船舶建造方案研究

船舶建造方案研究

孙丽颖熊元元

（舟山中远海运重工有限公司，浙江舟山316131）

摘要

本文提出一种全新的，基于数字化技术和自动化工艺的船舶建造质量提升方案。在该方案中，首先将传统的手工作业转为数字化的自动作业，通过数字化技术提高船舶建造过程的可视性和可控性，控制建造环境和质量检测环境，从而避免人为误差，提高生产效率，同时也加强对船舶建造全过程的监控和管理，拥有更加精准的质量保证。

一、绪论

船舶行业是我国国民经济的重要组成部分，其中船舶建造是船舶行业的重要一环。而在船舶建造过程中，质量控制一直是一个重要的问题。

在以往的船舶建造过程中，传统的手工作业是一个主要方式，但是其效率低、精度不高、人为误差大等问题也相应显得比较突出。随着信息化、数字化和自动化技术的不断发展和应用，提高船舶建造过程的自动化和数字化处理已经日益成为行业发展的趋势，其可行性也得到了广泛的认可。

基于此，我们提出一种全新的，基于数字化技术和自动化工艺的船舶建造质量提升方案，助力船舶建造质量的提升。

二、船舶建造主要工艺技术的发展现状分析

目前，船舶建造工艺主要表现为全面推行壳舾 涂一体化、船体装配采用流水线生产、焊接向自动化、高效化、绿色化、数字化、加工成形技术向全面自动化方向发展等特点，并且造船精度控制技术得到重视和发展。壳舾涂一体化是基于船体舾装中心，以绘画为重点，了种类型操作的外壳、舾装和绘画的空间建立具有不同性质，以达到时问上有序的三维有序，船舶建造施工的质量问题进一步得到了保证。并且更重要的是，这一工艺特点还大大改善了船体工作的环境，工人的劳动强度以及整个工程施工的成本都得以降低。而船体装配一般分为部件装配、分段装配、船体装配 了个步骤。目前，先进造船国家船厂的船体部件和曲面分段装配基本上采用了流水线生产。因为在焊按厚板船舶制造，提高了焊接难度，对焊接材料及焊接工艺提出了更高的要求。搅拌摩擦焊接、激光焊接等先进的焊接技术和应用开发的电子束焊接，为船舶的绿色化焊按提供了技术手段。全自动切割系统包括数控切割系统和机器人切割系统。具有自动输料、减少积存、操作人员少、切割節不需要划线、可与 CAD 系统接口等特点。目前，船体板大部分复杂曲线的加工方法，船舶的制造完全有赖于技术人员所掌握的专业技能和实践经验，这些都关乎着产品的质量问题，技术工人通过对船舶的各项数值进行数据统计，从而达到相应误差较小的造船精度控制，这样就减少了造船的利润补偿量问题，同时对加工造船生产工艺和焊接热变形的精确控制，也可以有效避免机械加工，装配和焊接所产生的无效劳动[1-2]。

三、方案设计

1. 数字化的自动作业工艺

首先我们将传统的手工作业转为数字化的自动作业，例如对船壳、船头等进行扫描、三维建模，为之后的作业提供数据支撑；而对于船舶的切割和焊接工艺，则通过激光切割机和数字控制焊接机实现自动化操作，减少人工误差，提高制造精度。

2. 数字化技术的应用

数字化技术在船舶建造过程中的应用包括：运用生产过程模拟，进行优化和操作的可视化；利用无人机和机器人进行数据采集，避免人工测量和采集工作的误差；采用大数据技术进行全过程监控和数据分析，增强对船舶建造过程的掌控能力和管理水平。

3. 质量检测的数字化

随着制造工艺的数字化，传统的船舶质量检测工艺也被重新进行了设计。先通过三维扫描和数字化模型获取各个构件的基础数据，然后采取数字化质量检测技术，如数字化射线探伤和红外线热成像技术，对基础数据进行检测和评估。

