精度管理在船舶建造中的應(yīng)用

姜福海

(中國(guó)長(zhǎng)江航運(yùn)集團(tuán)金陵船廠， 江蘇 南京 210015)

精度管理在船舶建造中的應(yīng)用

姜福海

(中國(guó)長(zhǎng)江航運(yùn)集團(tuán)金陵船廠， 江蘇 南京 210015)

面對(duì)接單難、競(jìng)爭(zhēng)大、船價(jià)低、重量要求高等情況，造船企業(yè)在船舶建造中應(yīng)該強(qiáng)化精度管理制度，提高船舶建造質(zhì)量。以金陵船廠精度控制為研究對(duì)象，在分析影響精度因素的基礎(chǔ)上，確定通過改變精度管理理念，推動(dòng)精度控制工作前移，不斷加強(qiáng)內(nèi)場(chǎng)的精度管理來(lái)開展精度管理工作。在船舶建造中，精度工作的有效控制使得各車間合格率不斷提高，實(shí)船順利交付。

精度管理；船舶建造；企業(yè)管理

1 精度管理的含義

船舶建造的精度管理是指為使實(shí)物模型與設(shè)計(jì)模型的尺寸盡可能一致，從而對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行管理的一切行為。精度管理從廣義上可分為主動(dòng)管理與被動(dòng)管理。主動(dòng)管理就是在切割、加工、裝配、焊接等分段建造的過程中，事先進(jìn)行一系列預(yù)防分段變形的措施。被動(dòng)管理是指在組立/搭載過程中，利用儀器進(jìn)行精度管理，對(duì)已發(fā)生變形、完工的分段進(jìn)行檢測(cè)、控制。

2 影響精度的因素

(1)切割機(jī)的精度不良，主板、構(gòu)件切割后精度不良。

切割機(jī)精度不良主要由切割機(jī)機(jī)械精度和割縫補(bǔ)償量加放原因引起的。切割機(jī)軌道直線度與水平度、切割平臺(tái)水平度、割嘴損耗等因素都會(huì)影響切割精度，需要日常管理中進(jìn)行監(jiān)控調(diào)整。切縫補(bǔ)償?shù)募臃庞涩F(xiàn)場(chǎng)操作人員根據(jù)切割機(jī)狀態(tài)進(jìn)行加放，操作人員通過對(duì)試件測(cè)量、下料精度抽查來(lái)了解切割機(jī)狀態(tài)，調(diào)整割縫補(bǔ)償量。

(2)曲加工精度不良，裝配時(shí)精度不良發(fā)生。

曲加工包括曲外板、折壓板、曲型材等。曲加工精度的不良，對(duì)后面組立裝配時(shí)的精度產(chǎn)生較大影響。尤其現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)采用大量的曲面上胎建造的方式，曲外板作為建造基面，是其他構(gòu)件的裝配基準(zhǔn)，曲外板精度很重要。

(3)劃線精度不良引起的部材裝配誤差。

劃線精度不僅包括主板劃線，也包括小組立拼裝時(shí)的劃線。劃線是裝配的基礎(chǔ)，劃線的準(zhǔn)確決定了構(gòu)件裝配位置的精度。劃線時(shí)要考慮放線基準(zhǔn)正確、焊接收縮量加放、坡口間隙等。

(4)組立中的裝配位置、尺寸、角度等精度不良。

組立裝配要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工，參照二維檢測(cè)單進(jìn)行過程控制，保證尺寸、水平、垂直度、角度等，特別要注意段差控制、坡口正確性等。裝配過程中的自主控制是決定分段最終精度的重要因素，所以提高施工人員的過程控制意識(shí)非常重要。

(5)構(gòu)件裝配、焊接、背燒、矯正等火工作業(yè)引起的熱收縮尺寸不良及變形。

構(gòu)件裝配、焊接、背燒等工序都會(huì)產(chǎn)生由熱收縮引起的尺寸不良和變形，解決這個(gè)問題需要通過加放適量的焊接收縮量和反變形，而這些量值的準(zhǔn)確需要長(zhǎng)期積累數(shù)據(jù)分析得到，也需要工序施工的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

