【shipbuilding】造船工程 造船技術 造船技術 造船生産設計
1. 造船生産管理モデルの進化
リベット留め技術の代わりに溶接を使用して鋼船を建造する造船生産は、初期の伝統的な造船モデルから現代の造船モデルへの変革のプロセスを経ました。その主な原動力は、造船技術の継続的な開発と進歩です。
従来の造船は 2 つの段階に分かれています。
1. 特殊な船体建造および艤装期間ではなく、固定造船設備で、最初にキールシステムをセットアップし、次にリブフレームを取り付け、最後に外板システムなどを組み立てます。
2. 溶接技術の導入により、船体はセクションに分けて建造され、艤装はセクション艤装と船上艤装、すなわちプレ艤装の2段階に分かれた。
現代の造船は次の段階を経てきました。
3. グループ技術の導入により、船体は別レーンで建造され、艤装はユニット艤装、分割艤装、地域艤装を行う船上艤装の3期に分けられます。
4. 船体建造、艤装、塗装を組み合わせて組織化するため、「船体・艤装・塗装一体組立造船」が実現します。
5. 造船技術の持続可能な発展の軌道に沿って、無駄がなく、標準的な作業を実行し、デジタル手段に依存し、グリーンと環境保護を追求する造船モデルが、造船所の取り組みの揺るぎない方向性となるでしょう。
現在、中国では大手造船所は通常、レベル3からレベル4への移行段階にあり、国内の先進造船所ではすでにレベル4に達しているが、例えば江南長興島造船基地など建設中の造船所もある。白獅子氏は、リーン造船、標準造船、デジタル造船、グリーン造船を開発目標として設定すべきであると明確に提案しており、現実的に設定されている。
2. 造船工程
(1) 現代の造船工程のフローチャートは次のとおりです。
(2) 造船プロセスフローレベルでの分類根拠
1. 大規模な本番ノード
工事を開始し、船台に乗り込み（基礎を敷設）、進水作業（ドックの切り離し）を行い、航行試験を実施し、工事完了後に引き渡します。
プロセス フローにおける主要な生産ノードは、特定のプロセス ステージの開始期間、または前のノードの完了期間です。プロセス段階は通常、2 つのノード間の構築期間です。主要な生産ノードの期限は、生産計画の準備と実行の基礎となり、造船の各プロセス段階のリズムと生産サイクルを制限します。運用上の観点から見ると、ノードの完成日は、船主が造船所に分割払いで支払う引き渡し日でもあります。
2. プロセス段階
鋼材の場合、まず前処理、加工、部品の組み立て、分割と溶接、バースの組み立てと溶接（クロージング）、ワイヤーの穴あけ、進水、発電機関車、主機関車、係留試験、航行試験を経て、船が完成して引き渡されます。
3. 上記のプロセス段階はさらに分解できます。
4. なお、上記の工程段階は造船の進捗イメージに応じて分割されます。現代の造船プロセスは並行エンジニアリングです。つまり、船体の建造と艤装作業が並行して別々のレーンで組織されます。塗装作業は、レーン生産ラインの 2 つの小さなステージの間に配置されます。船体と艤装品の個別生産ラインは、各段階で継続的に船体と艤装品の統合生産プロセスに統合されます。
3. 造船プロセスの制御（現代造船モデルへの適用）
(1) 鋼材の加工段階
1. 鋼材の加工工程
鋼材を準備し、鋼材の前処理ライン作業を行います。この作業には、レベリング、サンドブラストと錆の除去、およびプライマー処理が含まれます。次にマテリアルを配置し、コンポーネントのエッジ処理を行います。溶接開先を切断・加工した後、直線でない部品を本来あるべき曲率に加工する部品成形加工を行います。最後に船体部品の組み立てを行います。このアセンブリには、平面ジョイントとフレーム アセンブリが含まれます。
2. 造船所がより懸念している問題
