造船精度管理(核心权威期刊《船舶工程》-熔盛重工)

SHIP ENGINEERING 船舶工程V ol.32 Supplement1 2010 总第32卷，2010年增刊1造船精度管理许融明，杨港，赵任张（江苏熔盛重工有限公司，江苏南通 226532）摘 要：精度造船技术对提高造船企业的经济效益和市场竞争力有重大推动作用.如果从下料开始，以补偿量取代余量，将简化造船生产的工艺流程，节约大量的工时、材料，加快造船进度.文章阐述了精度管理从技术准备、建造工艺、生产管理等方面对提高造船效率、节约成本的重要性及本公司目前精度控制方面的情况.关键词：精度控制；补偿量；余量；收缩量中图分类号：U673.2文献标志码：A文章编号：1000-6982 (2010) S1-0008-04Shipbuilding Accuracy ControlXU Rong-ming, YANG Gang, ZHAO Ren-zhang(Jiangsu Rongsheng Heavy Industries Co., Ltd., Nantong 226532, Jiangsu Province, China)Abstract:Application of overall accuracy control technology is very good for increasing economical benefit and market competition. Concerning the hull components material, if the compensation amount of material is replaced by the remaining amount, not only the process of shipbuilding construction will be simplified, great amount of man-hour, material will also be saved, thus the shipbuilding speed will be increased significantly. This paper presents the importance of accuracy control technology to the production efficiency improvement from such aspects as technology preparing, building technology and production management. A short introduction of accuracy control technology in Rongsheng Heavy Industries is given in this paper.Key words:accuracy control; compensation amount; remaining amount; shrinkage amount0 引言造船精度控制是现代造船中的一项关键技术，它与生产设计、高效焊接、涂装等先进造船技术一样，在船舶建造中发挥着重要的作用.造船精度控制技术是以数理统计为理论基础，以补偿量取代余量为核心，通过先进的工艺技术手段和科学的管理方法，对船舶建造进行全过程的尺寸精度分析和控制，最大限度地减少现场的修整工作量，从而达到提高生产效率、降低建造成本、保证建造质量、缩短造船周期、增加经济效益的目的.1 用补偿量代替余量，实现无余量造船船体建造精度管理从国外引进至今，目前已在国内造船上得到较广的应用和较快的发展.精度管理最终要用补偿量来代替余量，因此，补偿量的确定是船体精度控制中的核心内容，补偿量的加放恰当与否，将直接关系到船体精度控制的成败.熔盛重工（以下称公司）将此作为技术考核内容之一，但提出的是无余量制造和无余量下坞的指标.其实，无余量这个概念比较广，包含两层意思，一是分段有余量，通过切割余量后为无余量制造；另一是施工过程本身就是无余量的，一般称为精度分段，即从内部构件到分段完成直接就是无余量的.显然，后者相对前者来说，设计、工艺、施工难度要大多了，而关键的难点就在补偿量的加放.船体建造是一个极其复杂的过程，引起船体工件收缩变形的因素繁多，变形复杂.因此对工件尺寸的补偿也是一项十分艰巨和复杂的工作.它不仅与船型的差异、分段结构的型式、分段划分的方式、分段建造的方法、装焊程序、焊接方法、火工校正程度，以及船台吊装的作者简介：许融明（1956-），男，研究院院长助理，主要从事工法研究.程序有关，而且还与船厂的生产条件、管理水平、人员素质等因素有着密切的关系.1.1 精度补偿量计算和加放应遵循的原则1）稳定工艺原则指建造方法、装焊程序、焊接方法，以及人员、设备等工艺稳定不变，并以此作为精度补偿的前提.2）严格管理原则提高管理水平与精度控制直接相关.如果管理水平很高，各道工序能切实做到严格控制，那么就有可能实行全过程的尺寸精度补偿.如果管理水平较高，则只能实行局部的尺寸精度补偿.如果管理水平较差，只能进行非系统补偿，或以加放工艺余量为主，要开展尺寸精度的系统补偿是不可能的.3）对影响工件收缩变形因素考虑原则在确定补偿量值时，应全面考虑船体建造过程中各种因素对工件变形所起作用的大小，以及各种因素间的相互关系.