见表5。其中需求管理与技术分析和计划实施阶段的工作质量决定前期生产技术准备工作质量和分段连续建造质量。需求管理与技术分析阶段决定了产品能给船东提供哪些特性和功能，也就是满足客户哪些需求，展示是否具有创新性；计划实施阶段的工作决定了本船详细设计水平，是否能完美实现需求管理与技术分析阶段确定的系统方案。通过两个阶段工作形成的产品包业务计划决定了商业目标的实现方式。

2极地甲板运输船生产准备工作重点与难点

在明确了生产计划的前提下，制定了各阶段生产准备工作重点，从设备订货开始-生产设计完成，每一个环节都存在重重困难，超低温工作环境船舶，我们的设计经验为零，在摸着石头过河的模式下，各个部门相互配合，齐心协力，以生产技术准备大日程计划为导向，编制各个节点的工作完成计划，并积极推进。

2.1强化单船生产准备例会制度，曝光生产技术准备工作重点与难点前期的生产准备，各个环节协调推进非常的重要，也是决定一条船能否顺利进行设计的关键，这里面多个部门的协调是一项复杂的工作，为了能够及时有效解决沟通协调中存在问题，明确由运营管理部牵头组织，生产准备室负责落实，召开每周的生产准备例会。自2014年5月份开始，每周六或周日，共40期。由公司领导亲自主持召开单船生产技术准备例会。主要检查详细设计生产设计过程中，出现生产准备方面重大疑难问题，以及检要设备、资材的订货落实情况，是曝光单船生产技术准备工作重点难点的重要平台，本船属国内首制超低温工作环境下工程船，船体结构，舾装电气等方面的研发设计，物资采购等方面要求与常规船差异较大，无相关可借鉴的经验，通过生产技术准备例会，共同曝光问题，解决问题。

2.2全船主要设备的决策订货推进中的困难与应对措施作为整船生产准备工作最前沿，极地甲板运输船的主要设备订货是一颗难啃的硬骨头。很多设备需要满足-50°C低温环境工作要求，由于国内尚无成熟的参考例子，给设备技术协议谈判带来了不小的挑战。为了搞清楚设备谈判中各项技术要点，组织研发设计、物资采购、工艺工法、质量管理等方面人员认真学习船级社对低温设备规范要求，加深理解，不放过每一个细节，并且加班加点与设备厂家进行技术协议的谈判。在一边学习研究，一边决策订货的苛刻条件下推进，克服的困难远大于常规产品船。经多方努力，主要设备决策比以往常规首制产品船设备决策缩短1/3周期。

2.3成立十个专项攻关小组，攻关难点课题本船的研制周期有限，设计的质量能否得到保证，直接影响本船的建造周期。因此结合本船以及工厂的实际情况，开展了十个专项技术攻关小组工作，见表6，为生产设计的顺利进行创造了十分有利的条件。如通过“电器设备自动化小组攻关”，对超低温环境下设备保护方案进行优化，电气大包施工方案优化并对施工课进行交底，形成了一套较完善的施工工艺，并大大提高了施工效率。如防冰冻小组，针对本船的加热盘管设计、单元划分以及施工方案进行一系列的研究，从管子单元设计、管支架布置、涂装等方面详细的策划，形成作业指导书，为本船铜镍加热盘管单元的施工，以及确保外区PSPC的要求做出强有力的支持。成立十个专项小组，由组长、副组长召集，定期专题会议研讨，形成了较高技术含量的技术指导文件，为后期的生产准备以及生产建造都提供了重要的支持。

2.4设计周期紧张，设计计划推进困难本船自合同生效到开工仅6个月周期，设计难度高于常规产品船，设计周期比以往常规首制船产品9个月周期减少1/3的设计周期。因此设计计划推进比常规船难度大很多，导致倒排计划时，主要设备的确认图供图，AKER与上船院在基本设计和详细设计的供图、我司生产设计工作的开展，处在一个高度的重合期。为解决这一矛盾，物资部派专人驻设计办公室每天核对催缴设备确认图，并对超期的设备厂家合同扣款。同时我司派专人赴欧洲AKER总部予以协调设计出图以及前期设计过程中存在的技术难题沟通等，我司派专人驻上船院协助画图，主动催图，为前期的准备工作做出很多努力。边设计边修改的局面，持续着整个设计的过程。

