精度造船管理系統(tǒng)的應(yīng)用

楊文林, 程相茹, 高海航

(1.渤海船舶職業(yè)學(xué)院， 遼寧 興城 125105; 2.渤海船舶重工有限責(zé)任公司， 遼寧 葫蘆島 125001)

精度造船管理系統(tǒng)的應(yīng)用

楊文林1, 程相茹1, 高海航2

(1.渤海船舶職業(yè)學(xué)院， 遼寧 興城 125105; 2.渤海船舶重工有限責(zé)任公司， 遼寧 葫蘆島 125001)

分析典型的精度造船軟件在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合北方某船廠215 000 t散貨船的實際生產(chǎn)情況，比較2013年無精度管理系統(tǒng)和2014年建立精度管理系統(tǒng)后該散貨船的建造情況。結(jié)果表明，實施精度管理系統(tǒng)后分段無余量制作比率提高26.6%，該船廠積極推進(jìn)民品精度管理體系建設(shè)具有可行性。

精度造船管理系統(tǒng)；精度造船軟件；散貨船；無余量造船

0 引 言

精度造船成熟于日本20世紀(jì)70年代造船業(yè)，為日本造船鼎盛期打下了堅實的基礎(chǔ)。在此之后，韓國對精度造船又提出了新的改進(jìn)方向，開發(fā)出巨型總段的精度控制和激光三維定位測量技術(shù)，極大地縮短船塢周期，降低造船成本。1978年我國造船業(yè)開始推行精度造船，大連、滬東等國有大型造船廠成立了精度造船課題組，研究的重點是如何在全國推進(jìn)精度造船。經(jīng)過多年的建設(shè)發(fā)展，中國船舶工業(yè)總公司船體建造精度管理指導(dǎo)組于1984年10月成立，負(fù)責(zé)組織、推動、指導(dǎo)行業(yè)內(nèi)各船廠開展船體建造精度管理工作。盡管我國一直致力于精度造船方面的研究，但是這一技術(shù)作為日、韓造船業(yè)的核心技術(shù)，較難學(xué)習(xí)其先進(jìn)的精度管理方法和技術(shù)。本文的主要目的是通過對造船精度軟件應(yīng)用情況的對比分析，加速推進(jìn)精度造船管理系統(tǒng)在我國船廠的應(yīng)用。

本文詳細(xì)地闡述精度造船管理系統(tǒng)及其內(nèi)涵，對比分析典型精度造船軟件在實際生產(chǎn)中的優(yōu)缺點，采用案例分析法對某船廠215 000 t散貨船進(jìn)行精度管理數(shù)據(jù)分析。

1 精度造船管理概述

1.1精度造船管理

鋼質(zhì)船舶在建造過程中受切割、加工、焊接、吊運等因素影響，從零部件到分段、總段和船體主尺度都不可避免地會產(chǎn)生尺寸偏差和形狀偏差。船舶精度管理就是以船體建造精度標(biāo)準(zhǔn)為基本準(zhǔn)則，通過科學(xué)的管理辦法和先進(jìn)的工藝技術(shù)手段，對船體零部件、分段和全船舾裝件進(jìn)行尺寸精度控制，減少總組以及船塢修正量，并為提高舾裝率、降低涂裝破壞率創(chuàng)造有利條件，達(dá)到提高船舶建造質(zhì)量、縮短船舶建造周期的目的。目前，我國船廠實行的精度造船就是以補(bǔ)償量代替余量，逐步擴(kuò)大補(bǔ)償量的使用范圍，控制船體結(jié)構(gòu)的尺寸和位置精度，用最低成本控制船體建造的各種偏差在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，保證船舶建造質(zhì)量。

造船精度管理是系統(tǒng)工程，包括：建立和健全精度管理體系及制度，完善精度檢測手段與方法，提出精度控制目標(biāo)，確定精度計劃，指定精度標(biāo)準(zhǔn)，提前提出預(yù)防尺寸偏差的工藝技術(shù)措施和精度超差后的處理措施等。

