姚建春，中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第十一研究所副總工程師
2011中國海洋油氣鉆采與工程裝備高峰論壇報(bào)道
姚建春——中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第十一研究所副總工程師
【姚建春】：各位來賓，女士們、先生們，下午好！
我發(fā)現(xiàn)的發(fā)言是“海洋工程裝備總裝建造技術(shù)”，分五個(gè)內(nèi)容，首先對(duì)我們所做個(gè)介紹。
中國船舶工業(yè)第十一研究所是船舶行業(yè)唯一一個(gè)以造船工業(yè)現(xiàn)代化為目標(biāo)的軍用艦船民用傳播和海洋工程裝備制造研究的平臺(tái)。
船舶和海洋領(lǐng)域總體研究，非金屬材料應(yīng)用和檢測(cè)技術(shù)研究，自動(dòng)化裝備設(shè)計(jì)與制造技術(shù)研究等。
作為船舶行業(yè)唯一一家工藝研究所，承擔(dān)了為全行業(yè)服務(wù)的功能，為造船工藝、信息化、焊接、涂裝等方面，由一些上級(jí)主管單位在我們所設(shè)了辦公室。
下面我們來回顧一下海洋工程裝備現(xiàn)狀和發(fā)展的趨勢(shì)。海洋工程裝備發(fā)展的現(xiàn)狀，首先是深水化大型化。多功能智能化，設(shè)備更加先進(jìn)，操作更加簡(jiǎn)便，全自動(dòng)化這些高新技術(shù)的船型，動(dòng)力定位船型等已經(jīng)成為當(dāng)今國際上研發(fā)的主力船型。
模塊化總裝建造，通過模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的最優(yōu)布置。通過模塊標(biāo)準(zhǔn)化，通用設(shè)備方便維修、測(cè)裝，向水下發(fā)展，更多借鑒陸上處理技術(shù)，例如將采油設(shè)備，包括建立深�？臻g站控制遙控實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、修理等作業(yè)。
安全性、可靠性、環(huán)保性，未來對(duì)海洋工程裝備的安全性可靠性要求更高。尤其抗沖擊性，抗沉沒性，更好的防止漏油、井噴等。
世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)的復(fù)蘇對(duì)能源的需求繼續(xù)加大，促使深水、超深水海洋工程裝備增加，以及裝備的更新?lián)Q代，引發(fā)了海洋工程裝備的持續(xù)增長(zhǎng)。
從2010年10月2011年6月，全球簽訂91份海洋鉆井建造合同，其中45份合同有待于生效，其中新加坡共57座。
我國的海工裝備建造企業(yè)獲得訂單比較多的是大連重工，一共獲得13座自升式平臺(tái)，1座半潛式平臺(tái)。我國海工裝備業(yè)跟韓國、新加坡的差距，主要在項(xiàng)目管理水平，設(shè)計(jì)能力、配套能力、總承包能力或者說一個(gè)協(xié)調(diào)的能力。另外在總裝建造水平、建造周期、建造總工時(shí)方面還有待于進(jìn)一步提高。
第三部分說一下海洋工程總成技術(shù)研究項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目是以中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第十一研究所作為牽頭單位，煙臺(tái)中集來福士海洋工程、中遠(yuǎn)船務(wù)工程集團(tuán)等溝通協(xié)作。
我們看一下海工裝備與船舶的主要差別，我們都清楚高附加值、高風(fēng)險(xiǎn)、高投資是海洋裝備的特點(diǎn)，和船舶相比，可靠性和質(zhì)量要求是高于船舶，大量使用高強(qiáng)調(diào)鋼。
海洋工程裝備一般超過140米，內(nèi)部的管線密集，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備繁多，調(diào)試工作量非常大。我們這個(gè)項(xiàng)目主要是從縮短周期提高質(zhì)量和效率，提高市場(chǎng)占有率、配套自主率，實(shí)現(xiàn)我國海工發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，采用產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)的方式，突破關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)。
項(xiàng)目一共是八個(gè)研究專題。專題一主要是研究?jī)?nèi)容之一，是典型的海工裝備總裝建造方案，包括合攏方案、下水方案、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、調(diào)試組織等。第二項(xiàng)內(nèi)容是海工裝備總裝建造的作業(yè)主流程，通過半潛式、自升式平臺(tái)作業(yè)主流程，找出典型海洋工程裝備優(yōu)化作業(yè)主流程。根據(jù)海工建造的特點(diǎn)，研究提煉基本的概念和內(nèi)涵，共性的原則和方法，借鑒現(xiàn)代造船模式的相關(guān)理論和制造業(yè)相近的理論。結(jié)合國內(nèi)配合和條件，提出適合我國國情的海工裝備總裝建造方式，對(duì)現(xiàn)有船廠提出建議和建議。專題二是海洋工程裝備生產(chǎn)設(shè)計(jì)研究。三維協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則約定，設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容深度和表達(dá)方式以及設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化，自動(dòng)三維設(shè)計(jì)的改善來提高設(shè)計(jì)的能力。專題三是虛擬仿真技術(shù)研究，利用國家工程實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，聯(lián)合參研單位技術(shù)力量，突破關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步完善最終實(shí)現(xiàn)軟件的國產(chǎn)化。
