蘇士斌，陳 莉，周曉瑩，何梓強，陳偉雄

（廣州文沖船廠有限責任公司，廣州 510725）

預(yù)設(shè)計模式優(yōu)化造船設(shè)計

蘇士斌，陳 莉，周曉瑩，何梓強，陳偉雄

（廣州文沖船廠有限責任公司，廣州 510725）

在研究船舶串行設(shè)計模式的基礎(chǔ)上提出預(yù)設(shè)計模式，完善設(shè)計流程，深度融合船、機、電多專業(yè)的相關(guān)設(shè)計信息，使部分設(shè)計工作技術(shù)性前移，一些設(shè)計工作預(yù)防性解決關(guān)鍵問題。預(yù)設(shè)計模式在機制上可減少目前所發(fā)生的許多重大修改，減少物量和工時浪費，提高造船效率，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。

設(shè)計模式；串行設(shè)計；預(yù)設(shè)計；修改

0 引言

世界船型趨向大噸位、高技術(shù)含量和高附加值、新技術(shù)、新工藝和新船型，中國造船業(yè)進入新的發(fā)展階段，盡管面臨船市下調(diào)和其他眾多風險，今后仍可以實現(xiàn)又好又快的發(fā)展。造船是一個兼容設(shè)計和建造的復(fù)雜生產(chǎn)過程，只有在技術(shù)上不斷進行自我技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，才能提高造船效率、促使造船企業(yè)強大[1-2]。現(xiàn)在造船模式按區(qū)域組織生產(chǎn)，殼、舾、涂作業(yè)在空間上分道、時間上有序，實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)和管理一體化，而造船模式得以順利開展的基礎(chǔ)在于船舶設(shè)計的正確性、合理性，船舶的設(shè)計模式則起到了關(guān)鍵性的作用。從船舶建造角度分析，船舶企業(yè)的綜合競爭力主要取決于生產(chǎn)制造工藝、科技水平、產(chǎn)業(yè)規(guī)模和經(jīng)濟效益?？萍妓桨ㄩ_發(fā)設(shè)計水平和造船水平，這些決定了產(chǎn)品的競爭力。

通過對目前船舶設(shè)計的串行設(shè)計模式和建造過程分析，由于設(shè)計時間和施工周期逐漸變短，在串行模式中有時出現(xiàn)一些重要設(shè)備相關(guān)的修改單等，伴有較多物料和工時消耗，甚至延長施工周期。串行設(shè)計模式主要體現(xiàn)在分工上，以專業(yè)為主，在船、機、電等各專業(yè)基礎(chǔ)上實行先船體，再輪機，最后電氣的流程。設(shè)計內(nèi)容相互獨立，只有當設(shè)備之間或設(shè)備與船體結(jié)構(gòu)碰撞時才進行專業(yè)協(xié)調(diào)，處理暴露出來的問題。

本文提出一種創(chuàng)新的船舶設(shè)計模式——預(yù)設(shè)計模式，該模式深度融合船、機、電等專業(yè)重要設(shè)備和關(guān)鍵點信息，包括重要設(shè)備、油、水、氣、管系和舾裝等，使部分工作進行技術(shù)性前移，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，合理布局，設(shè)計出兼容性更強的建造方案，提高船舶設(shè)計的可制造性和生產(chǎn)合理性，減少施工現(xiàn)場引起的各專業(yè)協(xié)調(diào)的工作量，促進船舶設(shè)計和現(xiàn)場施工效率進一步提升，使造船成本得到有效控制，提高船廠經(jīng)濟效益。

1 質(zhì)量事故分析

目前，船舶設(shè)計模式較多屬于串行設(shè)計模式，主要由初步設(shè)計、詳細設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計3個階段構(gòu)成，每一個階段只需完成本階段的工作。生產(chǎn)設(shè)計是船舶建造過程中的最后一個設(shè)計環(huán)節(jié)，僅僅依靠挖掘生產(chǎn)設(shè)計的潛力不能夠?qū)崿F(xiàn)殼、舾、涂一體化的造船模式要求[3]。研究了廣州文沖船廠多年來的設(shè)計過程，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計往往不能解決所有問題，特別隨著設(shè)計周期變短、節(jié)點間隔越來越短、人員工作量越來越多，設(shè)計人員在繁忙的工作中顧此失彼，串行設(shè)計模式中的不足之處突顯出來，使得一些修改在所難免。許多重要設(shè)備在現(xiàn)場施工時才發(fā)現(xiàn)需要進行修改，各專業(yè)不得不再次花費大量時間協(xié)調(diào)處理問題，既浪費大量物料，也浪費許多設(shè)計工時和現(xiàn)場施工工時。曾有一條32 000 DWT船的修改物量達到了36 t之多，其中板材和型材消耗最多，電裝、機裝、甲裝、施工現(xiàn)場等幾乎所有的科室都涉及修改，大量設(shè)計工時被浪費，伴隨大量物量修改，也產(chǎn)生許多廢返物量。