(1) 鉄鋼の供給。造船所は鉄鋼の大規模なユーザーです。産業間関係の観点から、利益を共有する製鉄所と戦略的パートナーシップを構築すべきである。たとえば、一部の造船所は製鉄所と長期協力協定を締結し、毎年鋼材の基準価格を決定しています。これにより、鋼材市況変動の影響を軽減するだけでなく、供給期間や供給量も保証されます。一部の造船所では鋼材を優遇価格で購入できます。たとえば、1トン当たり50元削減できます。また、製鉄所によっては造船所に直接投資し株主となる場合もある。
(2) 鋼材の分別処理経路を形成すること。大規模な造船所でセグメント化された組立ラインの生産を組織化するには、鋼材加工段階で、対応する加工済みコンポーネントを平面セグメント化組立ライン、曲線セグメント化組立ライン、プロファイル加工ラインに特定の方向に整然と移送できる必要があります。大連海運鋼材加工工場では、直線部品の加工、曲線部品の加工とプレス、輪郭加工と曲げの完成、部品の小さな組み立てなど、明確に分けられた加工領域を形成しています。
(3) コスト削減と効率化を図る造船所にとって、鋼材利用率の向上は永遠のテーマとなる。現在、国内造船所の鋼材利用率、すなわち主船体鋼材利用率と総合鋼材利用率は、通常85～90％の範囲にあります。このうちコスコ川崎は94％に達する可能性があり、日本の造船所は95％以上に達する可能性がある。鋼材利用率は、船種、設計、管理、敷地などのさまざまな要因に影響されます。
主要な巣材の利用率を向上させるために、船体と艤装品の設計を同時に行うよう努力する必要があります。
鋼処理センターには、残材の保管、分別、再利用に十分なスペースが備えられています。残りのエネルギーは二次ネスティングの実行に使用できます。残りの材料は、フランジ、ブラケット、マンホール カバーなどの既成部品の切断に使用できます。残りの材料は、工具の補充にも使用できます。
製鉄所では、使用する材料のサイズに応じて、できるだけ多くの定長オーダーが組まれ、複数の仕様で作業が行われます。これは、日本の造船所が高い稼働率を維持できる利点です。
(2) 細分化された生産段階
1. セグメントは船体構造の実体を構成します。船舶の建造プロセス、現場の条件、吊り上げ能力、サイクル要件に応じて、30,000 ～ 60,000 トンの船舶には約 100 ～ 200 のセグメントがあります。掘削船や石油貯蔵船などの大型の船体構造には 351 個のセグメントがあります。
2. セグメント名
セグメントは次のように分類できます。
(1) 平面セグメンテーション: 厚板アレイを備えた単層厚板フレーム。
(2) 曲面セグメンテーション: フラット パネル アレイとスケルトンを備えた単層曲面パネル フレーム。
(3) 半次元セグメンテーション: パレットの 2 つ以上のフロアで構成される囲まれていないセグメント。
(4) 3 次元セグメンテーション: 2 つ以上のフロアのパネルで構成される閉じたセグメント。
(5) 主船体は船の長さに沿って分割されています。これは、その場所の船の深さと幅に等しい深さと幅を備えた環状セグメントです。特に、三次元セグメントと全体セグメントは、いくつかの平面セグメントと曲面セグメントで構成されていることに注意してください。平面セグメントと表面セグメントはセグメント構造の基本単位であるため、造船の主なプロセスとして組み立てライン生産を組織化する必要があります。
セグメントは、構造部分に応じて次のように分類できます。
(1) 下部セグメント
(2) サイドセグメント
(3) デッキの分割
(4) 最初と最後のセグメンテーション
(5) 上部構造等
3. 細分化された生産段階における建設組織対策：
(1) 材料を厳密にバッチ順序で切断します。
船体構造のセグメント化された材料供給は、通常 20 を超えるバッチに分割されます。ネットワーク計画の配置では、セグメント化された製造が吊り上げの順序に従って順番に編成されます。これは施工方法によって決まります。
タワー工法：
機関室前方に近い船尾下部の部分を基準部分として使用し、船台に積載します。そして、各セクションを船首、船尾、両舷方向に下から上の順に吊り上げます。機関室部分には大量の機器や配管を設置する必要があるため、早期に成形・吊り上げを行う必要があります。
