產品的精準設計、制造和使用

中國船級社 劉孟云

工作中，收到某客滾船跳板絞車質量反饋，該絞車在營運后短時間內就出現了傳動齒輪變形、斷裂等質量問題，更換受損零部件后仍然不能從根本上解決問題。經調查分析，導致該絞車產生質量問題的主要原因：一是該絞車從設計到實船安裝都是按系泊絞車設計制造，并非起貨絞車；二是設計工況與實船營運環境不符，頻繁的承受沖擊載荷，致使受力零部件破壞；三是使用/操作不當，人為造成超載運行。

產品設計精確、制造合格、使用得當是避免類似質量事故根本辦法，特別是類似本案中跳板系統的產品，由于跳板、絞車、控制系統等各部分分別在不同制造廠制造，最后在船上組合安裝，任何一個部分存在不足或缺陷都將影響整個系統的正常運行，甚至事故。

如何做到設計精準

設計準確首先就要清楚設計對象和目標功能。本案中的跳板絞車是起升絞車，屬于起重設備零部件，主要設計根據是《船舶與海上設施起重設備規范》（簡稱起規），設計內容包括機械結構、控制系統及選配鋼索等，并按起升絞車的驗證要求完成試驗。從本案來看，建議制造廠與訂貨方不僅將重點放在性能參數和基本功能上，也要更多重視產品的實際用途對產品設計影響。

此外，設計工況的確定除考慮標準作業工況、作業狀態外，還應考慮產品擬在實船上的特殊工況。設計既源于實踐，又能指導實踐，兩者相輔相成。本案中，如果在產品設計之初，能基于目標船營運港區開展有效調研，準確了解該作業港區的工況和使用特點，收集該類產品的使用案例，就能做到精準設計，避免質量事故。

如何確保制造合格

產品制造合格包括生產過程控制和成品試驗。制造過程的控制包括從材料驗收、加工到裝配等整個質控過程，質量水平的保證依靠制造廠整個質保體系的有效運行和完善的工藝及落實。本案中，主軸、小齒輪、大齒輪這幾個關鍵受力構件的材料選擇雖然都與批準圖紙一致，但絞車制造過程中，還應關注以下問題，如齒輪精加工后的熱處理工藝及驗證方式不完善、缺少表面無損探傷、齒輪裝配對中檢查以及齒輪嚙合效果等都只是憑經驗值來驗收，因此，這些關鍵零部件加工、檢查和裝配過程質量的不確定性也是導致產品質量的必然因素。

最后一道質量關就是成品試驗，是檢驗產品整體質量的必要步驟。本案中，由于產品按系泊絞車設計，也導致了產品檢驗/試驗項目與起升絞車區別較大（見表），因此在成品試驗時很多功能未能得到測試，用在跳板系統上就會暴露問題。

表 絞車試驗內容

據上所述，成品檢驗是確保產品質量的必要手段，但因為有些缺陷和問題在成品試驗時很可能不會被發現，在使用一段時間后才會暴露。因此，產品廠應依靠全面質量控制，把過程控制做好做實，并結合有效的成品試驗，方能稱得上是制造合格的根本之法。

如何才能正確使用

編制一份準確、方便的使用說明書是精準設計的內容之一。常規產品做到這一點比較容易，但是本案中，因為跳板、絞車、控制系統由不同制造廠生產，最后在船上組裝完成跳板系統，導致船上缺少一份系統全面的使用說明書，無法指導船員開展培訓和正確使用。類似這種制造模式的產品不止跳板系統，需要系統設計方、船東、船廠共同監督協調，避免漏洞。

此外，產品廠應重視明確產品質保職責。

其他建議

以上案例分析充分說明，產品設計精確、制造合格、使用得當是從產品醞釀到實船應用整個生命周期的質量保證，是避免質量事故的根本方法。為實現這一目標，建議如下：

1、產品可分為標準型和目標型，標準型產品是已有實踐應用的“標準件”，按需選配即可；而目標型產品則需要充分了解產品用途，收集相近或相關產品的應用數據，必要時還需要進行模擬試驗來反復驗證。因此設計之初就應明確產品及其零部件的類型，做好對應的數據資料采集。

2、明確設計環境是精準設計的第一步。設計環境包括溫度、濕度、振動、傾斜、抗電磁干擾等各個影響條件，必須從整體出發統籌考慮。如起重機的設計溫度決定了材料的選擇，特別是沖擊性能的要求，就算是符合材料標準/規范的材料，也不一定符合《船舶與海上設施起重設備規范》的要求，因為規范對材料韌性的要求還跟材料規格有關。

3、優化技術協議。通常，技術合同重點是產品售價和性能參數，往往容易忽略產品用途和質保內容，這為后續產品設計和售后都會帶來很大的風險，甚至法律風險。本案就是一個典型案例，絞車制造廠的技術協議里對產品用途描述錯誤，質保內容含糊不清，就算產品廠為售后做了很多工作，船東對其產品質量也沒有認可。

4、做好產品制造關鍵點識別與控制，明確并量化過程檢驗指標。雖然這一要求通常在認可時才會提出，但是作為不需要認可的產品，制造過程同樣適用，只有這樣，才能控制或減少制造過程中的質量問題，從根本上提升產品質量。

5、成品試驗不能孤立無援，要講究系統配合。產品設計時不僅要包括“標準型產品”的選型，更應通過型式（首次）試驗予以驗證，因此，試驗臺的完整性、效率和綜合性能至關重要，特別是只能在船上進行系統試驗的產品，如本案中的絞車、操舵系統中舵機等。

6、制造合格、正確運維兩方面承前啟后、相輔相成。是確保產品穩定運行的唯一保證。因此，產品設計制造過程中就要將運維考慮其中，做到方便、快捷和有效。運維中發現的問題也應通過有效的渠道反饋到制造廠，促進其提升產品品質，以錨絞機軸承處牛油嘴的為例，如果在離合和剎車等空間狹小位置設計成直角型，就能方便運維時加注牛油，否則牛油嘴就成了擺設，何談運維。

中國船級社助力 “大灣區一號”順利交付

2020年8月14日，由中國船級社（CCS）審圖和建造檢驗，招商局郵輪制造有限公司為深圳招商迅隆船務有限公司建造的豪華觀光游覽船“大灣區一號”輪順利交付。

“大灣區一號”是招商工業海門基地首次承接的鋼鋁混合結構雙體客船，船長71.88米，寬18.72米，乘客定額350人，營運航速14節，配備了中車株洲電力機車有限公司自主研制的永磁同步發電機和船舶直流配電系統，創新綠色、生態、節能技術，達到了“零排放、低能耗、超靜音”的標準。“大灣區一號” 的建造周期為8個月，CCS從概念設計、實船設計建造到船舶交付，全程提供了強有力的技術支持和優質高效的服務。