對大量典型質(zhì)量事故進行分析，可以看到一些重要設(shè)備與關(guān)鍵點時常發(fā)生因各專業(yè)沒有及時充分協(xié)調(diào)，導(dǎo)致現(xiàn)場施工產(chǎn)生巨大修改。過去有充分時間的設(shè)計工作情況已經(jīng)不復(fù)存在，當前設(shè)計節(jié)點和施工周期日益縮短，不會再有多余的時間留給設(shè)計人員去慢慢檢查，慢慢協(xié)調(diào)，慢慢修改。造成這些質(zhì)量事故的主要原因在于串行設(shè)計模式，初步設(shè)計完成后，將剩余工作交給了詳細設(shè)計，詳細設(shè)計完成后又將剩余工作交給生產(chǎn)設(shè)計。這種像流水線一樣的串行設(shè)計模式中，一個設(shè)計階段往往只關(guān)注一個階段所涉及的各方面問題，對于一些跨階段需要關(guān)注的設(shè)計或設(shè)備時常不能夠做到完善，這樣就會出現(xiàn)各種各樣的問題，從而造成設(shè)計修改和現(xiàn)場返工。圖1為串行設(shè)計模式結(jié)構(gòu)圖。

在串行設(shè)計模式中，設(shè)計人員按要求完成本職工作后將成果推向后一設(shè)計階段，當后一階段產(chǎn)品的可制造性、可裝配性、可維護性等變得較差甚至不可能實現(xiàn)時，就重新返回到前一設(shè)計階段，再次協(xié)調(diào)尋找解決問題的方案。串行設(shè)計模式中各階段之間缺少預(yù)防和監(jiān)督機制，缺少對重要設(shè)備與關(guān)鍵點進行積極預(yù)處理的工作流程。若設(shè)計中各專業(yè)之間缺少有效溝通則會發(fā)生各種設(shè)計問題，導(dǎo)致質(zhì)量事故出現(xiàn)，修改增加船舶設(shè)計和生產(chǎn)成本，也使船舶建造周期變長。

一條2 800 DWT散貨船GWS44*在現(xiàn)場施工階段發(fā)現(xiàn)應(yīng)急配電板高度超出梁下凈空高的質(zhì)量問題，分段合攏前的設(shè)備檢查時，發(fā)現(xiàn)梁下凈空高2 250 mm，而應(yīng)急配電板高度為2 280 mm，且由于應(yīng)急配電板重量大，底部采用L50×70×5角鋼制作底座，進一步增加了設(shè)備高度。這樣即使拆除頂部吊裝角鋼結(jié)構(gòu)，橫梁結(jié)構(gòu)依然與應(yīng)急配電板相碰，施工現(xiàn)場不得不臨時修改應(yīng)急配電板上方大梁以滿足要求，這樣的修改又需要船體結(jié)構(gòu)送審并認可，才可以施工。船體結(jié)構(gòu)的美觀性無從保證，既浪費了大量的板材又增加了施工周期。不同專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計人員之間沒有積極協(xié)調(diào)是造成該問題的主要原因，但作為前一階段的初步設(shè)計和詳細設(shè)計缺少對應(yīng)急配電板這樣的重要設(shè)備布置進行相應(yīng)的關(guān)注，只是將相應(yīng)工作留給下一階段，讓生產(chǎn)設(shè)計階段內(nèi)的各專業(yè)之間進行協(xié)調(diào)處理，從而留下了質(zhì)量事故隱患。若在初步設(shè)計和詳細設(shè)計階段，相關(guān)專業(yè)給予重要設(shè)備應(yīng)急配電板一定的預(yù)設(shè)計，積極關(guān)注應(yīng)急配電板相關(guān)的尺寸、走線方式與位置等，使船體結(jié)構(gòu)設(shè)計一次到位就可以避免這樣的修改。

2 創(chuàng)新預(yù)設(shè)計模式

相對于造船行業(yè)動輒上億元的投入，僅占其4%左右的設(shè)計費用并不能左右船市大局，但船舶設(shè)計影響了船舶70%左右的成本投入，對船舶“優(yōu)生”起到了關(guān)鍵作用[4]。船舶設(shè)計是造船工業(yè)的源頭，在整個生產(chǎn)過程中起著主導(dǎo)作用，船舶設(shè)計決定船體的結(jié)構(gòu)、尺寸和性能，且對生產(chǎn)成本、建造周期和船舶運營都有極其重要的影響[5-6]。