アイランド構築方法：
工期を短縮するために、船体は船長に沿って 2 つまたは 3 つの建設エリア、つまり島に分割されます。施工エリアごとに1区画を基準区画として選定し、タワー工法に基づいて施工を組織します。島は埋め込まれたセクションの助けを借りて互いに接続されています。
タンデム工法（一隻半造船方式）：
船台の長さが船の長さの 1.5 倍を超えて大量建造中の場合、最初の船の前半分が建造されている間に、2 番目の船の船尾セクションを船台の前端で建造できます。 1 番船が進水した後、2 番船の船尾部分が完成し、その後船台の船尾端に移動して前半部分の建造を続けました。同時に、3 番船の船尾部分が船台の前端に建設されました。
全体断面工法：
大規模な造船所、一般的な組立場所、および十分な吊り上げ能力を備えた造船所は、事前に組み立てられ溶接されたリング状の一般的なセクションを組み立て、設置順序に従ってスリップウェイの組み立てを実行します。一般部工法は主要な生産資源を有効活用できます。
(2) 最終組立と造船の原則を実施します。
造船所の主要な生産施設である船台、ドック、一般組立現場、および吊り上げ装置の能力を効果的に発揮するには、主要な生産プロセスに属するプロジェクト、つまり組織化された組立ライン生産を工場内に保持する必要があります。同時に、サブプロセスプロジェクト、つまり中間製品の生産と供給が可能なプロジェクトについては、可能な限り「下請け」の形で工場外に分散させ、「専門化された生産と社会化された支援施設」を実現する必要がある。 「下請け」とは、労働サービスを購入することを指します。造船所は材料を提供し、造船所は図面を提供し、造船所はプロセスを監督し、造船所は品質を監督し、下請け業者は加工された中間製品を提供します。これらの製品については、造船所に製造能力はありませんが、経済的考慮、負荷要因、特に全体的な効率などの理由に基づいて、造船所は製造作業を下請け業者に積極的に引き渡して完了させます。
(3) 分割された完成品検査を実行します。
「シェルと艤装の一体化」の要件に従って、分割生産段階で、この領域の鉄艤装、パイプ艤装、電気溶接部品を可能な限り完全に設置し、分割塗装作業を完了する必要があります。検査区間にタイヤを敷設する際は、チェックリストに基づいて上工程、下工程を一つ一つ確認・確認し、工程間の工事の流れを最小限に抑えます。完成品の分割生産によりこの段階の作業量は増加するが、エネルギー効率計算でみると、同一要塞プロジェクトにおける分割艤装段階、船台艤装段階、水中艤装段階の工数比は、1：5：9となる。現在、国内造船所の鉄艤装率と管艤装率を合わせた分割艤装率は80～90％の範囲にある。しかし、日本と韓国の造船所の艤装率はほぼ100％です。
(4) グループ全体のホイストユニットの数を拡大します。
旧工場の改修や新工場の計画に関わらず、船台やドック周辺の総会会場の拡張に重点が置かれている。大型の吊り上げ装置を使用して、いくつかのセクションが組み立てられ、溶接されて 1 つの一般的なセクションになります。これを架台として大規模な艤装（前進・後進艤装を含む）を実施し、上部構造を含む巻上・閉鎖工程を行います。巻上装置の総数と船の完成度は、造船所の職人技と生産能力を示します。
(5) プロセスの生産能力を調整する:
無駄のない管理の要件に従って、造船は流れのリズムを達成し、各プロセスの物流が秩序正しく、定量化され、制御可能な方法で運用されることを保証します。中断やバックログがあってはなりません。これが造船所が追求する目標です。これに基づいて、生産管理では、高度で合理的な割当レベル（元の加工単位データに基づく）に基づいてプロセス生産能力の測定を組織する必要があります。つまり、プロセスの流れの後ろから前まで需要を測定し、弱いリンクと影響要因を特定し、それらを排除する必要があります。
(6) 新しいプロセスと新しい技術の導入に努めます。