專題四，第一建造精度控制技術(shù)；第二大型總段整體提升、安裝技術(shù)；第三關(guān)鍵部位，重要結(jié)構(gòu)制造工藝技術(shù)；第四重量控制技術(shù)，把握設(shè)計(jì)過程和建造過程。
專題五是模塊建造技術(shù)，通過研究模塊制造的工藝性及功能的完整性，總結(jié)模塊設(shè)計(jì)建造經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合區(qū)域、功能以及主要設(shè)備特性，特殊工藝要求，剖析大型模塊繼承及建造、移運(yùn)、吊裝、安裝提出我國海洋工程裝備專業(yè)化生產(chǎn)的模塊建議。
專題六是關(guān)于生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備，希望提出海工裝備生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備體系，完善業(yè)務(wù)生產(chǎn)方式。
專題七是海工建造規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)體系研究。通過搜集和梳理主要船級(jí)社的規(guī)范，特殊要求，包括環(huán)保、港務(wù)局、特殊海區(qū)的特殊要求，建立海工裝備，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的體系，建立規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫。結(jié)合成員單位自身情況，提出在簽約建造的過程中，滿足業(yè)主要求的情況下，可以優(yōu)先采用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性意見，以及急需制定修改的海工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的建議，包括海工設(shè)計(jì)圖紙，提出我國船舶領(lǐng)域及國內(nèi)外相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
專題八是總裝建造的適應(yīng)性研究，包括HSE、質(zhì)量管理、人員復(fù)合培訓(xùn)技能的方案。
下面把我們這個(gè)項(xiàng)目，目前重點(diǎn)研究的內(nèi)容一些進(jìn)展情況做一個(gè)報(bào)告。
首先，專題一總裝建造總體技術(shù)研究。大家看到新加坡吉寶船廠作業(yè)主流程。這是擴(kuò)體建造，這是模塊建造，總裝合攏整個(gè)主流程是這樣。下面是韓國現(xiàn)代重工的主流程，大致也是這樣的。這是來福士廠去作業(yè)主流程，采取屋內(nèi)總裝合攏，有2萬噸的泰山吊。
現(xiàn)在總的建造方式，一種是大屋內(nèi)，還有一種是平地建造總裝合攏。
總裝作業(yè)方案和作業(yè)主流程取決于諸多因素，產(chǎn)品綱領(lǐng)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)布局、硬件能力、建造方式、生產(chǎn)體制、設(shè)計(jì)模式等。專業(yè)化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，提高中間產(chǎn)品的完整性是一個(gè)行之有效的重要措施。
生產(chǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備研究，海工裝備具有邊設(shè)計(jì)邊施工邊修改的要求，對(duì)企業(yè)提出較為嚴(yán)格的要求，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)往往交叉重疊。另外海洋工程裝備建造要求強(qiáng)，工期嚴(yán)格，因此生產(chǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)裝備成為重要的內(nèi)容。
生產(chǎn)設(shè)計(jì)的策劃和流程的優(yōu)化是我們應(yīng)該著重的要點(diǎn)，建立規(guī)范化的設(shè)計(jì)生產(chǎn)體系，形成建造設(shè)計(jì)的慣例，建立各平臺(tái)各專業(yè)的設(shè)計(jì)專業(yè)指導(dǎo)書，推進(jìn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程，比如說通過引進(jìn)精益生產(chǎn)理論、實(shí)踐和工具，加快生產(chǎn)設(shè)計(jì)速度，提升生產(chǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)變能力。
生產(chǎn)設(shè)計(jì)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的原則，應(yīng)該統(tǒng)一設(shè)計(jì)平臺(tái)，統(tǒng)一各專業(yè)的數(shù)據(jù)交換方式，將消息設(shè)計(jì)提供的CAD二維結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換為三維模型，進(jìn)行各專業(yè)并行設(shè)計(jì)。
建立海洋工程裝備系統(tǒng)產(chǎn)品，梳理相關(guān)產(chǎn)品信息和歷史信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速搜尋。
