造船生產中精度管理技術的應用

王洪波，池洪鵬

（大連遼南船廠，遼寧大連 116041）

0 引言

不論在國內，還是國外，造船精度管理技術的推行都經歷了漫長的發展過程。大量生產實踐表明，開展造船精度管理對船廠提高生產效率、降低建造成本、提升產品質量等方面具有重大促進作用。具體體現在以下幾個方面：

1）提高工藝技術水平，實施科學管理和文明生產，提高產品質量、降低成本和縮短造船周期。

2）焊縫間隙控制在合理范圍內，保證船舶焊接質量，有利于焊接機械化、自動化的推行。

3）以補償量代替余量，減少鋼材使用量，提高鋼材利用率，降低材料成本。

4）降低現場修割率，同時減少焊接材料、電力和燃氣等的使用，節約資源，減少能源消耗，減少排放，減少環境污染。

5）提高船體總段塢（臺）定位效率和質量，縮短造船周期。

6）船體精度管理是轉換造船模式，實現殼、舾、涂一體化造船的基礎之一。只有船體建造精度達到一定水平，其他先進工藝技術如總段軸系鏜孔工藝、單元舾裝工藝、PSPC涂層標準（所有類型船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側處保護涂層性能標準）等才能得以充分發揮作用。

7）降低勞動強度，改善工作環境，保證造船員工的安全和職業健康。

1 精度管理主要技術

了解精度管理的目的和意義，需要進一步了解精度管理的具體工作內容和流程。船體建造精度管理遵循PDCA質量循環理論（計劃-執行-檢測-改進），主要包括精度策劃、過程控制、精度測量、數據庫建立4個重要方面。

1.1 精度策劃

船體開工建造前，須針對船體建造全過程制定相應的精度管理策劃方案。方案應根據船廠實際精度管理水平，分階段地提出精度管理方針和目標，包括加工、拼板、分段、總組和搭載等具體精度指標及控制措施。通過分析建造全過程，量化地掌握不同建造階段船體的精度狀態，提前識別精度控制風險，制定相應的預防和控制措施，同時，精度策劃要與艦船建造大綱進行有機結合，在生產策劃過程中予以充分考慮。

1.2 過程控制

船體建造過程決定了船體建造的精度水平。因此，船體建造精度控制的重點在于按照船體結構的尺寸基準進行建造全過程的精度控制。按照過程控制方法分析船體建造精度形成的全過程，如圖1所示。

圖1 船體建造精度形成全過程

精度管理可分為主動管理和被動管理，主動管理是以過程控制為重點，在船體建造過程中采用合理的工藝技術手段和先進的工裝設備來實現船體精度管理要求，而被動管理是以精度測量為側重點，通過對完工產品的測量檢驗，對超差部位進行修整來達到船體精度管理要求。因此，主動管理才是實施精度管理的意義所在，才是有效提高生產效率的有效手段。

例如：工廠在某型訓練艦塢內搭載時，曾對分別實施和未實施精度管理的2個底部分段和舷側分段在搭載裝配時所花費的工時進行對比（如表1所示）。

表1 分段搭載裝配工時對比表

分析表明：實施精度管理的底部分段所花費的工時為未實施精度管理的23%，工效提高3.4倍；實施精度管理的舷側分段所花費的工時為未實施精度管理的43%，工效提高1.3倍。

1.3 精度測量

精度測量是對過程控制成果的檢驗，也是數據收集的必要手段。精度測量主要分為鋼加階段測量、組立階段測量、總組及搭載階段測量。

1）鋼加階段測量：根據精度測量表要求對板材、零件加工前、后尺寸進行測量，并對比板材、零件加工前、后尺寸變化，分析得出加工過程中實際收縮尺寸，輸入精度數據庫。

2）組立階段測量：根據精度測量表要求分別對分段拼板劃線、焊前、焊后和最終階段進行測量，并形成精度測量報告（表2），報告中應明確標注偏差值（如表2中的圖所示）。每個階段測量完畢后都需對超差點進行修正，符合精度管理要求后方可進入下道工序。通過對分段焊前、焊后階段的測量數據進行統計分析，得出分段焊接過程中結構收縮及反變形情況，反變形是指為了抵消（補償）焊接變形，在焊前進行裝配時，先將工件向與焊接變形相反的方向進行人為的變形。

