船舶制造精度管理和控制技術研究

摘 要：近年來，中國造船行業(yè)產量已達到世界前列，但整體建造技術水平卻十分落后，尤其體現在精度管理和控制方面。該作者結合近幾年的工藝主管經驗，于2016年在本文中剖析了船舶建造精度管理及其控制技術，旨在為企業(yè)縮短建造周期、降低成本、提高質量，增強自身的核心競爭力提供參考。

關鍵詞：船舶制造；精度管理；控制技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.178

1 船舶制造精度管理

（1）精度管理的發(fā)展現狀。從上世紀40年代起，國外已經將公差與配合的概念引入造船行業(yè)，逐步探索各工序間的公差要求；70年代中期，通過生產實踐積累的原始數據，編制出經驗公式來解決焊接熱變形的補償量問題；到了 80年代，隨著電子計算機的出現，又開發(fā)出智能數據補償系統(tǒng)，真正做到了船舶的無余量建造。我國從70年代開始接觸精度管理，雖然在國家相關部門的推動下取得了一定的進展，但并沒有學到精度管理的精髓。我國造船精度管理仍屬于初期的船體建造精度管理階段，尚未延伸到后續(xù)舾裝件的制作安裝，精度控制技術也僅限于平直分段以補償量代替余量，艏部、艉部等曲面分段仍然通過在合攏口加放余量的方式進行建造，至今尚沒有形成一個完善的補償量數據庫和一整套管理技術體系。

（2）精度管理的工作內容。精度管理不僅是一種品質管理，而且是企業(yè)管理體系的重要組成部分。結合國內外精度管理的發(fā)展歷程，歸納出精度管理的內容大致包含了如下五個方面。

1）組建精度管理組織。為了實施造船精度管理，必須完善精度管理的組織體系。其根本在于從高層領導開始就給予足夠的重視，統(tǒng)一企業(yè)領導班子思想，成立精度管理小組，明確具體的管理職責，全面推動企業(yè)內部的建造精度管理工作。

2）制定精度標準。船舶建造精度是精度管理的行為準則，其標準必須在各船級社規(guī)范的質量標準要求前提下，結合企業(yè)內自身的實際建造水平而制定。精度標準通常包含了補償標準、工藝標準和檢驗標準。主要通過研究典型船舶的各工序階段的精度管理控制點，制定出適用于本企業(yè)的基準作業(yè)指導書。

3）加強精度控制。精度管理是一項系統(tǒng)工程，必須堅持全過程控制。從零件的下料開始，小組立、中組立、大組立、分段中組，直到船臺的合攏搭載，每個制作過程的精度狀態(tài)都必須得到嚴格的控制。

4）改進測量方法及工器具。精度控制離不開測量技術，準確地測量船舶各個部位的數據是船舶建造的一項重要工作?？煽康臋z測工具和較高的測量技術水平是提高船舶精度的重要保障。為避免出現不合格品的誤判，確保測量結果的準確性，必須摒棄落后的測量方法，選擇先進的測量工器具，定期校準測量工器具來減小測量誤差，使得前后道工序間的數據能夠得以搜集和采納。

5）推廣信息技術。精度管理廣泛采用數理統(tǒng)計技術，需要不斷的采集各種數據。目前，已經從原始的個人測量，手工記錄方式逐漸過渡到利用PDA、全站儀等設備進行檢測，并通過計算機整理后進行人工分析。但隨著精度管理的深入研究，大量三維空間數據無法得以分析，必須積極引進先進的配套軟件，采用數據庫技術進行管理。

2 精度控制技術研究

（1）補償量的加放技術。補償量是指相對于船舶零件理論尺寸而多加放的量值，補償量的加放是否合理恰當，直接影響著船舶的建造質量。目前，船舶建造過程中補償量加放的計算最常采用的方法是《幾何量公差》中尺寸鏈的計算方法。

求解補償量的具體實施方法是由后一道工序向前一道工序提出具體的精度要求。這些要求包含了零件下料、余量的切割范圍、初始余量的設計值、余量的切割時機、具體補償值的大小等。

由于船舶結構非常復雜，不同的建造方法形成了不同的部件、分段結構形式，這就要求我們從錯綜復雜的尺寸關系中，找出對裝配精度和技術要求有影響的那些尺寸，形成不同建造階段及不同結構部分的尺寸，進而求解尺寸鏈。

（2）對合線基準技術。對合基準線的應用是精度控制的關鍵技術之一，在船體的各個裝配階段，如零部件、分段、總段以及型尺寸所依據的點、線、面，均是借助對合基準線的方法。

對合基準線是由設計在三維TRIBON軟件建模，轉換生成零件套料版圖，再通過數控切割機的噴粉劃線功能實現。

對合基準線一般包含了中心線、直剖線、肋骨檢驗線、水線、拼板對合線、肋骨校直線、合攏端100mmMark線等，其大量的應用有助于提高精度控制手段。

（3）數理統(tǒng)計技術。數理統(tǒng)計屬于統(tǒng)計學范疇，其內涵包含兩個方面：1）如何合理有效地獲得資料數據；2）如何利用獲得的資料數據得出盡可能精確的可靠結論。

船舶建造過程中通過精度控制測量手段產生了大量的數據，必須經過搜集、整理形成一個完整的精度數據庫，然后用先進的數理方法和統(tǒng)計技術對此類數據進行分析，形成有效的反饋信息，借此來為精控標準的修正、余量與補償量的加放提供科學的數據支撐。

（4）模擬搭載技術。傳統(tǒng)的船舶建造搭載方式是采用二次定位方法，即先將一個分段（總段）吊裝至船塢（船臺）進行定位，現場施工人員依據相關基準線對搭載分段（總段）進行余量線的勘劃并進行余量切割，待余量修割完畢后再重新進行分段的吊裝定位（二次定位）。

模擬搭載技術，簡稱OTS（一次定位）。其方法是使用PDA連接全站儀進行船舶分段（總段）三維數據的采集，把測得的分段數據導入到三維精度分析軟件ECO-Block中，并進行實測數據與設計數據的自動套合，然后對將搭載的分段與已經搭載的分段在電腦上用ECO-OTS軟件進行電腦模擬搭載，預先了解分段焊接后的變形、錯位情況，同時分析搭載后的分段離空、錯位等狀態(tài)，確定搭載分段余量修割值，在分段吊裝搭載前將余量進行割除，從而達到一次吊裝、直接定位。

通過模擬搭載技術來取代傳統(tǒng)的船舶總組，將設計的三維坐標模型運用到實際的生產過程中，為無余量建造打下堅實的基礎。

3 結論

盡管我國精控管理技術已取得了一部分進展，但始終未形成一個完整的管理技術體系和完善的補償量數據庫，尚局限于船體建造尺寸精度。因此，為了縮小與國外先進船舶企業(yè)的差距，我國企業(yè)必須熟知精度管理的工作內容，明確精度管理的方針、目標，采用先進的測量方法，完善精度管理的標準，加強過程控制技術的應用，只有這樣才能不斷地提升建造的整體技術水平，增強自身的國際市場競爭力。

參考文獻：

[1]孔祥華.船舶制造精度管理及過程控制技術簡析[J].建材與裝飾，2016（31）.

[2]彭公武.船舶制造精度管理及過程控制技術分析[J].科技展望，2016（04）.

作者簡介：孫云（1985-），男，江蘇靖江人，本科，工藝主管，主要研究方向：機械設計制造及其自動化。