為了更好地解決上述問題，本文提出與串行設(shè)計模式不同的新型設(shè)計模式——預(yù)設(shè)計模式，它不僅要解決“造怎樣的船”，同時還要解決“怎樣造船”，即將“造怎樣的船”和“怎樣造船”結(jié)合起來，使二者融為一體，在解決“造怎樣的船”的同時充分考慮船體、輪機和電氣的結(jié)構(gòu)、重要設(shè)備、主干電纜走向、管系及其他關(guān)鍵點等信息，優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計的產(chǎn)品可制造性，使“怎樣造船”變得合理順暢，減少修改避免浪費。預(yù)設(shè)計模式體現(xiàn)了各專業(yè)之間協(xié)同進行，重要設(shè)備、關(guān)鍵點設(shè)計工作前移的設(shè)計思路，特別是把串行生產(chǎn)設(shè)計、現(xiàn)場施工階段需要大量協(xié)調(diào)的設(shè)計信息進行前移，及早解決關(guān)鍵問題，有效減少各專業(yè)內(nèi)部和專業(yè)之間的大量協(xié)調(diào)工作，也杜絕了施工現(xiàn)場出現(xiàn)修改成本較大的修改單，有利于后續(xù)制造和現(xiàn)場施工，提高船舶質(zhì)量。預(yù)設(shè)計模式使船、機、電等多專業(yè)信息融合到一起，設(shè)計順序在串行設(shè)計模式的基礎(chǔ)上融入?yún)f(xié)同性設(shè)計信息。圖2為預(yù)設(shè)計模式結(jié)構(gòu)圖。

對比圖1和圖2可以看出，預(yù)設(shè)計模式在串行設(shè)計的基礎(chǔ)上將重要設(shè)備、關(guān)鍵點等后期工作進行技術(shù)性前移，體現(xiàn)了各設(shè)計階段之間、各專業(yè)之間協(xié)同進行的設(shè)計思路，把重要設(shè)備與關(guān)鍵點的部分設(shè)計工作進行技術(shù)性前移，特別是把串行模式下生產(chǎn)設(shè)計、現(xiàn)場施工階段需要大量協(xié)調(diào)的設(shè)計工作前移，預(yù)防性處理，有效減少下游設(shè)計中各專業(yè)內(nèi)部、專業(yè)之間協(xié)調(diào)的工作量，杜絕施工現(xiàn)場出現(xiàn)成本較大的修改。在預(yù)設(shè)計模式中，預(yù)設(shè)計通道不是一個獨立存在的部門或階段性工作，而是融合在初步設(shè)計、詳細設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計之中。經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員、施工人員等將重點設(shè)備與關(guān)鍵點的布置、工作等數(shù)據(jù)信息反饋給前向設(shè)計階段，各設(shè)計階段篩選相關(guān)信息，并在各設(shè)計階段內(nèi)積極關(guān)注相關(guān)工作，采取有效措施，從而使生產(chǎn)設(shè)計達到優(yōu)化設(shè)計的目標，避免問題出現(xiàn)。

預(yù)設(shè)計不同于串行設(shè)計中生產(chǎn)設(shè)計的協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)往往是在生產(chǎn)設(shè)計的各專業(yè)間自己進行設(shè)計工作出現(xiàn)問題時發(fā)生，是問題產(chǎn)生之后進行的專業(yè)內(nèi)或?qū)I(yè)間溝通協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)是串行設(shè)計出現(xiàn)問題時采取的一種處理問題的方式，相對于問題出現(xiàn)是滯后的，而預(yù)設(shè)計相對于問題出現(xiàn)是超前的。預(yù)設(shè)計是一種預(yù)防性的、積極的工作方式，針對重要設(shè)備與關(guān)鍵點采取有效措施避免問題出現(xiàn)，不把重要設(shè)備與關(guān)鍵點的問題僅留給下游設(shè)計階段去處理。表1為串行設(shè)計模式與預(yù)設(shè)計模式在多個方面的對比分析。

表1 串行設(shè)計模式與預(yù)設(shè)計模式對比

由表1可以看出，預(yù)設(shè)計模式在產(chǎn)品設(shè)計過程中同時考慮后期設(shè)計和生產(chǎn)因素，從而使設(shè)計正確性和產(chǎn)品可制造性進一步提高，加快產(chǎn)品的開發(fā)進程，縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間，有效降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強企業(yè)的競爭力。