表2 組立階段精度測量報告（示意表格）

3）總組及搭載階段測量：根據精度測量表要求對分段或總段總組及搭載過程進行定位測量。由于全站儀測量數據可以清晰快捷地顯示出分段或總段的整體狀態，因此可以提高分段或總段總組及搭載過程中的定位效率。分段總組及搭載定位完畢后，應進行焊前、焊后和最終階段的測量，形成精度測量報告。

精度測量報告是中間產品轉序的重要依據，中間產品指的是生產單元，是船舶生產過程中制造的零件和部件。因此，在船體建造過程中各相關造船管理人員應嚴格執行精度管理轉序的各項指標要求，為下道工序建立良好的施工條件，轉序前組織相關部門開展聯檢并簽署分段（總段）下胎精度轉序確認卡（如表3所示），確保上下道工序施工精度得到有效控制，減少施工廢返，持續提高船舶建造生產效率。

表3 分段（總段）下胎精度轉序確認卡（示意表格）

1.4 數據庫建立

精度造船發展的最終結果是以補償量代替余量，船體精度補償是船體精度控制的核心技術，是進行精度設計的基礎，只有建立合理的補償量加放系統，才能補償焊接、火工等作業造成的收縮和變形，減少現場修割工作量，保證船體精度。補償量的大小與船型、船體結構形式、板材規格、船體建造方法、裝焊順序、焊接方法等因素有關。

通過精度測量采集各分段或總段焊接前后的測量數據，對比分析前后數值差異，定量計算出分段或總段焊接收縮及變形量，并綜合考慮影響補償量大小的各因素，整理成數據統計表格，作為持續推進精度造船的經驗數據基礎（如表4所示）。

表4 組立階段數據統計（示意表格）

2 存在的主要問題

盡管我國在精度造船方面取得了一定的進展和成果，但還沒有形成一個完善的補償量數據庫和一整套管理體系，大多局限在尺寸精度的研究。

建立完善的精度管理體系必須以先進的造船工藝作為基礎，而國內大部分船廠在船體建造過程中機械化、自動化、智能化的普及率低，造船工藝相對落后，嚴重制約了精度管理的發展。

自動化機械、設備施工作業過程中各工藝參數穩定，可有效地避免人為切割、裝配、焊接、矯正過程中的不穩定因素，保證船體建造精度，提高生產效率。而且，穩定的施工工藝以及固定的作業人員結構安排等因素是建立補償量加放系統的先決條件。只有這些因素穩定不變，才能夠從中收集到建造過程中的有效數據，保證數據分析的準確性，形成完整穩定的船體補償量數據庫，并應用到類似的產品建造中去。

3 未來發展趨勢

精度造船是現代化造船不可或缺的一部分，其未來發展趨勢主要呈現以下幾方面：

1）船體零件加工設備向數控化、自動化趨勢發展，船體零件的加工精度越來越高，對船體精度管理和控制就更加有利。

2）從部分加放精度補償量向全船全部以精度補償量代替余量的方向發展。

3）造船精度專用工裝和工具的研究發展也是船體建造精度管理的發展趨勢，如分段總段胎架工裝、搭載支撐定位工裝等都能有效地提高船體建造精度水平。

4）建立數字化船塢，減少搭載定位時間，提高搭載效率和搭載精度。

5）船體建造精度管理技術將來必然包括舾裝件的制作和安裝精度控制技術，如鐵舾件的安裝位置精度、管子的制作安裝精度和設備的安裝精度等方面，都將納入造船精度管理的范圍，這對提高船舶分段預舾裝率有重大意義。

隨著全球造船市場持續低迷，造船競爭日益加劇，船廠應秉承可持續發展理念，充分結合自身特點，走具有自身特色的精度管理發展道路，規范化、精細化、個性化管理，不斷提高造船精度管理水平。

4 結論

隨著全球造船市場持續低迷，造船競爭日益加劇，船廠應秉承可持續發展理念，充分結合自身特點，走具有自身特色的精度管理發展道路，規范化、精細化、個性化管理，不斷提高造船精度管理水平。