2.5部分主要设备的纳期紧张，交货困难1#船于2014年10月31日开工，自设备订货到开工，仅5个月时间，很多设备厂商的设备生产周期相当紧张。常规船的同样设备周期，比如推进电机一般交货期约22个月，而本船自合同生效到交船仅18个月，该设备体积大、重量超重，必须在2015年6月底出坞前进行青空吊装，按照生产厂家的交货计划，最快2015年7月底到货，将直接影响出坞节点。我们争取船东的协助赴西门子进行催货，同时公司领导赴欧洲进行协商，并采用细化该电气大包纳期进行了详细的分解，见表7，表8。在日常重大设备跟踪过程中，根据建造线表以及船坞综合作业计划核对后，将纳期存在问题的设备单独列出，实时进行预警，最终该设备比原计划提前到货，确保出坞前顺利吊装。

2.6克服焊接工艺难题，甲板面低温舾装件自制外区甲板面导缆孔、带缆桩等低温大型舾装件制作及取证，在国内尚无成熟厂家可以制作并取得相应资质。经过多次调研后，公司组织各部门采取铸件外购、结构件自制组装的方式。看似简单的一个流程，实际上每个环节我们都在摸索中进行着，系泊件铸件确认相关化学成分和机械性能后，最重要的是需要选定厂家，据了解，国内船用铸件厂家在这之前是没有做过冲击试验需满足-40℃、27J的船用铸件的，经过与大连华锐重工沟通，先提供试样试验再确认能否满足要求。但在第一次试验评定中，发现不合格。与厂家重新进行沟通，并进行了技术调整，再次进行工艺评定，功夫不负有心人，终于成功的通过工艺评测，各项性能指标得到了船检的认可。在导览孔、带缆桩制作过程中，制定铸件焊接工艺指导文件，对焊接工人进行专项培训。我们每一个环节做到紧密结合，顺利的啃下这颗硬骨头。

2.7制作模拟样板分段，克服加热盘管安装困难本船的加热盘管单元设计是个重大难点，且在狭小的施工空间进行加热盘管的安装缺乏经验。货仓区甲板结构为纵骨架式，强横梁间距2400mm，横梁高度1600mm，宽11900，舷侧纵桁，肋骨，强肋骨等结构连接相当紧凑。而设计要求在每档强横梁间必须布置一个尺寸约为2260X11800X400的加热盘管单元，且为满足压载舱PSPC要求，舾装件和管支架等附件必须在分段内安装完整。这就要求单元在吊装过程必须根据现场情况不断调整角度才能吊装到位；单元与单元连接需要现场焊接，操作空间相当狭小。镍铜管材质较软，在进仓后如何保护也是一个难题，分段合拢过程中对分段结构的调整，磕磕碰碰总会对铜管有一定的破坏。单元支架是分段内预装的，分段合拢的精度将直接影响单元的后续安装精度，根据单元的设计要求，允许的尺寸偏差要求在±5mm以内，这对分段大合拢提出了一个相当高的要求。因此经过组织各部门协商，采取模拟样板段制作方法，模拟加热盘管安装过程，以便提前发现问题并解决。模拟样板分段，设计出图，制造部落实材料与制作，并组织讨论加热盘管单元划分、吊装、精度控制方案。经过模拟样板分段的安装尝试，提前发现并解决一些问题，例如对贯通安装形式进行了调整。模拟分段制作，成功的将设计与施工进行预先的统一，为后期大量的加热盘管单元安装提供了宝贵经验。