(6)焊接順序的錯(cuò)亂而發(fā)生的變形及尺寸不良。

焊接順序合理可以有效的減少焊接變形，此項(xiàng)措施的實(shí)施需要有合理、詳細(xì)的工藝要求為基礎(chǔ)，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)操作流程；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施人員進(jìn)行培訓(xùn)，灌輸正確焊接順序的重要性及不同類型組立、分段的正確焊接順序；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接順序?qū)嵤┣闆r進(jìn)行監(jiān)控與考核，不斷強(qiáng)化實(shí)施。

(7)溫度變化、測(cè)量?jī)x精度不良引起的測(cè)量誤差。

精度控制是通過尺寸測(cè)量、水平測(cè)量控制的，測(cè)量工具的不良也會(huì)造成精度問題。對(duì)測(cè)量?jī)x器定期良好的養(yǎng)護(hù)是保證測(cè)量精度基礎(chǔ)，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工具的管理也是精度管理的內(nèi)容之一，包括尺子的統(tǒng)一、水平儀檢查等。

(8)小組立及分段在擺放、運(yùn)輸發(fā)生的變形。

小組立、分段的不合理擺放造成變形，導(dǎo)致精度不良。曲外板、預(yù)制件在現(xiàn)場(chǎng)任意擺放堆壓，使加工精度良好的產(chǎn)品后期變形，在分段建造時(shí)發(fā)現(xiàn)精度不良。部分分段由于自身強(qiáng)度、吊碼位置不合理造成吊裝、翻身、轉(zhuǎn)運(yùn)后分段產(chǎn)生變形。

(9)搭載階段定位時(shí)的精度不良。

合攏定位就是要保證分段階段的精度管理成果得到最大體現(xiàn)，通過定位水平提高實(shí)現(xiàn)一次性定位、無(wú)余量合攏。如果在合攏時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確定位的話，分段階段所做的精度管理的努力也會(huì)白費(fèi)。分段時(shí)發(fā)生的變形或當(dāng)時(shí)無(wú)法完整修復(fù)的精度問題，在此階段對(duì)這些問題要進(jìn)行縮小、分散、消化，以最好的狀態(tài)來(lái)定位。合攏定位時(shí)調(diào)整設(shè)備、保型工裝等，是影響合攏定位是否能夠調(diào)整到位的重要因素。

3 精度管理工作開展

3.1 加強(qiáng)內(nèi)場(chǎng)精度管理

內(nèi)場(chǎng)加工精度管理內(nèi)容包括切割精度、曲加工精度和小組立精度三部分，加強(qiáng)內(nèi)場(chǎng)精度控制。應(yīng)加大人員投入，將精控人員劃分不同的責(zé)任區(qū)域，對(duì)所負(fù)責(zé)的區(qū)域通過報(bào)檢或抽檢控制產(chǎn)品精度，在現(xiàn)場(chǎng)與施工人員溝通糾正錯(cuò)誤的施工方式，不斷提高所負(fù)責(zé)區(qū)域產(chǎn)品的精度。內(nèi)場(chǎng)精度管理項(xiàng)目見表1。

3.2 規(guī)范檢測(cè)單

在原來(lái)檢測(cè)單的基礎(chǔ)上，通過總結(jié)，規(guī)范了檢測(cè)單的出圖形式與內(nèi)容，使其內(nèi)容更加明晰。二維檢測(cè)單封面上明確指出此分段控制涉及到的精度檢測(cè)表的目錄和分段的控制要點(diǎn)，讓檢測(cè)單使用人員能把握分段的控制重點(diǎn)。檢查單中所標(biāo)注數(shù)據(jù)均為考慮焊接收縮量、坡口間隙、余量補(bǔ)償量等信息的數(shù)據(jù)，減少了現(xiàn)場(chǎng)操作人員通過理論數(shù)值計(jì)算的麻煩。