1.2精度造船管理系統(tǒng)

國產(chǎn)精度造船管理系統(tǒng)是以相關(guān)精度造船管理指導(dǎo)文件精神為指導(dǎo)，結(jié)合國內(nèi)船廠精度管理的現(xiàn)狀和實際需求，為造船企業(yè)研發(fā)符合現(xiàn)代造船模式要求的精度管理支持軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)庫平臺，涵蓋船舶建造全過程中測量、分析、統(tǒng)計等業(yè)務(wù)，以精度數(shù)據(jù)庫為核心，整合分段檢查、模擬搭載、數(shù)據(jù)管理模塊，結(jié)合高精度全站儀及各種附件，能夠快速準(zhǔn)確檢查分析分段精度，預(yù)先模擬計算總段搭載偏差，統(tǒng)計分析海量精度數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)對船體分段檢測、搭載定位進(jìn)行精度控制，最大限度地減少船臺、船塢搭載作業(yè)現(xiàn)場的修正工作量，提高無余量搭載率，從而達(dá)到提高建造質(zhì)量、縮短建造周期、降低建造成本的目的。

2 典型精度造船軟件對比分析

2.1精度造船軟件系統(tǒng)模式

韓國SAMIN精度造船系統(tǒng)2008年進(jìn)入我國造船業(yè)。其主要功能包括：現(xiàn)場數(shù)據(jù)測量、分(總)段精度分析、分(總)段模擬搭載。該系統(tǒng)可以結(jié)合全站儀及附件滿足精度部門測量、分析、預(yù)測等需求，且新增“數(shù)據(jù)共享”功能(即：精度數(shù)據(jù)庫)。SAMIN精度造船系統(tǒng)基于服務(wù)器進(jìn)行綜合管理，在服務(wù)器中可綜合管理和共享設(shè)計數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，對精度作業(yè)和日程進(jìn)行實時在線管理，進(jìn)行跨廠區(qū)綜合管理和監(jiān)督精度管理現(xiàn)況。SAMIN系統(tǒng)采用全站儀+機(jī)載軟件進(jìn)行測量，將基于索佳Windows CE平臺的嵌入式軟件直接安裝在全站儀上。圖1是索佳全站儀機(jī)載測量系統(tǒng)模式，可在全站儀界面上操作測量程序。

圖1 索佳全站儀機(jī)載測量系統(tǒng)模式

國產(chǎn)精度管理軟件SP.net系統(tǒng)將分段測量模塊、模擬搭載模塊集成在統(tǒng)一的系統(tǒng)下，將分段檢查、模擬搭載、數(shù)據(jù)庫存儲深度整合在一起，最大限度地方便用戶的操作。該系統(tǒng)涵蓋分段、總組、搭載等3個造船精度管理的重要環(huán)節(jié)，真正實現(xiàn)分段、總組、搭載在同一界面操作。SP.net系統(tǒng)采用全站儀+PDA+PDA軟件進(jìn)行測量。圖2是PDA連全站儀數(shù)據(jù)線傳輸模式，將基于Windows CE/Mobile的操作系統(tǒng)安裝在PDA上。為了測量和輸出數(shù)據(jù)方便，SP.net系統(tǒng)開發(fā)掌上設(shè)備應(yīng)用程序，使用數(shù)據(jù)線或藍(lán)牙與全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而驅(qū)動全站儀進(jìn)行測量。

圖2 PDA連接全站儀數(shù)據(jù)線傳輸模式

兩個系統(tǒng)均可實現(xiàn)相同的測量功能。SP.net系統(tǒng)優(yōu)點是PDA軟件可與低端非智能全站儀連接測量，兼容船廠已有全站儀，為船廠節(jié)省采購新型全站儀的成本；SP.net系統(tǒng)缺點是使用PDA與全站儀連接，需要多1名精度人員操作PDA，加重了人力成本；另外，與全站儀連接數(shù)據(jù)的通信線較易損壞。

