關于精益造船的精度過程管理研究

陸曉萍

摘 要：目前為止，世界上最為先進的生產模式之一就是精益生產模式，這一模式的成功逐步在世界上掀起了一股精益管理的浪潮。本文主要以精益生產的模式為主要出發點，對于現代造船業的主流程進一步分析討論，并將其作為著力點，探究船舶精度在現代社會精度控制中的應用，如信息化技術、三維立體測量分析、精度控制的理論和方式等。

關鍵詞：精益造船;精度;管理研究

隨著世界經濟、科學技術的不斷進步，世界造船業的競爭壓力逐漸加大，后金融危機年代結束所造成的人民幣的升值、各種原材料價格的升值、勞動力成本日益攀升等內部和外部的影響因素，對于國內的造船行業的生存狀況產生了巨大的沖擊。同時，在新船訂單量的日漸萎縮和過度膨脹的造船行業中的矛盾也逐步凸顯出來，新船建造的價格戰爭一觸即發，國內的造船行業的利潤時代已經逐漸到來。然而各行各業生存的本能就是追求利益最大化，如果要實現這一共同目標，需要我國的船業能夠堅持轉換現代的造船模式，在造船成本以及造船效率等方面不斷縮小和世界上先進造船行業的巨大差距。所以，精益造船已經逐步成為了我國各大主流造船公司相互競爭和研究的對象之一。

一、現代化的造船業的作業主要流程

隨著我國的造船工藝技術的逐步創新發展，我國的造船模式已經開始逐步向巨型總段建造、平底建造和造船的整體流水線等多種模式共同發展。依照現代造船模式的原理和機制，它的作業 主流程可以反映出的是通過中間產品為導向的作業分解方式。這一方式可以把最后的產品，按照不同的制造等級，對于中間的生產過程進行再次分解和組合。而且對于不同產品在不同階段的任務分解提出相對的特征需求，其中涵蓋了明確的科學技術要求和制作工藝手段;嚴格把控中間產品的質量和精度指標，以及在進行作用任務時所獲得的生產資料等，進而在我國船舶建設過程中提升行業的生產效率，減少不必要的勞動時間，從而實現真正意義上的精益化生產。在現代化的造船模式中，生產商可以通過精益生產原理的不斷引進，依照船舶總體裝化的建造方向，利用當前制造生產的科學技術手段，研發和實行相關的作業流程和資源配置的優勢分析，通過相關船業的主要核心配置特征和方式，進一步優化建設柔性的準生產線路，實現船舶的整體均衡以及有序的建設，提升船舶的建造效率和資源的有效利用率，盡量縮短造船行業周期，提高整體的船舶建造水準。

二、現代造船模式的主要支撐技術就是精度的控制

我國現總裝造船模式的主要技術就是精度的控制，造船精度的控制是現代造船業的重要科技之一，也是我國造船行業實現精益造船的重要特點之一。

這一技術的基本原理就是通過數理統計的方式，經過對造船生產整個過程中出現的加工誤差，以及焊接變形和另外過程的精度管控，利用補償值代替余量，進而使得船體在進行加工、配置以及焊接的過程中的無效勞動盡量減到最低。就目前來說，國內外的先進造船行業，大多數設立了相對完善的精度管理組織體系。把各部門的精度職責細化、明確，并在精度設計、精度控制標準、精度測量分析方法、精度信息化集成、造船精度工裝研發等各方面取得了一系列的成果。

（一）船體精度測量以及分析技術方面的創新

隨著我國造船行業的工藝技術不斷提升，總段建造巨型化、舾裝完整性等多項技術指標的具體要求都在逐漸提高，與之相應的船體精度控制技術也會隨之發展。船體建造的精度管理工程的主要目標就是通過控制中間產品的精度，如分段、巨型終端的精度要求，進一步要求船體的精度控制，對于輔助這一技術的檢驗方式、分裝工具、分析技術類型等也帶來了革命性的轉變。特別是其中對于船體精度測量方式的變革，使得船體部件的測量精度和數據參數得到了使用方面的延續。