表1 內(nèi)場(chǎng)精度管理項(xiàng)目一覽表

3.3 基準(zhǔn)線實(shí)施

基準(zhǔn)線設(shè)定的目的是對(duì)分段的外形尺寸控制確立統(tǒng)一的基準(zhǔn)，分段內(nèi)部的劃線統(tǒng)一以基準(zhǔn)線進(jìn)行施工作業(yè)，裝配的時(shí)候以線對(duì)線進(jìn)行施工確立統(tǒng)一的基準(zhǔn)。

3.4 人員培訓(xùn)

人員培訓(xùn)分為精控管理人員的培訓(xùn)和施工人員的培訓(xùn)。新船開工，精控部門會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行精度交底，針對(duì)船型特點(diǎn)指出精度控制注意要點(diǎn)。對(duì)新進(jìn)廠的施工隊(duì)進(jìn)行精度自主管理方面的培訓(xùn)，樹立施工人員精度自主管理意識(shí)。精控部門人員定期進(jìn)行培訓(xùn)，并對(duì)培訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行考核，不斷提高精控人員的技術(shù)水平與管理能力。

3.5 中組協(xié)助定位與分段焊前報(bào)檢

強(qiáng)化過程控制，精控人員對(duì)所負(fù)責(zé)區(qū)域進(jìn)行過程控制與跟蹤，與施工人員溝通施工過程中的精度問題。對(duì)中組定位進(jìn)行協(xié)助定位，精控人員用全站儀進(jìn)行三維定位，保證定位準(zhǔn)確性，減少后期修正。強(qiáng)調(diào)焊前報(bào)檢，通過焊前修正減少焊后測(cè)量。

3.6 合攏階段的三維定位與模擬搭載

3.6.1 轉(zhuǎn)變放樣人員的合攏定位方式與理念

(1)定位方式轉(zhuǎn)變。為解決定位所要控制的分段基準(zhǔn)點(diǎn)(即測(cè)量點(diǎn))所在的位置不便于去測(cè)量的問題，中合攏、大合攏時(shí)使用全站儀測(cè)量定位。全站儀在合攏階段的應(yīng)用是將傳統(tǒng)的二維檢測(cè)方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿S方式，讓定位檢測(cè)更加便捷、準(zhǔn)確、安全，也為模擬搭載工作提供條件，有利于無(wú)余量合攏的實(shí)現(xiàn)。

(2)定位精度意識(shí)與理念的轉(zhuǎn)變。改變?cè)葘?duì)分段狀態(tài)在不做了解的情況下進(jìn)行定位的工作方式，現(xiàn)在合攏前要分析分段三維檢測(cè)數(shù)據(jù)，掌握分段狀態(tài)，最后再去定位合攏。

3.6.2 明確自主管理流程與考核制度

通過不斷的培訓(xùn)與交流，加強(qiáng)放樣人員的精度控制意識(shí)與提高控制方法，明確自主管理流程。放樣人員按照要求自主進(jìn)行控制，如果遇到問題及時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)精度管理人員溝通，共同商討方案，提高一次性定位的準(zhǔn)確性。精度部門每月會(huì)對(duì)放樣人員進(jìn)行考核，以誰(shuí)定位誰(shuí)負(fù)責(zé)為原則，以一個(gè)月的合格率為考核依據(jù)，提高放樣人員的自主控制意識(shí)。

3.6.3 數(shù)據(jù)收集與問題反饋

在合攏階段需要一些數(shù)據(jù)的收集、分析，如合攏焊接收縮量、切割量、龍骨基線反變形等數(shù)據(jù)的收集，這些數(shù)據(jù)的收集為余量補(bǔ)償量加放方案的準(zhǔn)確制定提供依據(jù)，讓方案得到優(yōu)化。定位結(jié)束后由于分段問題或設(shè)計(jì)問題引發(fā)較大合攏問題時(shí)，應(yīng)分析原因，并向相關(guān)部門反饋。合攏精度控制組會(huì)將分段問題反饋到組立測(cè)量組，組立測(cè)量組會(huì)采取相應(yīng)措施避免類似問題的產(chǎn)生。

