論船舶制造精度管理及過(guò)程控制技術(shù)

吳冬 曹旭

中船澄西船舶修造有限公司 江蘇江陰 214433

1 精度管理的內(nèi)涵

造船本身就是一項(xiàng)復(fù)雜而專(zhuān)業(yè)的工作，而且在運(yùn)行過(guò)程中精度很難控制一個(gè)指標(biāo)，不能保證船舶的運(yùn)行精度，不能保證船舶的質(zhì)量。精細(xì)化管理是指在運(yùn)行過(guò)程中用補(bǔ)償代替。通過(guò)增加補(bǔ)償范圍，可以實(shí)現(xiàn)船舶結(jié)構(gòu)位置的精確控制。通過(guò)精細(xì)化管理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和嚴(yán)密性，加強(qiáng)補(bǔ)償量的分配和計(jì)算，注重關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免可能出現(xiàn)的誤差。通過(guò)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)將對(duì)補(bǔ)償量的分布和計(jì)算產(chǎn)生影響，并且數(shù)據(jù)將是準(zhǔn)確的，在保證準(zhǔn)確性之后，就可以保證整體的工作質(zhì)量。數(shù)據(jù)采集只是最基本的工作。在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，建立相關(guān)模型，利用該模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而完成計(jì)算工作。然后，使用反推法將補(bǔ)償量分配給不同的鏈路，并且在使用該方法時(shí)應(yīng)該使用順序。在精細(xì)化管理過(guò)程中，不僅要精細(xì)化管理，而且要重視補(bǔ)償與分配技術(shù)，加強(qiáng)工藝研究與創(chuàng)新，嚴(yán)格有效地控制誤差，同時(shí)提高精細(xì)化管理的效果，確保整體建設(shè)質(zhì)量。

2 我國(guó)船舶制造發(fā)展現(xiàn)狀

船舶屬于技術(shù)水平的產(chǎn)品，因此其更新速度快，船舶制造技術(shù)的更新速度也非常快。改革開(kāi)放之初，我國(guó)造船業(yè)才剛剛起步。由于造船技術(shù)相對(duì)薄弱，加上缺乏高技能的設(shè)計(jì)人員和完善的精確管理系統(tǒng)，中國(guó)只能生產(chǎn)一些簡(jiǎn)單的船舶、油輪、散貨船和干貨船。隨著造船技術(shù)的改革，我國(guó)所有造船企業(yè)都投入了大量的資金，開(kāi)始了造船技術(shù)的研究工作。當(dāng)時(shí)因?yàn)槲覈?guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)緩慢，沒(méi)有先進(jìn)技術(shù)的支撐，缺乏優(yōu)秀的造船設(shè)計(jì)人才和健全的精確管理體系，造船工作屢屢遇到技術(shù)瓶頸。近年來(lái)，我國(guó)造船企業(yè)在國(guó)際造船技術(shù)方面加強(qiáng)了與先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)合作，增加了對(duì)船體制造的投資，不斷引進(jìn)新技術(shù)和新理論，為造船業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供了重要保證。[2]目前，我國(guó)船舶已發(fā)展成為具有國(guó)際先進(jìn)水平的高技術(shù)、高附加值的船舶，在逐步發(fā)展，在未來(lái)船舶會(huì)不斷的發(fā)展到30萬(wàn)噸級(jí)的特大型船舶。

3 船舶制造精度管理

船舶制造精度管理是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜的任務(wù)，直接影響到船舶的質(zhì)量。因此，對(duì)船舶制造精度的管理有著非常嚴(yán)格的要求。為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和嚴(yán)密性，在管理過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題和困難，從而確保整體數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

3.1 實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的測(cè)算

為了對(duì)造船的各個(gè)階段進(jìn)行精度分析，需要計(jì)算不同施工階段的標(biāo)準(zhǔn)差，這是進(jìn)行精度管理的前提。在標(biāo)準(zhǔn)差測(cè)量過(guò)程中，首先要采集大量的測(cè)量數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和回歸分析，并利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)。建立數(shù)據(jù)模型，采用直方圖和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，綜合考慮切削、材料、裝配等因素的影響，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的精確測(cè)量。具體地說(shuō)，造船過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)偏差的測(cè)量包括機(jī)械加工和分段裝配的偏差，如：數(shù)控切割的熱變形偏差、板材焊接的收縮率、平面分段裝配的施工偏差等。