第三虛擬仿真技術(shù)體系，一個(gè)是虛擬設(shè)計(jì)評(píng)估技術(shù)群，一個(gè)是建造工藝仿真和優(yōu)化技術(shù)群，一個(gè)是物流仿真，作業(yè)運(yùn)行，保障機(jī)制進(jìn)行，下面含有許多需要研究的單項(xiàng)技術(shù)。
本項(xiàng)目研究當(dāng)中，涉及到生產(chǎn)設(shè)計(jì)評(píng)估。一個(gè)是從設(shè)計(jì)系統(tǒng)中導(dǎo)出設(shè)計(jì)信息，按專業(yè)或者是系統(tǒng)單獨(dú)評(píng)估。第二與多個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，支持設(shè)計(jì)屬性的查詢。第三在虛擬環(huán)境中時(shí)時(shí)查詢?cè)O(shè)計(jì)的屬性，提供空間測(cè)量的工具，動(dòng)態(tài)剖析支持修改的三維批注。
下面虛擬仿真技術(shù)在海洋工程裝備總裝中的應(yīng)用。一個(gè)是SPAP平臺(tái)的應(yīng)用，進(jìn)行虛擬仿真。這是鉆井船，這是外高橋的3000米鉆井平臺(tái)。建立物理的仿真和優(yōu)化，SPAP平臺(tái)的關(guān)鍵建造工藝的驗(yàn)證，3000米鉆井平臺(tái)的吊裝工藝，設(shè)備裝配工藝仿真，船體總組搭載精度仿真。
下面是專題四，主體結(jié)構(gòu)建造，這是精度控制的體系表。前面也有專家發(fā)言當(dāng)中介紹到外高橋造船有限公司在建造“海洋石油981”時(shí)制訂了設(shè)計(jì)階段有限元數(shù)精度分析技術(shù)、反變型技術(shù)，并得到成功運(yùn)用。這是南通中運(yùn)用圓筒平臺(tái)數(shù)字化模擬技術(shù)和浮態(tài)建造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了100%無余量建造。這是南通中遠(yuǎn)在建造GM4000海洋鉆井平臺(tái)時(shí)，在國內(nèi)首次成功實(shí)現(xiàn)液壓提升大合攏。
下面再談一下，我們下一步打算開展的重點(diǎn)研究工作。首先是海工裝備建造模式的研究。借鑒現(xiàn)代造船和制造業(yè)的先進(jìn)理念，進(jìn)一步探討適合中國國情的海工建造情況，提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力。有這么三點(diǎn)，是應(yīng)該著重注意的。一個(gè)是異地協(xié)同并行建造，充分利用企業(yè)資源和社會(huì)資源，實(shí)行異地協(xié)同并行建造。第二條就是設(shè)計(jì)建造數(shù)字化。通過三維建模和數(shù)字化裝備的綜合運(yùn)用，增加產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、性能分析、加工制造、質(zhì)量檢驗(yàn)的靈活反應(yīng)的速度和柔性化的程度。第三，工程管理信息化。構(gòu)建設(shè)計(jì)生產(chǎn)管理共享平臺(tái)，建立完善的設(shè)計(jì)、制造、物流、集成系統(tǒng)，設(shè)計(jì)工程管理流程。
第二項(xiàng)海工裝備數(shù)字化制造。開展項(xiàng)目管理及信息化技術(shù)，虛擬仿真建造技術(shù)、物資編碼的優(yōu)化和統(tǒng)一，數(shù)字化無損檢測(cè)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范數(shù)據(jù)庫等項(xiàng)目研究，搭建海工裝備網(wǎng)絡(luò)制造平臺(tái)，協(xié)同制造和設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字化海工。
我國的海工建造企業(yè)在海工項(xiàng)目的流程控制、計(jì)劃進(jìn)度、財(cái)務(wù)成本，公司物量采購等方面還有很大的差距，基于TOC、EVM等先進(jìn)的管理理念，開展項(xiàng)目技術(shù)管理研究。要用信息化技術(shù)作為項(xiàng)目管理有效的支撐手段，結(jié)合我國海工裝備總裝船的結(jié)構(gòu)，形成信息集成。
這是我們跟韓國合作研究項(xiàng)目管理軟件的主要框圖。虛擬建造技術(shù)方面，我想就焊接工藝智能設(shè)計(jì)和可視化的技術(shù)，包括派工單可以交戶生成。三維模型僅用于生產(chǎn)階段。這是整個(gè)框圖，生成三維交戶圖形。
基于虛擬人綜合評(píng)審平臺(tái)，通過虛擬人功能從人機(jī)工程角度驗(yàn)證設(shè)備、儀表、管系、電纜布置的合理性，使用數(shù)據(jù)手套改變零部件的位置。另外一項(xiàng)數(shù)字化無損檢測(cè)技術(shù)，通過超聲衍射等提高檢測(cè)效率。這是準(zhǔn)備在自升式平臺(tái)TKY管節(jié)點(diǎn)等方面進(jìn)行運(yùn)用。
最后一項(xiàng)虛擬仿真建造技術(shù)，物資編碼的優(yōu)化和統(tǒng)一，是一個(gè)很基礎(chǔ)的工作。最后一項(xiàng)海工裝備全壽命周期的綜合防腐技術(shù)，建立數(shù)值模型，實(shí)現(xiàn)全壽命周期腐蝕狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，建立腐蝕數(shù)據(jù)庫，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)防腐涂層，為海工裝備設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
謝謝。
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