3.6.4 定位方法的探索與工裝改善

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，應(yīng)對(duì)新合攏方式、環(huán)境限制、檢驗(yàn)要求等問題，要有相應(yīng)的定位檢測(cè)方法，如插入式合攏方式的定位方法、船體外殼線形測(cè)量方法等。合攏階段的精度管理內(nèi)容不僅僅是合攏定位的準(zhǔn)確，還包括影響定位準(zhǔn)確的因素，其中工裝就是一個(gè)很重要的因素。通過定位數(shù)據(jù)的測(cè)量與問題積累，現(xiàn)場(chǎng)精度控制人員會(huì)對(duì)工裝提出相應(yīng)的改善要求，以保證合攏精度。

3.6.5 模擬搭載

通過模擬搭載可以做到在合攏前對(duì)分段合攏時(shí)有可能產(chǎn)生的問題進(jìn)行有效的分析，提前制定方案，以保證合攏定位最優(yōu)化。通過模擬搭載提前對(duì)分段進(jìn)行切割和無(wú)余量合攏，可提高效率，節(jié)約成本。

3.6.6 不斷完善信息管理系統(tǒng)

我廠精控信息管理系統(tǒng)包含報(bào)檢系統(tǒng)、檢測(cè)單管理系統(tǒng)、問題反饋系統(tǒng)、電子郵箱系統(tǒng)、加工子系統(tǒng)、報(bào)表輸出系統(tǒng)等，整個(gè)信息管理系統(tǒng)包含了精度管理過程中各種信息分類、管理、統(tǒng)計(jì)與分析，實(shí)現(xiàn)了部門之間、部門內(nèi)各組別之間的信息交互。信息的流通與共享提高了部門的工作效率和問題分析的可追溯性，形成信息反饋鏈。

4 進(jìn)一步做好精度管理工作的建議

4.1 進(jìn)一步推進(jìn)過程控制的實(shí)施

不斷推進(jìn)精度控制工作前移，加強(qiáng)內(nèi)場(chǎng)精度控制和分段過程控制，減少對(duì)完工三維測(cè)量的依賴。

4.2 不斷降低分段2次切割率

精度控制工作開展2年來(lái)，合攏階段的修正量得到很大減少，合攏效率提高，但分段上船臺(tái)再修割率還是較高。造成切割率較高的原因主要是合攏口端面不齊、分段段差、合攏定位水平等因素。精控部門將降低2次切割率作為工作開展的重要目標(biāo)，通過改善余量補(bǔ)償量設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)過程控制，提高合攏定位水平等方式保證目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

4.3 大舾裝轉(zhuǎn)模

大舾裝轉(zhuǎn)模生產(chǎn)設(shè)計(jì)，無(wú)論是對(duì)管系加工、單元制作精度，還是對(duì)分段制造的精度控制、精度基準(zhǔn)均提出了更高的要求。舾裝轉(zhuǎn)模后，機(jī)艙分段平臺(tái)板、艙壁板的開孔全部為數(shù)切開孔，分段預(yù)裝管安裝定位全部改為按相鄰船體結(jié)構(gòu)確定，如果船體的施工精度控制不好，必將會(huì)帶來(lái)大量的現(xiàn)場(chǎng)返工。

5 結(jié)語(yǔ)

在精度管理工作開展中，精度管理的理念得到進(jìn)一步轉(zhuǎn)變，推動(dòng)精度控制工作前移，不斷加強(qiáng)內(nèi)場(chǎng)的精度管理；工作要點(diǎn)由推行三維測(cè)量逐漸向強(qiáng)化過程控制與自主管理轉(zhuǎn)變，各車間合格率呈上升趨勢(shì)，帶意見率呈下降趨勢(shì)。

金融危機(jī)后，船舶市場(chǎng)由賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)為買方市場(chǎng)，造船企業(yè)面臨接單難，競(jìng)爭(zhēng)大，船價(jià)低，船東質(zhì)量要求高等問題。在這樣的背景下，船廠必須以較高的品質(zhì)要求迎接挑戰(zhàn)，強(qiáng)化精度管理，打造精品船舶，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，才能把企業(yè)做大、做強(qiáng)。

2013-10-12

姜福海(1965-)，男，工程師，主要研究方向?yàn)楝F(xiàn)代造船技術(shù)、造船生產(chǎn)管理及精度管理。

F406

B