2.2精度造船軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量方式

圖3是SAMIN精度造船管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量，圖4是SP.net系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量。兩種系統(tǒng)均可實現(xiàn)相同的分段偏差結(jié)果分析。國產(chǎn)精度管理軟件SP.net系統(tǒng)的操作界面采用Office 2010界面，顯示效果清晰，在使用過程中具有穩(wěn)定性和流暢性。SP.net系統(tǒng)捕點快速，將多種捕點方式集成為少數(shù)幾個捕點命令。多分段模擬過程中具有流暢性，模型的曲面消線效果顯著。

導(dǎo)入三維分段模型及測量數(shù)據(jù)實測點一點移動與旋轉(zhuǎn)艉部測量點偏差數(shù)據(jù)分析艏部測量點偏差數(shù)據(jù)分析

圖3 SAMIN精度造船管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量

圖4SP.net系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量

SP.net系統(tǒng)存在的問題主要涉及數(shù)據(jù)測量和數(shù)據(jù)存儲方面?？紤]數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性時，不能對實測點進(jìn)行編輯?；跀?shù)據(jù)庫存儲的設(shè)計，分析數(shù)據(jù)無法保存到本地磁盤。此外，報表功能較簡單，需要專門定制化開發(fā)。

2.3精度造船軟件其他方面比較

(1) 數(shù)據(jù)共享。SP.net系統(tǒng)是基于關(guān)系型精度數(shù)據(jù)庫和全廠網(wǎng)絡(luò)化連接的，包含全過程的測量、分析、管理等功能，在全廠網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)精度管理數(shù)據(jù)的共享，方便對全船進(jìn)行精度分析。該系統(tǒng)可以提供給多精度客戶端同時訪問，不同用戶分配不同權(quán)限，提供對海量精度數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析，獲得精度控制各階段管理要點。SAMIN系統(tǒng)需要專門的精度服務(wù)器保存精度數(shù)據(jù)，占用大量硬件資源。

(2) 基于高性能三維圖形引擎。SP.net系統(tǒng)基于高性能三維圖形引擎，全面重構(gòu)底層圖形API，提供專業(yè)的圖形交互界面，操作簡單直觀、功能強(qiáng)大，且符合CAD軟件操作習(xí)慣。模型樹狀結(jié)構(gòu)操作較方便，能準(zhǔn)確定位操作零件、部件，功能操作時實時圖形化提醒。SAMIN系統(tǒng)對電腦配置要求高，需要強(qiáng)大的硬件支持。

(3) 輔助功能強(qiáng)大。SP.net系統(tǒng)提供多種測量分析功能，如長度、角度、直線度、平面度、線形變化、同心度等測量項分析功能，以及切面、剖面、局部放大圖、文字標(biāo)注等實用的輔助功能，并可以根據(jù)操作者要求不斷豐富，滿足造船廠具體業(yè)務(wù)分析需要。SAMIN系統(tǒng)的功能相對較全面，但不能增加功能。

(4) 新增前道精度平臺。為滿足船廠造船精度數(shù)據(jù)的積累與管理的業(yè)務(wù)需求，SP.net系統(tǒng)結(jié)合造船精度管理過程中的實際需求，采用數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析等技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，完善造船精度檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、管理、共享。SP.net系統(tǒng)的前道精度平臺包括NC切割機(jī)下料統(tǒng)計、焊接收縮量統(tǒng)計、肋骨冷彎統(tǒng)計、拼版精度數(shù)據(jù)統(tǒng)計、彎板工序統(tǒng)計、型材平齊度統(tǒng)計等功能。SAMIN系統(tǒng)不具備前道精度管理平臺。

此外，SP.net系統(tǒng)是國產(chǎn)自主開發(fā)軟件，價格優(yōu)勢明顯，開發(fā)及維護(hù)成本較SAMIN軟件低，節(jié)約建造成本。SP.net系統(tǒng)實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)快捷的本地化服務(wù)，可根據(jù)用戶需求在最短時間內(nèi)做到客戶化定制服務(wù)。SAMIN系統(tǒng)由于在國內(nèi)只有代理銷售公司，無技術(shù)研發(fā)力量，優(yōu)質(zhì)快捷的本地化服務(wù)難以保障。