分別生産の段階から精度管理を徹底し、マージンのない打ち抜き・切削加工を段階的に実現し、組み立てていきます。効率的な溶接技術の強力な使用。洗面台艤装、前後艤装など。
(3) 鉄製艤装部品、管艤装部品、電気溶接部品などの艤装部品の加工段階、組立・組立段階、設置段階。
1. 艤装作業は船体の建造と並行して行われますが、説明したプロセスでは分割された生産段階の後に行われます。建造段階とエリアに応じて、ユニット艤装、セグメント艤装、船上艤装に分けられます。
ユニット艤装関連事項は、ポンプ、モーター、コントローラーなどの関連機器を共通のベース上に設置し、ユニットとして組み立てることです。その後、ユニットは全体として処理され、適切な艤装段階で所定の位置に設置されます。さらに、条件が許せば、ユニットは生産中にポンプ圧力または電気テストを完了できます。
セグメント艤装では、セグメントを反転した状態でデッキ上面に設置します。セグメントが反転された後、デッキの表面で設置作業が実行されます。
船体の最終組み立てでは、船上の特定のキャビンまたは複数のキャビンにまたがって設置が実行されます。船の艤装は、最終組立中および最終組立後に行われます。
2. 艤装部品の加工、組立、設置段階における施工組織対策
(1) 艤装作業と船体建造が並行して実行できるように、艤装設計と船体設計を同期させる努力が払われるべきである。設計の観点から見ると、船体が最初に設計されるため、艤装設計は、船体設計が背景を提供する場合にのみ機器の具体的な位置と配管システムの方向を決定できます。したがって、船体設計の関連する進捗状況を厳密に追跡する、いわゆる「同期設計」が要件となります。対応する条件が満たされ次第、艤装設計を直ちに開始し、艤装作業および船体建造のための図面の要件を短期間で満たす必要があります。
(2) 艤装組立センターを設置する必要がある。工場面積が十分であれば、艤装組立センターは可能な限り工場内に設置する必要がある。これにより、流通ルートの短縮とタイムリー性の確保が可能となります。しかし、造船所は外殻と艤装の統合造船・艤装造船モデルを推進しているため、適時性と完全性の両方の観点から、艤装部品の加工、組立、設置に対してより高い要件が課されています。 1つ目は、複雑な仕様・大量の鉄製艤装品を幅広く専門的に生産することです。 2つ目は、管の加工を種類や径などに分けて「管継手ファミリー製造」を実現することです。3つ目は、艤装作業における「パレット」の設計・管理を実現することです。多くの造船所は、工場エリアの艤装品組立生産ラインを主要生産ラインから分離しています。彼らは、交通が便利で十分な面積がある工場エリアのできるだけ近くに艤装組立センターを建設しました。パイプの製造と設置作業を行う場合、パイプの製造とパイプの変更は依然として現場で実行する必要があり、パイプ加工のワークショップと装置は依然として工場エリアにあることに注意する必要があります。
(3) 艤装組立センターの機能。
ａ．注文リストに従って艤装部品の生産を整理します。
b.プレマニュファクチャリングの拡大と汎用部品、既製品部品等の在庫管理の実施。
c.艤装パーツを種類や仕様に応じて合理的に積み重ねてください。
d.各パレットテーブルの識別に従って仕分けとパレタイジングを実行します。
e.パレットをご指定の場所へ、ご指定の時間にお届けします。
現在、DSIC Outfitting Company はかなりの規模を形成しています。土城子市の20万平方メートル以上の敷地にパイプ加工ラインを備えています。このラインはベルソン社だけでなく新旧工場のパイプ加工・生産を管理しています。また、ユニットおよびモジュールの生産拠点を備えた鉄製艤装加工拠点と、それに対応する倉庫および拠点を備えています。周囲にはリベット打ちや溶接の工場が複数あり、造船加工支援産業団体も結成されています。
(4) パレット設計とパレット管理