四、方案优势

1. 提高建造精度和质量

该方案采用数字化和自动化工艺，从而避免了人工误差，提高了制造精度和产品质量，同时也提高了建造效率，降低了成本。

2. 加强对船舶建造全过程的监控和管理

数字化技术颠覆了传统的生产方式，大幅度提高了产品制造的控制能力和生产过程的可视性，井提供了实时监控和管理手段，从而可以发现并解决生产过程中的问题。

3. 提高船舶建造工艺的智能化和安全性

采用数字化技术和自动控制工艺，提高了生产过程的智能化程度，减少了操作人员的接触机会，消除了一些人为和安全隐患。

五、方案应用

该方案已经在某船厂实际应用，通过数字化和自动化工艺，实现了船壳和其他构件的精准建造，大大提高了船舶建造的效率和质量。

六、船舶建造评价指标选取原则

船舶建造评价指标体系是通过很多个独立的评价指标组合构建而成的有机整体，评价指标的选择需要考虑到评价目的、评价对象类型等因素的综合影响;因此，在选择评价指标前需要详细调查并分析评价对象、确定评价目的和调查方法等。选取的评价指标应该能够准确、真实地反映出该影响因素对评价对象的影响，同时也能够真实地表现出评价目的。为了选择出合理的、具有代表性的评价指标，构建科学全面的评价指标体系，需要遵循以下基本原则:

1.整体性原则。建立评价指标体系的目的是能够有效地反映出评价对象，从而可以得到真实 可靠的评价结果。在构建评价指标体系时应当将评价对象视为一个整体，同时将任意指标的性质 放大到整个评价指标体系中权衡，利用总的目标 来协调、优化各个评价指标。

2.层次性原则。分析问题时应当从大方面出 发，将其科学合理地分解成一个个小方面。构建评价指标体系时也应当将大的影响因素分解成一个个小的影响因素，这样可以保证建立的评价指标体系具备层次性，既可以为指标权重的确定提供便利，也使得评价方案的效果得到提高。

3.独立性和关联性原则。独立性是要求在选取评价指标时应当保证各个指标相互独立，相互之间不应当存在交叉或重复现象;而选择评价指标的目的是更好地反映评价对象，这就要求各个指标之间具备一定的关联性。

4.真实性原则。真实性指的是选取的评价指 标应当是真实存在的，通过对实际情况进行调查分析和总结得到的，能够真实可靠地反映情况，同时也应当保证后续的调查资料和数据是能够得到的。

5.主成分原则。建立的评价指标体系应当简洁明了，这就要求在选择评价指标时应当选取那些具备代表性的、主要的指标。

6.定量与定性相结合的原则。选取评价指标时应当尽量选取可以量化的指标，这样既便于数据的采集，又可以保证后续计算的便捷。但是，为了构建更加科学、全面的评价指标体系，往往还需要选择适当的难以量化的定性指标，同时为了保证后续计算过程能够顺利进行，必须采取某种方法将定性指标进行量化。

7.实用性和可行性原则。构建的评价指标体系应当具备实用性和可操作性，在选取指标时应当考虑到指标数据的采集问题及评价模型使用时是否快捷、方便和实用[3]。

七、结论和展望

船舶建造行业未来的发展方向是数字化，数字化技术和自动化工艺具有非常明显的应用优势，可以降低成本，提高工艺、精度和质量，提高生产效率，加强对船舶建造全过程的监控和管理。未来，数字化和自动化工艺的应用将成为船舶建造行业未来发展的发动机。

参考文献：

[1] 张晗,符道,闫大海,等.船舶建造工艺发展现状分析及对策[J].舰船科学技术,2013(2):9-12.

[2] 马新柱.中小型船舶分段无余量建造工艺的实践[J].中国科技信息,2013(10):137.

[3]陈令浩，杨家其. 基于成本收益法的船舶建造风险控制方案实施效果评估[J]. 水运管理, 2019,41（12）: 15-17.

作者简介：孙丽颖（1994-），女，工程师，研究方向为船舶动力工程。

熊元元（1983-），男，本科，副高级工程师，研究方向为船舶工法设计。