3 215 000 t散貨船精度造船管理

2014年，北方某船廠總結(jié)該船廠215 000 t散貨船精度造船所取得的成績，并將這一模式推廣應(yīng)用。表1是215 000 t散貨船精度管理目標(biāo)和指標(biāo)完成數(shù)據(jù)對比。表2是民船精度管理目標(biāo)和指標(biāo)完成數(shù)據(jù)對比。由表2可知，針對該船廠預(yù)設(shè)的各項指標(biāo)，2014年度完成情況優(yōu)于2013年，其中主板修割率、角接開刀率、分段無余量制作率已達(dá)到目標(biāo)要求。

表1 215 000 t散貨船精度管理目標(biāo)/指標(biāo)完成與對比 %

表2 2014年民船精度管理目標(biāo)/指標(biāo)完成與對比 %

[][]

215 000 t散貨船的精度管理系統(tǒng)采用的是國產(chǎn)精度管理軟件SP.net系統(tǒng)，在精度管理過程中，建立“分段報驗后精度復(fù)測確認(rèn)”制度和“典型分段測量表”審簽制度，推行“分段精度超蓋點”技術(shù)處理流程。從鋼板下料開始，一直到分、總段塢內(nèi)搭載成型的整個船舶建造過程中，主尺度控制的精度直接反映出造船工藝水平的高低，采用精度管理系統(tǒng)可以達(dá)到這一工藝要求。在215 000 t散貨船建造過程中，積極推進(jìn)民船精度管理體系建設(shè)，進(jìn)一步降低民船修隔開刀率，提高船臺搭載效率，縮短船臺周期。

4 結(jié) 論

本文分析了精度造船管理系統(tǒng)，重點對比研究精度造船軟件系統(tǒng)之間的差別，尤其是對于國產(chǎn)精度造船系統(tǒng)提出了改進(jìn)的方向，從4個方面進(jìn)行提升，加強(qiáng)精度系統(tǒng)的集成性和數(shù)據(jù)的共享性，提升精度系統(tǒng)的兼容性，逐步提高精度系統(tǒng)的使用體驗。分析215 000 t散貨船采用精度造船系統(tǒng)后的分段數(shù)據(jù)指標(biāo)，結(jié)果表明，采用精度造船系統(tǒng)進(jìn)行分段建造達(dá)到預(yù)期設(shè)定的目標(biāo)值，極大地縮短造船周期，提高經(jīng)濟(jì)效益，滿足船廠實際生產(chǎn)需求。

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ApplicationofShipbuildingAccuracyControlSystem

YANG Wenlin1, CHENG Xiangru1, GAO Haihang2

(1. Bohai Shipbuilding Vocational College, Xingcheng 125105, Liaoning, China; 2. Bohai Shipbuilding Heavy Industry Co., Ltd., Huludao 125001, Liaoning, China)

Analyzing the present application of precision shipbuilding software typical in the actual production, combined with the actual production situation of north shipyard 215 000 t bulk cargo, the construction of the bulk cargo ship without shipbuilding accuracy control system in 2013 is compared with the construction with the shipbuilding accuracy management system in 2014. The results show that the implementation of shipbuilding accurary control system after the zero allowance production rate increased by 26.6%, that actively promote its feasibility of the construction of civilian shipbuilding accurary control system.

shipbuilding accuracy control system; shipbuilding accuracy software; bulk carrier; zero allowance production

基金來源：2014年遼寧省教育廳科學(xué)技術(shù)研究課題“基于國產(chǎn)精度管理軟件SP.net的船體建造精度控制關(guān)鍵技術(shù)研究”，編號： L2014560

楊文林(1967-)，男，教授，研究方向為船舶工程

1000-3878(2017)05-0012-04

U671

A