造船精度管理的探索和實施

江創宏

(江蘇新時代造船有限公司，江蘇 泰州 214500)

0 引言

造船精度管理是適應現代造船模式、提高生產效率、縮短造船周期、實現殼舾涂一體化的基礎，也是企業提高經濟效益的有效途徑。隨著國內造船規模的擴大，各種生產制造工藝的飛速發展，原材料及人力成本的迅速增長以及國際海事組織(IMO)的船舶專用海水壓載艙涂層標準(PSPC)的強制執行，造船精度管理顯得尤為重要。

造船精度管理的實質是科學管理與先進制造技術的結合。很多先進技術都建立在船舶制造精度管理技術研究和應用的基礎上，只有船舶制造精度達到了一定水平，其他各項工藝的實施才能得以發展并在實船建造中廣泛應用。隨著造船技術和檢測技術的發展，精度的控制水平也不斷達到新的高度。

造船精度管理在國外船廠已達到較為先進的水平，精度管理技術是日韓兩國造船業的核心技術，但對中國造船業一直以來都是采取技術封鎖。國內船廠經歷了多年的探索和實踐，也形成了一些開展造船精度控制的基本方法。但國內船廠與日韓兩國等船廠在造船精度控制方面尚存在著較大的差距。

1 日本和韓國造船精度管理

日本和韓國船廠重視精度設計的實施，并有專門的《建造精度控制圖》。這些船廠已掌握用補償量代替余量的設計方法，通過設計將精度管理的理念和控制方法寫進圖紙，從源頭上實現造船的精度控制。精度設計主要涉及以下幾方面:

1.1 對合線基準技術

將船體建造各階段(如零件、部件、分段、總段等)所依據的點、線、面采用統一的對合線技術來控制精度，其中對合線包括定位線、安裝線、參考線、檢驗線、對合線等，以此來降低施工難度，提高施工準確度。

1.2 全船余量和補償量加放技術

精度管理的目的就是用補償量代替余量，通過合理的施工工序和工藝，盡可能減少加工、制造過程中的二次調整、二次切割等工作，從而提高工作效率，節省成本，減少誤作，提高質量。

1.3 變形和反變形控制技術

船體在建造過程中經過切割、加工、焊接和吊裝等工序后都會產生一定的變形，但通過研究變形產生的因素或機理，可以預先采取一定的處理措施來消除或減少變形。

1.4 施工圖紙安裝信息詳細

施工圖紙設計過程中對每一個分段上的構件定位和安裝尺寸、附件的安裝位置、管系的開孔位置和尺寸、主要結構的焊接規格和尺寸、詳細的補償量、分段大接頭型值、舾裝件的定位安裝尺寸、工藝孔的位置尺寸、各種快速搭載工裝定位安裝尺寸、分段建造的工藝流程等均有詳細的標注和示意圖。

1.5 數理統計技術

船體建造過程中產生的大量數據經過收集、整理形成完整的精度數據庫，然后用先進的數理方法和統計分析技術對精度數據進行分析，形成有用的反饋信息來支撐精度管理。

日本造船模式是世界上最先進的造船模式，也叫“精益造船模式”。在精益造船模式中，日本把造船精度管理作為企業行為，是為滿足造船需求而在生產過程中進行的自我控制。日本船舶企業的員工素質普遍較高，這也是實現精度管理提高的重要保證。正是依靠全體員工的精心施工和高效管理，日本船舶企業才造出了客戶信賴的、質量好的產品。

韓國造船模式是在學習、總結日本造船模式的基礎上發展起來的。從20世紀90年代開始，韓國通過大力投資對造船裝備進行改造、升級或更新，并在此基礎上發展出以巨型總段建造為核心的巨型總段造船模式。為確保巨型總段造船模式成功，韓國船廠研究出激光三維定位測量技術和造船精度管理軟件分析的造船精度管理技術。利用三維技術對分段建立模型，通過三維分段測量技術將實際分段建造的尺寸偏差數據測量出來，并在專用的造船精度管理軟件系統中進行模擬搭載分析，分析結果用來指導具體搭載工作。