當前，我國相關企業經常使用到的測量工具是卷尺、水平測量儀、經緯儀以及模板測量等，一般來說較為常用的傳統測量形式是直接測量法和水平距離投影法這兩種。這兩種釋放的測量過程較為迅速，但是容易受到外界因素的影響，不具備較高的測量精度，在工序的實用性和延續性方面可能較差。與較為傳統的二維度測量分析方法，高精度的三維立體測量方式和相關的三維分析軟件從外引入國內，可以及時給我國船舶建造行業的精度控制帶來一場變革性的創新。新型的測量方法可以利用全站儀等多種高精度的檢測設備，檢測空間點上的三維立體坐標數據，及時對所處空間的測量點進行較為準確的定位。通過多次現場實際效果的使用對比，不難看出，全新的精度測量、相關的分析技術和先前傳統的方式存在巨大的優勢，對我國現代造船工藝技術的進步也會帶來一場具有深遠意義的變革。

（二）精度操控體系和信息集成化的不斷融合

我國現代造船行業不斷追求造船模式發展的重要手段之一就是信息的集成化，其中主要包括造船方面的設計、生產以及管理手段的數字化程度最后共同達到信息共享以及平臺統一的結果。目前的重點任務就是不斷解決設計、生產以及管理之間的信息保持流通順暢，實現上下道工序的無縫連接。隨著企業精度管理內容和制度的不斷深入，逐步建立起一條從船體設計源頭出發，貫穿整個船體建造各個環節之間的精度信息集成化平臺和措施，已經達到了各方的共識，也就成為了工程現場生產的一項迫切需求之一。根據全球船廠所持訂單量分析顯示，我國的造船技術在全球居于領先地位，如下圖所示：

全球船廠手持訂單量圖

船體設計的精度信息技術主要包括有關的數字化設計軟件、應用軟件以及有關的數據庫分析技術。世界上很多先進的造船行業已經逐步開始在生產中廣泛研究和運用，這其中的主要手段有：

1.加入精度設計的相關理念

在整個傳統原始設計的階段，應該及時加入精度設計的理念，通過數年的數據庫累積和現場操作中的不斷摸索，盡早建立相對完善的一整套的剩余量、焊接補償值、反變形值等精度信息的加放準則。在傳統的設計過程中應該把這些相關的精度數據逐漸完善到數字化的虛擬模型中，進而在設計方面上提升船舶的整體精度質量。

2.設計有關的精度數據庫

船體精度的數據庫的種類復雜、數據龐大，記錄和分析起來較為困難，需要借助網絡計算機數據庫的管理和收集。在網絡數據平臺上，主要的功能是對分段的精度報檢管理和數據采集的總匯進行輔助手段，把信息大量繁雜的工序，記錄更多的統計工作專輯到網絡計算機自動處理和操作，節約人力物力，為整個數據庫的采集和查詢以及未來的分析工作提供了更大的方便和簡潔。

3.建立相關平臺

應該早日建立相對完善的精度信息平臺，在溝通上下道的精度信息。所以的精度數據信息基本可以做到在信息平臺上實現快速的封閉流轉，很大程度上減少了人為影響的因素。與此同時，還可以盡早實現上下道工序之間的信息實現數字化的急速流轉，在施工現場發現的很多問題就可以及時反饋出船體的設計中樞，進行相應的改良和完善;在整個設計的過程中出現的精度問題也能夠及時發現，避免了事故的影響擴大化。

4.開發相關操控軟件

可以根據相關生產的實際需求，生產商應該開發大量的船體精度操控的專業設計軟件，盡量協助現場的實際操作，逐漸完善我國產品生產過程中的船體精度控制和檢驗。就目前為止，我國的船舶行業在整體層面上的精度信息化水平仍然處在較低的層面，相關的操作技術使用和傳播還在初級階段，有待建立起一套相對完善的產品精度數據化的信息管理系統和平臺，盡早實現信息的有秩序的管理和操控，進一步提升相關企業內部的精度信息的溝通程度。通過信息一體化的精度管理系統就會把企業中各個生產工序的信息逐漸轉化為數據庫的主要內容，使得所有采集到的信息集成一體，進而使得企業中的精度管理人員能夠盡早、及時且準確的掌握在生產過程中可能會出現的精度問題，在生產的各個階段中，所有的中間產品的精度實時情況，進一步增加對于生產過程中的監管和掌控，對我們在生產過程中出現的問題能夠得到第一時間的措施手段并加以解決。