2.8建造策划方面的难点与解决方案考虑冰区影响，本船本船海底门区域开孔有别于常规形式，采取了直接在船体外板海底门区域直接开设格栅型长条孔设计。根据模拟板材试验开孔，1141mm开孔变形量较大，规格书中对开孔面积的进水总量有相关要求，为确保现场开孔质量，建议设计优化布置开孔，在不扩大开孔长度、满足开孔面积要求基础上改为隔3连2形式，进一步调整优化开孔切割顺序，确保钢板开孔切割过程中尽量均衡受热，使变形可控。本船为冰区航行船舶，舵叶不允许存在塞焊孔焊接形式，因此舵叶封板采用马赛克形式整体装配完毕后进行焊接。由于马赛克封板焊接工作量大，相对焊接应力集中，为控制舵叶建造过程中及后续马赛克封板焊接产生的焊接收缩，对舵叶释放反变形及规范焊接顺序。对马赛克外板要求整板加工后现场切割。穿绳管孔现场开孔，控制开孔与管的间隙小于3mm。马赛克外板装配完毕后，用木模检查外板线型，平直度拉粉线检验。舵杆及舵叶上口处板预装。进行舵叶马赛克外板对接焊前，做高度方向上加强，避免了焊接过程中焊接应力集中造成小板折角变形。本型船艉艏区域线型特殊、总段重量大，平底区域小，可布墩位过少，因此艉艏区域坞墩能否在支撑拆除后满足我司坞墩最大承载要求是坞墩布置的关键点。根据艉部区域总段外板线型变化进行布墩，艉端最大线型区域墩木高度约780mm。根据坞墩布置进行受力计算，受力计算结果显示艉部区域自艉向艏4个坞墩受力超出我司坞墩最大承载能力。利用450t坞墩替换最艉端5个常规坞墩。艏部区域部分坞墩最大承载已超出500t，坞墩无法满足承重需求。经研究采用300t、750mm高支撑柱体做支撑底，特制工装梁为撑，上垫枕木，视作特殊形式的坞墩。此方案有效的增大受力面积且满足使用要求，分段摆放后横梁无法拆除，因此横梁区域外板油漆须在分段阶段完工，且在区域外底板不得进行热工作业，防止损伤外板油漆。

3经验教训

（1）经营接单阶段，主要设备纳期风险防范不足。在合同谈判阶段，未对推进电机、艏侧推、配电板、阀门遥控等重大设备进行采购纳期的评估，后期跟进过程中，耗费较多的精力协调交货，且建造方式也进行不断的调整来适应到货纳期。（2）在引用IPD流程管理实践过程中，积累了集成产品开发经验，在设备决策和系统设计、工艺技术方案研讨过程中，应用集成化指导思想管理，组织各部门共同参与，使相关工作效率有一定的提升，首次探索应用IPD流程取得的成效，将为后期持续改进优化生产技术准备管理指明方向，为后续特种产品船的研制开发建立良好的管理基础。但在部分环节还存在一些不足，首先新产品船的研发是一种市场行为，研发不仅仅是研发部门的事，需要设计、物资、生产部门共同加强深度参与，增强产品的竞争力；其次，人员参与结构分工和管控不够结构化，工作合理分工程度需完善，增加了较多的沟通协调和管理成本。再者有些部门环节退缩回到原状，主要是缺乏紧迫感，满足现状怀疑缺乏IPD流程变革的必要性，行动力低下。（3）设计供图过程中，对AKER和设计院的设计计划协调力度不足。虽然在整个设计过程中，上述两家单位对设计工作配合程度较高，但还是不能避免供图计划延后的问题，特别是我司专门派遣较多设计人员协助其出图，我司要加强在详细设计方面的技术储备，为将来的发展做好技术铺垫。（4）本船的轴系在前期的技术方案与厂家澄清过程中，存在较多问题。例如桨叶失效力Fex和冰区扭矩峰值，在前期做设计准备工作时与西门子厂家的沟通中未能提前做好沟通，特别是本船对轴系的特殊性要求，显示出我们的设计经验不足。（5）分段划分时应综合考虑分段是否存在无法吊装、运输等问题，避免后续分段建造完毕后再进行修改。如上建6、7层因分段外形特殊、结构偏弱无法运输导致分段制作完毕后重新拆分。（6）机舱分段从精度控制及现场施工难度来看宜将原半立体划分成上下两个分段来制作，方便甲板下加热盘管安装，减少翻身次数。对于本船环型总段，施工过程中发现正造作业高度较高，需大量搭架，也难以控制精度，并且分段重心较高，运输过程中存在较大风险。

4结束语

极地甲板运输船已顺利交付船东，得到了船东方面的肯定和赞许。通过这艘船的顺利建造，船厂的队伍得到了较好的锻炼，有了这样宝贵的经验，船厂今后将更有信心的在极地系列船市场竞争中取得更有利的地位。参考文献[1]袁海通，盛建燕，顾华LNG船生产技术准备工作的组织管理船舶与海洋工程2016年第4期66-71[2]刘劲松胡必刚《华为能，你也能：IPD重构产品研发》北京：北京大学出版社2015.8

作者：孔祥训 胡耀辉 单位：广船国际生产管理部