「パレット」は造船分野の実務用語です。イメージ的にはスチール素材のバスケットです。この種のバスケットには、パレット表に記載されている艤装部品と接続部品を運ぶ必要があります。その後、3～5日分の作業グループの作業量に応じて、指定された作業場所に派遣されます。このため、「タスク パッケージ」とも呼ばれます。しかし実際には、パレットは管理上のアイデアを反映しており、パレット テーブルは作業単位を完了するための情報と指示を伝えます。パレット テーブルは、パレット設計図面ドキュメントの分析から導出されます。設計者は、パレット テーブルを「ステージ、領域、タイプをまたいで」コンパイルできないというガイドラインに従う必要があります。特に設計者は、生産スケジュール、施工エリアの区分、現場の施工条件、施工労働量などを明確に把握しておく必要があります。そうしないと、編集されたパレット表が現場の施工に混乱をもたらすことになります。どの造船所もそのような段階を経験したことがあります。現在、DSIC は、パレット設計を強化するために、プロセス ルートと割り当て要員を専門の設計室に組み込んでいます。パレットの生産管理では、パレットの一致率の確保が重視されます。現時点では鉄製タンデムパレットのマッチング率は保証できています。ただし、パイプ タンデム パレットの適合率は、配管システム付属品の数が多く複雑であるためです。場合によっては、サポート部品が不足し、アセンブリの完全性に影響を与えることがあります。
(4) 船台（ドック）閉鎖段階
船台とドックは造船所の最も重要な生産施設です。ドック閉鎖プロジェクトの組織を含む船台閉鎖プロジェクトの組織とサイクル管理の問題は、どちらも造船所の製品生産量を決定します。したがって、現段階での中心的な課題は、ドックの建設サイクルも含めて、船台の建設サイクルをいかに短縮するかということです。特に大規模な造船所を有する造船所では、ドックの収容能力が比較的大きいため、複数の船舶の位置を同時に合理的に配置し、各船舶のプロジェクト進行の同期制御を達成することが特に重要です。同時に 4 隻の船を収容でき、4 か月ごとにドックのドアを開くことができる 200,000 トンのドックを備えた造船所があるとします。年間10隻程度の建造が可能です。ただし、現在のプロジェクトの進捗管理では、ドックのドアを 2 か月に 1 回開くことができます。これにより、年間生産隻数を20隻程度まで増やすことができる。
船台（造船所）の建設サイクルの短縮に重点を置く：
1. 船体構造の要件に関しては、連続吊り上げは吊り上げ計画に従って厳密に組織されなければなりません。工学的制御の観点からは、まず、巻き上げに影響を与えるセグメントの「スタック」を防ぐ必要があります。次に、プロジェクトを確実に進めるために十分なセグメントの予備が必要です。
2. 艤装作業の要件として、生産管理・作業部門に「搭載は船体下、デバッグは船体上で行う」という概念を確立する必要がある。このコンセプトは、細分化された装備率を最大化することを目的としています。具体的な要件は、分割された生産段階で、機器ベース、配管システム、およびユニットモジュールを設置または製造する必要があることです。スリップウェイ段階では、各種システムの接続、ポンプやオイルストリングの配管、電源投入などの検証・デバッグ作業が主体となります。
3. 「プロセスフォワード」の特徴を持つ仕事を重視し、整理することに重点を置きます。造船プロジェクトにおける船台建設段階は、組織化が非常に難しく、多大な労力を必要とする段階です。この段階では、部分吊り上げ、船上艤装、機器の位置決め、主エンジン吊り上げなどの一連の作業が絡み合います。しかし、プロジェクト全体の整理という観点から見ると、従来の造船時代の水中建造段階から船台建設段階に進めて無事に完成させるべく、各造船所が全力を尽くしています。いわゆる「プロセス転送」の組織です。進水後、まず主要機器の位置決めを行い、シール部品を取り付けた後に甲板を締結するためである。エラーや大幅な変更が発生した場合、オブジェクトの輸送は非常に困難になります。第二に、ドックエリアの吊り上げ能力は船台クレーンの吊り上げ能力よりも低い。第三に、密閉後の船室の動作は状況や環境の影響を受けます。したがって、船舶進水後の一部の主要プロジェクトは、船台建設段階で全部または一部を完了する必要があります。例えば、発電機が進水後できるだけ早く稼働できるよう、配管の設置、気密性試験、機器の位置決め、発電機システムのデバッグなどを整理し、関連作業の開発に向けた条件を整えることに重点を置いています。