（三）船體建設的精度控制的基礎理論

在世界上的先進船體建造精度的控制方面是集多種技術和理論形成的，如系統工程理論、工業工程理論等。基本方式還有在過程中進行控制的方式、數理統計方法以及有限元分析的方式等。

1.系統管理的工程理論

系統論就是通過互相結合、作用和依賴的若干組成成分的更加科學方式，是一種對于所有涉及的系統都具有的普遍意義和價值的科學方式。在船體的設計工廠一般要考慮到工作人員、擁有的物資、機械設備、資金鏈、任務以及生產信息的六要素，共同統籌可以使得整個船體工程、質量、成本以及服務分合等要求和標準。系統工程理論一般適用于船體建設精度過程操控的系統、全面體系的建立。也就是對影響船體精度操控體系各方面的造船物資、工廠的組織體系、機械設備工具、精度設計等進行相對完善和全面的系統管理控制，才能夠及時確保船體建設精度能夠符合相關的精度標準和規定。

2.工業工程理論

工業工程理論主要是通過對于數學、物理以及社會科學等多方面的專業知識和技術的綜合運用，用以工程分析以及設計的原理和方式，對整個操控體系所取得的各項成果進行下一步的確立、預測以及評價。其中這一種理論追求的則是系統整體的優化和提升。工業工程理論主要在造船精度管理的過程中起到工作分析和運用等作用。確立船舶生產的工作內容以及組織相關人員，對于生產船體精度問題的專業人員、存儲的物資、機械設備、能源以及相關信息等多種因素進行下一步的工程管理分析，早日確立主要因素，用來采取一定的精度處理措施。

3.反饋閉環控制理論

在整個系統的操作工作中，反饋控制可以給定操控信號，使得動作裝置開動，動作結果通常是由感覺檢測裝置檢測出來，并進行不斷的反饋與定信號進行比較。如果進行比較時出現差異，偏差的信號就會依照控制動作進行下一步動作，一直到偏差的信號逐漸消失為止。反饋閉環控制一般用來船體建設精度管理的過程操控和精度補償量的確立。船體建設的過程中可以依照精度控制標準和規定對于切割、精加工、設立以及總組搭設等多個工序過程中進行的質量管控過程，進一步發現精度超過規定的標準，及時采取預防措施和手段，確保船體的建造精度。

（四）船體建設的精度控制的基本方式方法

基本方式還有在過程中進行控制的方式、數理統計方法以及有限元分析的方式等。

1.數理統計方式

依照我們統計的樣本數據進行統計學分析，可以得出一定的規律化分布或者數值的方式。數理統計方式可以利用到船體精度上，也就是在造船過程中進行精度測量數據的采集、整合以及統計處理方式，用來不斷完善船體建設的精度補償系統平臺。

2.有限元方法

有限元方法主要是一種通過離散化的數值進行計算的方式，通過網絡電子計算機，可以有效的分析計算復雜的船體工程結構。有限元方式可以利用數學的離散、單元分析、總體組集以及代數求解等多項操作和步驟。有限元的計算方式可以應用到船體的分段、終端等在吊運時結構增加的確立，盡量避免吊運時產生的形變影響到船體精度，進而實現我國造船行業在船體建造過程中進行全過程的精度管理和控制。

三、結語

本文主要由船體的分段組立建設流程出發，圍繞著這一系統的精度操控以及補償量加放的兩個核心問題，從而進一步詳細地探究了造船分段精度控制體系，總體概括了分段精度操控的流程和方式，對提升我國船廠造船的精度水平具有高度的指導意義。

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