以內(nèi)通報警系統(tǒng)為例，報警鈴的布置既可以布置在走廊，也可以在走廊和艙室內(nèi)都進行布置，都滿足規(guī)范要求。這就給船廠設(shè)計和內(nèi)通報警設(shè)備廠家設(shè)計提供了多種可行方案，各方案對設(shè)備成本、電纜成本、施工成本和設(shè)計成本的影響不同。依據(jù)預(yù)設(shè)計的思路，盡量減少隨后設(shè)計工作中的難點，在內(nèi)通技術(shù)協(xié)議制作時就將設(shè)計方案選定為僅在走廊布置報警鈴，同時協(xié)調(diào)上建艙室門負責的部門，使門帶有柵格形式。這樣在訂貨階段就考慮報警鈴布置的設(shè)計和施工，確定相應(yīng)的設(shè)計方案，避免將來再選擇其他設(shè)計方案，給生產(chǎn)設(shè)計和現(xiàn)場施工留下隱患。

預(yù)設(shè)計模式的實施對設(shè)計人員提出了更高的要求，要求通過交叉培訓(xùn)提高各層次設(shè)計人員的素質(zhì)，拓寬設(shè)計人員的各專業(yè)知識面，增強初步設(shè)計、詳細設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計的能力。同時，需要經(jīng)驗豐富的各專業(yè)和現(xiàn)場施工人員收集、整理重點設(shè)備和關(guān)鍵點的部分工作，并將數(shù)據(jù)信息反饋到生產(chǎn)設(shè)計、詳細設(shè)計和初步設(shè)計中進行審核分析，結(jié)合生產(chǎn)狀況做出相應(yīng)的處理，合理化設(shè)計方案，使設(shè)計工作和現(xiàn)場施工有一定的設(shè)計制造方向感。此時若有豐富經(jīng)驗的QC或負責總體的人員介入并提出合理化建議，將更有效地促進信息交流和設(shè)計工作的改進。

3 結(jié)論

隨著造船形式的發(fā)展及造船模式的轉(zhuǎn)變，企業(yè)競爭力由產(chǎn)品的開發(fā)速度及效能來決定。預(yù)設(shè)計模式促進各專業(yè)間的信息融合，將重要設(shè)備和關(guān)鍵點的設(shè)計工作前移，使得一些關(guān)鍵工作在前期予以考慮，預(yù)防性處理問題，減少后期各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)工作，減少修改物量和工時浪費，提高造船工作效率。預(yù)設(shè)計模式也對設(shè)計人員提出了更高的要求，通過交叉培訓(xùn)學(xué)習(xí)，促使員工在船舶設(shè)計工作中拓寬專業(yè)知識面，提高船舶企業(yè)的設(shè)計水平和競爭力。

[1] 劉飛, 林焰, 王運龍, 等. 提高新造船能效設(shè)計水平的多種新措施[J]. 船舶工程, 2011, 33(2): 6-9.

[2] 曲鵬翔, 馬曉平. 船舶并行協(xié)同設(shè)計動態(tài)計劃管理系統(tǒng)研究[J]. 造船技術(shù), 2010, (2): 8-10.

[3] 孫懷義. 創(chuàng)造新的船舶設(shè)計模式 推進船舶建造向現(xiàn)代化發(fā)展[J]. 艦船科學(xué)技術(shù), 2009, (2): 3-4.

[4] 徐華. 船舶設(shè)計駛?cè)搿熬G色通道”[J]. 中國船檢, 2008, (8): 10-12.

[5] 王能建, 賀澤, 邱長華. 協(xié)同設(shè)計及其在船舶設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 船舶工程, 2004, 26(4): 16-18.

[6] 王能建, 邱長華. 支持協(xié)同設(shè)計的船舶設(shè)計過程模型研究[J]. 中國造船, 2005, 46(1): 66-69.

Pre-design Model to Promote Shipbuilding Design

SU Shibin, CHEN Li, ZHOU Xiaoying, HE Ziqiang, CHEN Weixiong

(Guangzhou Wenchong Shipyard Co., Ltd., Guangzhou 510725, China)

Based on the research of ship serial design patterns, pre-design model is proposed in order to improve the design process and to integrate relative design information of hull, machine and electricity. Some parts of the design go technically forward and some can preventively resolve key issues. Pre-design model in the mechanism may reduce the current number of significant modification with reducing material and working hours, which raises shipbuilding efficiency and enhances economic efficiency of the enterprises.

design model; serial design; pre-design; modification

U662

A

10.14141/j.31-1981.2017.03.006

蘇士斌（1979—），男，工程師，博士，研究方向：船舶設(shè)計及自動化。