4. 船舶の進水には完全性検査を実施する必要があります。計画されたノードで強制的に船舶を進水させるという造船所の過去の慣行は伝統的な不適切な慣行となっており、変更する必要がある。そこで、生産管理部門では、そのために各船の進水時に確保すべき健全性プロジェクトのリストを策定し、進水までに完了しなければならないプロジェクトを明確にしました。また、一部のプロジェクトは立ち上げ後長期間続くものの、それまでに設定された完了率を達成する必要があるとも判断しました。船が進水する前のこの段階で、生産管理部門は特別な検査活動を組織します。検査結果は会社の上司によって検討され、承認されます。審査に合格して初めて進水命令が下されます。
(5) 水中操作ステージ
この段階での主な制御項目は、進水、発電機関車、主機関車です。
1. 進水設備を使用して船舶を建設区域から水域まで移送するプロセスが進水です。一般的に使用される方法には、重力発射、浮遊発射、機械発射などがあります。
2. 標識ノードは発電機機関車です。これは、艤装作業が基本的に完了し、すべてのシステムと機器が引き渡し段階に入ったことを意味します。
3. 主動力車とは、船がほぼ完成し、据付及び引き渡し検査が概ね完了していることをいいます。建設の焦点は、海上試験前の準備と改善作業に移った。
水中作業段階における生産管理の要件：
1. 船舶進水の焦点は安全であり、これにはデータ計算、関連する潮汐条件、機器検査、進水作業のスケジュールと組織化が含まれます。
2. デバッグ作業を整理します。以前は、システムや機器のデバッグは生産工場の責任でした。船舶建造数の増加、特に機器の電気機械統合レベルの向上に伴い、デバッグ作業の重要性はますます高まっています。造船所は、設置とデバッグの作業インターフェースと責任の分割に基づいて、専門的な統一に従ってデバッグ作業を組織し手配するための特別なデバッグチームを設立しました。機器サービスプロバイダーと協力するプロジェクトもあります。
(6) 試航航海・引き渡し段階
船舶の建造プロセス全体を通じて、プロジェクトごとに厳格な検査と受け入れが頻繁に行われます。本体のエンジニアリングと発電所の設置が完了したら、造船所、船主、調査機関の代表者が参加し、共同で船の試験と受け入れを行う必要があります。テストと受け入れは 2 つのフェーズで構成されます。
1. 係留試験は、船を造船所のドックに繋いで行われます。船は基本的に静止状態にあります。その目的は、船体、機械設備、発電所、電気設備の品質と設置の信頼性をチェックし、船舶が海上試験の条件を満たすことができるようにすることです。
2. 航行試験は、新造船を対象とした総合的かつ総合的な試験です。海上試験の前に、航行試験プログラムが作成され、必要な試験機器や機器が準備されます。航海中は主に主機関、操舵、錨泊、速度測定、回転、慣性、航法などの試験が行われます。
3. 航行試験後、生産管理部門はリストに従って清掃項目を整理して実施し、スペアパーツを船主に引き渡す責任があります。技術部門は契約要件に従って完成図と文書を提供しなければなりません。品質部門は契約要件に従って製品品質証明書を提供する必要があります。運航部門及び財務部門は、加減算項目及び金額を確認の上、船主との間で代金決済を行います。船舶引き渡し契約が締結されると、造船所は船舶引き渡しタスクを完了します。
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