2 國內造船精度管理實施情況

經過多年的發展和國家建立現代造船轉模的需要，國內大部分船廠也建立了相應的管理體制，并取得了一定成績，其中走在前沿的有上海外高橋造船、滬東中華造船、大連造船等企業。

滬東中華造船從20世紀70年代開始推行造船精度管理體制，并最先推廣全站儀在造船領域的應用。精度管理體制由最初的設置精度管理組發展為公司設置精度管理領導小組，下設精度管理室，各部門設置精度管理員的管理模式。通過引進三維測量軟件和增加購置全站儀來推進精度管理的數字化。目前滬東中華造船精度管理已實施分段無余量下胎管理，率先在國內推廣船塢快速搭載工藝。

外高橋船廠2007年成立了精度管理部，聘請韓籍專家指導，同時引進了韓國船廠精度管理體系。該部設外業、內業2個作業區，招聘大量精度管理員，由韓國專家進行統一培訓，大大提高了該廠的精度管理水平。同時外高橋船廠還大力采購全站儀等精度測量儀器和工具，引進三維測量和分析軟件，進一步推進了精度管理水平的提高。

隨著我國造船業的發展，各船廠都非常重視精度管理的實施，在這方面花費了大量的人力、物力。

3 新時代造船有限公司精度管理

新時代造船有限公司自2008年開始進行精度管理，并購置了全站儀和DACS精度管理軟件，各部門設置精度測量員負責精度控制。由于精度管理員隸屬于各生產部門，沒有全過程精度管理的理念，前后道信息不夠通暢，當與生產進度相矛盾的時候，精度管理往往就失去作用。精度管理僅注重現場測量管理，并沒有精度策劃，不重視精度全過程控制，精度測控員大多忙于測量和階段性的整改分析，這樣就導致了整改時間較長，控制效果不佳。

造船精度管理是一個系統性工程，需要策劃、實施、分析和改進并舉。國內很多船廠的做法都是分散性的，前道管前道、后道管后道，整個過程不具有連續性和系統性，前后道溝通不足，導致精度管理水平難以提高。但是精度管理工作的思路是需要建立貫穿船體建造精度控制全過程的精度管理模式，實施前道過程控制、管理，后道實施過程操作的作業方案，使精度管理整個過程成為一個有機聯系的整體。

3.1 精度管理新體系的建立

2010年8月，為了提高公司精度管理水平，新時代造船有限公司成立了專門的精度管理部。精度管理部作為公司的職能部門，獨立于生產部門。該部門下設精度策劃科和精度測控科2個科室，配置相應的精度策劃員和精度測控員，負責船體建造全過程的精度控制和管理。精度管理部組織體系圖和精度管理流程圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 精度管理部組織體系圖

精度管理部的管理從船體建造零件加工開始，到船塢總段合攏結束，負責各階段精度管理的策劃和過程實施控制。精度管理部是各部門精度實施溝通的橋梁，每周召開精度管理周例會，制定落實管理細則，協調各部門精度實施過程，推動精度管理整體水平的提高。精度管理部對各部門制定精度管理指標KPI，負責各部門精度實施績效的考核，同時對精度管理措施在各部門實施的情況進行獎罰，落實精度管理措施在各部門的實施。

3.2 精度管理的實施

3.2.1 以精度策劃作為先導，推動精度管理實施

精度策劃是精度管理活動實施的開始，策劃階段需根據精度管理的狀態制定階段性的精度管理措施、目標和工藝要求。精度策劃員對船體建造各階段設置精度控制測量點，對測量結果進行分析，并應用PDCA循環法則逐步優化控制。精度策劃是新工藝實施的保證(比如肋板拉入法的實施則需要嚴密的精度策劃和控制)。下面以典型的機艙分段為例，介紹精度策劃在整個精度控制過程的實施。

圖2 精度管理流程

設計階段需根據具體的船型和建造控制經驗提出針對性的精度設計要求，通過模擬加工、建造法找出施工過程中的失控點，反饋到設計進行圖紙修改，彌補設計不足。機艙分段的精度控制數據還做了以下優化:

(1)曲面胎架數據細化，增加合攏口胎架數據。

(2)增加分段無縱向結構的外板測量點，確保合攏口線型可控。

零件加工階段的策劃注重切割設備的精度管理和零件的切割精度管理。曲面板材的加工精度是策劃的重點，比如曲率較大、尺寸較大的外板加工采取胎架加樣板的檢驗方法，要明確余量的設置位置等。部件的制作需要采用合理的工藝流程和作業精度補償措施。

分段制作階段注重過程控制管理，將分段制作的整個生命周期劃分為胎架、劃線、焊前、完工4個作業階段，針對每個階段設置管理要點，同時針對每一類型分段的特點，設置專項的控制要求和措施，用以提高分段制作精度。

總組、搭載階段需根據總段形式策劃各總段的控制標準，并根據分段的實際數據優化控制方案，設置合理的定位方案。為提高搭載速度，總段需要策劃無余量吊裝控制方案，利用模擬搭載技術，實現無余量搭載，縮短建造周期。

3.2.2 重視精度測控管理模式的創新

日本船廠依靠員工的高素質和自覺性實施自主控制和整改，取得了精度控制的可靠性，從而不配置專業的精度測控員，僅配置少數精度管理人員。

我們的管理方法是將建造過程分為前道和后道2個階段進行控制。前道為零件加工和分段建造階段，主要進行過程檢驗和管理。精度測控員負責現場的測量和監督檢查，根據公司精度管理目標和統一策劃要求，將產品精度控制在設計精度范圍之內。通過精度測控員的檢查控制和考核，對每個階段進行嚴格把關，使得作業人員在作業過程中產生的缺陷在該階段得以進行修復，嚴禁將不合格品流入下一道工序。

后道為總組、搭載階段，由精度測控員實施定位和管理。整個定位過程以精度測控員為主，總段的定位順序、方法和數據嚴格按照策劃方案進行，推動了嚴格按照“標準一次性作業”合格理念的實施。

3.2.3 重視精度分析和改進

精度策劃還需重視數據統計和問題分析。通過前期策劃、后期統計，建立數學模型，找出影響精度問題的關鍵因素，優化控制方案，逐步提高前道的精度控制水平，完善精度控制技術。

雙曲外板的線型加工通過對常出問題的板材跟蹤、分析，制定改進方案;外板加工 和上胎合格率均突破80%，使得艏艉分段外板線型得到明顯改善，改變以往以折代曲的現象。

分段設計補償量得到優化，貨艙分段已采用補償量設計方案，將設計余量改為補償量。分段補償量設置如圖3所示。

圖3 分段補償量設置

重視精度改進過程還可以收集到比如反變形量、焊接收縮量等數據，更加有利于精度設計。

3.3 精度管理取得的成績

通過以上精度管理方案的實施，目前公司的精度管理水平有較大提高。精度管理水平的提高促進了生產效率的提高，保證了新工藝和工法的實施。

3.3.1 船塢周期得到明顯縮短

通過以上精度管理方案的實施，公司精度管理水平逐步提高，船塢周期大幅縮短，首條建造的VLCC油輪塢期實現了90天的目標。

3.3.2 船塢總段搭載合格率穩步提高

通過對公司2011～2012年各塢期合格率統計，搭載合格率由2011年的36%上升到2012年的94%，精度管理水平的提高促進了公司生產效率的提高。

3.3.3 各塢期較大精度問題發生數量大幅降低

通過精度管理措施的實施，較大精度問題發生數量明顯降低。2012年連續兩塢期實現較大精度事故為“0”的成績。

3.3.4 有利于新工藝的實施

精度管理水平的提高，保證了新工藝、工法的成功實施，如水底分段肋板拉入法、C型總段的總組搭載方案和嵌入式分段的無余量吊裝方案等。

4 結語

造船精度管理作為現代造船模式的一項關鍵、核心技術，目前還處于起步摸索階段，精度的管理水平嚴重制約了我國造船效率和造船質量。日韓造船精度管理模式并不適合我國造船管理，不能盲目移植，要結合推進建立現代造船模式的轉模工作研究，探索出適合我國國情的造船精度管理技術，形成一套合理、適用的精度管理體系，使我國的造船產業朝高端發展，從造船大國轉變成造船強國。

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