3.2 補(bǔ)償量的分配

為了補(bǔ)償船舶制造尺寸的精度，補(bǔ)償器具有幾何和物理意義，可以彌補(bǔ)船舶制造過(guò)程中工件基本尺寸如變形、收縮等缺陷和不足。在補(bǔ)償量的分配過(guò)程中，不進(jìn)行二次打標(biāo)和切割，并且與固定工件的反饋和補(bǔ)償量的修正值相對(duì)應(yīng)。具體而言，船舶制造中尺寸精度的補(bǔ)償和分配有兩種方法：1）這是對(duì)造船過(guò)程中工件尺寸特定變形的補(bǔ)償，如：氣割補(bǔ)償、焊接補(bǔ)償、船臺(tái)裝配反變形補(bǔ)償?shù)?。其本質(zhì)應(yīng)歸結(jié)為幾何補(bǔ)償，即在工件基本尺寸上增加附加值以滿足精度要求，這個(gè)額外值是補(bǔ)償金額。系統(tǒng)補(bǔ)償可以包括以下內(nèi)容：零件加工和裝配補(bǔ)償；零件裝配補(bǔ)償；分段裝配補(bǔ)償；裝配總段補(bǔ)償；船臺(tái)(塢)合攏補(bǔ)償?shù)取?/p>

3.3 制造精度的管理內(nèi)容

（1）建立精細(xì)化管理機(jī)構(gòu)。為了實(shí)施造船精準(zhǔn)管理，必須完善造船精準(zhǔn)管理的組織體系。其根本在于從企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)始就充分重視，統(tǒng)一企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)班子的思想，建立精準(zhǔn)管理班子，明確具體的管理責(zé)任。全面推進(jìn)企業(yè)內(nèi)部施工精度管理工作。（2)建立精度標(biāo)準(zhǔn)。船舶建造精度是船舶精度管理的行為準(zhǔn)則。標(biāo)準(zhǔn)必須以船級(jí)社的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為前提，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際建設(shè)水平制定。精度標(biāo)準(zhǔn)通常包括補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。主要通過(guò)研究典型船舶各工序階段的精度管理控制點(diǎn)，為企業(yè)制定參考操作規(guī)程。（3)加強(qiáng)精度控制。精細(xì)化管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須堅(jiān)持全過(guò)程控制。在應(yīng)用中必須嚴(yán)格控制每個(gè)制造過(guò)程的精度狀態(tài)，直到船甲板關(guān)閉并加載。（4)改進(jìn)了測(cè)量方法和工藝，從零件、組、大組、截面中間組的切割開(kāi)始，直到船臺(tái)關(guān)閉和加載，必須嚴(yán)格控制各制造工藝的精度狀態(tài)。精度控制離不開(kāi)測(cè)量技術(shù)，準(zhǔn)確測(cè)量船體各部分的數(shù)據(jù)是船體測(cè)量的一項(xiàng)重要工作，可靠的測(cè)試工具和高水平的測(cè)量技術(shù)是提高船舶精度的重要保證。為避免對(duì)不合格品的誤判，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須放棄后向測(cè)量方法，選擇先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，定期對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校準(zhǔn)，以減少測(cè)量誤差，從而能夠采集前后工序的數(shù)據(jù)，并能夠?qū)η昂蠊ば虻臄?shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，從而確保整體效果。5)推廣信息技術(shù)。數(shù)理統(tǒng)計(jì)在精度管理中得到了廣泛的應(yīng)用，需要不斷地收集各種數(shù)據(jù)。目前，它已逐步從原來(lái)的個(gè)人測(cè)量和手動(dòng)記錄方法轉(zhuǎn)移到使用PDA、全站儀等設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行手動(dòng)分析。然而，隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)于精度管理要求也是越來(lái)越高，使用大量三維空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析才能夠保證整體效果，因此需要在應(yīng)用中不斷進(jìn)行新技術(shù)的引入，更好的確保整個(gè)過(guò)程開(kāi)展。

4 船舶制造過(guò)程控制技術(shù)