但由于船体建造过程中影响因素实在太多，它们之间关系错综复杂，纵横交叉，因此，一般以考虑焊接收缩变形为主，并加以补偿.1.2 精度目标完工测评及改进1）在船体建造完工时，测定各项主要的精度指标，对该精度补偿系统作出评价.2）在完工测评基础上，对精度补偿系统提出创新建议和改进设想.3）对下一个精度目标的设定、实施、测评.4）对精度数据进行数理统计分析，并积累经验数据，完善精度管理体系.1.3 余量补偿量加放原则举例公司的余量加放原则：凡是使用自动焊拼的12mm厚以下的板时，要留出1mm的收缩量，如图1所示.图2和图3分别显示了角接焊收缩量和锥形收缩量的情况.公司实行补偿量加放系统以后提高了材料利用率，减少了余量修割及变形矫正工作补偿量而且使企业的精度管理工作在技术上实现一次较大的跨跃，并对设计、生产等各环节提出较为严格的要求，对提高企业的综合管理水平，提高企业的技术水平，提高企业船舶建造质量等方面具有重大意义.图1 自动焊拼的收缩量（板厚小于12mm）图2 角接焊收缩量图3 锥形收缩量2 总组工具和工装优化按照当前公司的总组平台规划和所接船型，决定了现场总组的平台只能实现胎位的固化而不能实现总组胎架水平度的固化，为此当前情况下只能是分段吊装前预先调节所用工装的水平度.常规使用的工装工具是水泥坞墩上面垫木板的组合实际上因木板材质不可能相同，分段吊装后因木板材质不同区域的下沉量就不同导致水平发生偏差就必须进行用手动油泵进行调整，尤其是总组分段有时涉及四只分段，即每吊装一次则重力增加水平度一直是一种动态的变化过程，直到全部分段吊装结束才是静态过程，这样消耗大量劳动力还不能很好确保总组水平±4mm的要求.而水平度是总组精度控制的基础，必须严格控制.而H1088船是我公司重点船，为了保证精度，优化了方案既更改了平台总组使用工装和工具，改进前和改进后的对比情况如图4和图5所示.(a) 使用坞墩(b) 使用手动油泵图4 传统总组用工装（改进前）(a) 使用可调节工装(b) 使用电动液压油泵图5 改进后总组用工装因为水泥坞墩变为螺旋式刚性平台，很好的避免了总组定位结束后水平度不受重力增加而发生的动态变化.即使有局部的下沉变化也是在1mm~2mm这样始终能保证水平的静态管理.若局部水平度偏差结合电动油泵来进行调整，而螺旋式支撑旋转圈数和其高度变化是一个固定值，方便于调整.3 全站仪的引入以前所有的尺寸均是在一维空间上测量，结合后也只有二维空间尺寸，若常规测量方法得出三维尺寸则将消耗大量测量劳动力且繁琐，实际在快速生产中是不现实的.这样对于总组数据控制上提供分析时就不能全面.在引进了先进的全站仪后这样就可以优化所有的总组精度测量表下面两张数据表是上面同类型总组分段优化后的数据表.从图6可以看出，所有总组精度控制点的位置和理论三维尺寸全部在数据表上体现，实际测量的偏差值直接填入括号中，这样细化了测量人员对测量点的概念，也明显降低了测量人员的技能要求，对后续数据分析提供了完善的数据保障，有了全方位的数据总组精度控制就可以明显上升一个台阶.图6 优化后某船型艏部总组三维精度测量表X=177600 ()Y=17995.5()Z=5600.8 ()X=177600 ()Y=-17995.5()Z=5600.8()4 DACS三维模拟搭载软件的引入参照国外先进管理模式，结合我们当前实际测量和控制盲点，我们必须以全站仪和精度软件为依托，优化我们数据测量和分析方法，优化我们的作业流程，建立一套以数字化精度控制为导向的精度数据收集、整理、分析的科学管理体系来提高船舶总组、搭载的精度控制水平.为此公司引进了DACS （Dimensional & Accuracy Control System）尺寸与精度控制系统，此系统是由长期从事船舶制造的工程技术人员和专业软件开发工程师在借鉴国外先进经验与技术的基础上合作开发完成的，用于船舶制造过程现场尺寸检查、几何量检查、三维精度控制、分段搭载模拟、检查分段CUT/WELD值、预计分段吊装位置、形成精度检查表等的专用系统.它以系统软件为核心，集成现代高精度全站仪及各种附件于一体，能够快速、精确、自动的对各种焊接件、船体分段、船体合拢进行精度检查及控制.在引进了先进的全站仪后这样就可以优化所有的总组精度测量表下面两张数据表是上面同类型总组分段优化后的数据表，具体如图7所示.图7 纵隔舱与双层底模拟搭载余量值从图7可以看出，所有总组精度控制点的位置和理论三维尺寸全部在数据表上体现，实际测量的偏差值直接填入表格中，这样细化了测量人员对测量点的概念，也明显降低了测量人员的技能要求，对后续数据分析提供了完善的数据保障，有了全方位的数据总组精度控制就可以明显上升一个台阶.5 结语精度管理是造船企业高效率、低成本造船的保证；是造船企业工艺革新、技术革新的基础；是中国造船企业赶超日韩企业必须要做、要突破的瓶颈.公司目前已经在观念上、思想上、行动上都在努力变革、改进，再加上一些先进设备、先进工艺的采用，相信我公司造船水平一定会有一个质的提高，达到国内领先水平.参考文献：[1] 徐兆康. 船舶建造工艺学[M]. 北京: 人民交通出版社, 2001.[2] 刘玉君, 胡日强, 潘作为, 等. 海洋结构物空船的重量、质心精度控制技术研究[J]. 中国造船, 2006(1): 40-46.[3] 青岛海徕天创科技有限公司. 搭载模拟子系统使用手册[Z].[4] 唐汉帆. 浅谈造船精度补偿的控制方法[J]. 船舶标准化工程师, 2002(4): 34-38.[5] 刘善德,翟永兴, 史佐. 造船精度管理是实施总装造船的支撑性技术[J]. 造船技术, 2007(3): 23-26.[6] 叶家玮. 船体建造测量及数据处理技术[M]. 广州:华南理工大学出版社, 2001.。