4.1 造船精度測(cè)量

為了確保較高的造船精度，必須應(yīng)用可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)揮最佳的檢測(cè)水平。因?yàn)檠a(bǔ)償量的原始數(shù)據(jù)為收縮量，而收縮量是通過(guò)測(cè)量獲取，所以，測(cè)量是獲取補(bǔ)償量的主要方法。不僅如此，測(cè)量還是實(shí)現(xiàn)船舶制作過(guò)程質(zhì)量管控切實(shí)可行的手段和方法。在船舶制作過(guò)程中，全站儀的應(yīng)用較為重要，因?yàn)檫@種設(shè)備可以同時(shí)對(duì)角度、距離進(jìn)行測(cè)量后對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。因?yàn)槿緝x的應(yīng)用、船廠的測(cè)量技術(shù)水平得到的提升，推動(dòng)造船管控工作順利發(fā)展。[1]隨著現(xiàn)代測(cè)量工具的發(fā)展以及測(cè)量水平的提高，當(dāng)前造船精度測(cè)量技術(shù)已經(jīng)較為成熟。

4.2 過(guò)程控制

船舶在制造的時(shí)候需要重點(diǎn)加強(qiáng)各個(gè)部位的測(cè)量，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，從而更好的確保整體工作開(kāi)展。但是就目前的情況來(lái)看，在進(jìn)行測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的時(shí)候還存在很多問(wèn)題，因此需要重點(diǎn)研究，針對(duì)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行，并采取措施進(jìn)行優(yōu)化。在進(jìn)行船舶制造的時(shí)候測(cè)量精度直接影響船舶的質(zhì)量，如果測(cè)量精度月底，其船舶的質(zhì)量也就越差，如果測(cè)量精度越高，而船舶質(zhì)量就越高。因此在應(yīng)用中需要有效的確保船舶質(zhì)量，通常情況下采用動(dòng)態(tài)過(guò)程方法進(jìn)行精度的測(cè)量，因?yàn)檫@種技術(shù)測(cè)量結(jié)果非常準(zhǔn)確，更好的控制整體誤差，因此很多造船企業(yè)都會(huì)選擇使用這種技術(shù)。每個(gè)鏈路的數(shù)據(jù)是分布和控制的，測(cè)量完每個(gè)尺寸后，必須要重點(diǎn)進(jìn)行精度比較，如果沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，就不能進(jìn)行后續(xù)的操作，對(duì)此必須要重點(diǎn)加強(qiáng)測(cè)量控制，從而更好的滿足實(shí)際精度要求標(biāo)準(zhǔn)，從而符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在實(shí)際實(shí)施的過(guò)程中還存在很多不足，對(duì)此必須要重點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較，做好優(yōu)化控制，從而確保整體效果。[3]

4.3 主動(dòng)和被動(dòng)的精度控制

在整個(gè)精度控制中主要存在兩種情況，一種是提前進(jìn)行相應(yīng)的主動(dòng)控制，另一種就是后期進(jìn)行被動(dòng)控制。主動(dòng)控制就是在各種影響船舶制造的因素出現(xiàn)之前通過(guò)提前對(duì)船舶精度管理與過(guò)程控制技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)措施。而被動(dòng)控制則是在具體情況已經(jīng)發(fā)生之后，并對(duì)生產(chǎn)制造造成了一定的影響，這種現(xiàn)象往往具有一定的不可抗性，需要時(shí)刻做好防患于未然的準(zhǔn)備工作。[4]所以在進(jìn)行具體的精度管理工作時(shí)必須要把主動(dòng)控制和被動(dòng)控制相互協(xié)調(diào)好，以便在任何情況發(fā)生時(shí)都能第一時(shí)間找到解決的辦法。

總之，隨著社會(huì)的發(fā)展，船舶制造行業(yè)得到進(jìn)一步發(fā)展，但是就目前的情況來(lái)看，在船舶制造精度管理的時(shí)候還存在很多問(wèn)題呢，因此需要采取有效的措施進(jìn)行優(yōu)化，從而才能夠更好的保障整體精度。在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中還需要不斷加強(qiáng)船舶精度管理，對(duì)于存在的問(wèn)題需要進(jìn)行完善和優(yōu)化，同時(shí)不斷引進(jìn)先進(jìn)理論和技術(shù)，從而更好的滿足發(fā)展需求，進(jìn)一步促進(jìn)腸行業(yè)發(fā)展。