現(xiàn)代造船模式下精度管理的新探索

1、現(xiàn)代造船模式下精度管理的新探索柳良音,等:現(xiàn)代造船模式下精度管理的新探索現(xiàn)代造船模式下精度管理的新探索柳良音,劉建峰.,孫建志.,高飛.(1.江蘇科技大學(xué),江蘇鎮(zhèn)江212003;2.上海外高橋造船有限公司,上海200137)提要造船精度管理是為滿足造船需要對整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程的自我控制.通過比較傳統(tǒng)與現(xiàn)代造船模式下的精度管理,提出了基于流程控制的精度管理理念,介紹了先進(jìn)精度管理方法,并建立了精度管理基準(zhǔn)書的新模式.關(guān)鍵詞精度管理流程控制精度基準(zhǔn)中圖分類號u67l文獻(xiàn)標(biāo)識碼a1引言控制精度和質(zhì)量是造船企業(yè)管理的一個(gè)重要組成部分.隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,以及管理科學(xué)化,現(xiàn)代化的要求,精度管理在造船

2、企業(yè)管理中的地位和作用越來越顯得重要.有關(guān)精度管理的理論和方法的探索,也越來越豐富和深化.造船精度管理是實(shí)施現(xiàn)代造船模式的核心技術(shù)之一,是縮短建造周期,保證建造質(zhì)量,降低造船成本等的技術(shù)保證.隨著造船模式向殼,舾,涂一體化造船模式的轉(zhuǎn)換,以及快速造船,成本造船,精益造船成為未來我國造船企業(yè)發(fā)展方向,船體建造精度管理顯得越來越重要.國外許多先進(jìn)船廠都已通過組織保證,數(shù)據(jù)積累,理論研究等手段建立起了完善有效的精度控制體系,國內(nèi)許多船廠也都在朝此方向努力.2現(xiàn)代造船與傳統(tǒng)造船兩種理念對造船精度管理的不同認(rèn)識船舶建造精度管理實(shí)質(zhì)上是一門管理技術(shù),通過建立合理的船體建造精度標(biāo)準(zhǔn),采用科學(xué)的管理方法,輔之

3、以改善設(shè)計(jì)與工藝,包括工裝,設(shè)備改進(jìn),以及防止誤差的各種對策,對造船進(jìn)行全過程的尺寸精度分析與控制,以保證船體工件在各個(gè)工藝流程階段內(nèi)所規(guī)定的尺寸精度,最大限度地減少現(xiàn)場修整工作量.提高工作效率.隨著船體加工精度的不斷提高,船體裝配,焊接的精度也隨之提高,這樣就可靠地保證了船體的建造質(zhì)量.作者簡介:柳良音(1984一),男,碩士研究生.精度管理的實(shí)質(zhì)是科學(xué)管理與先進(jìn)制造技術(shù)的互相結(jié)合.隨著造船理念和造船技術(shù),檢測手段的發(fā)展和進(jìn)步,精度的控制水平也不斷地達(dá)到新的高度.隨著現(xiàn)代造船規(guī)模的日益擴(kuò)大,各種生產(chǎn)制造工藝的飛速發(fā)展,原材料及人力成本的迅速增長,加上國際海事組織(imo)的船舶專用海水壓載艙

4、涂層標(biāo)準(zhǔn)(pspc)的強(qiáng)制執(zhí)行,造船精度管理成為關(guān)鍵保證.精度管理在現(xiàn)代造船模式下實(shí)施的難點(diǎn).(1)現(xiàn)代造船實(shí)行分段造船后,由于船體結(jié)構(gòu)焊接變形和水火矯正作業(yè),船體制造和裝配過程變形尚不能用計(jì)算的方法精確地予以預(yù)報(bào).(2)船體尺度很大.最主要的是作為制造和測量的基準(zhǔn)面(如平臺,胎架)尺寸很大,很難得到滿意可靠的依據(jù).大尺寸的測量誤差大,此外,大尺寸的部件和分段由于剛度不夠,在運(yùn)輸搬放的過程中也往往會產(chǎn)生變形.(3)船體建造的過程中采用的測量工具精度普遍較低,量具的計(jì)量檢查工作還未形成較嚴(yán)格的制度.(4)船舶產(chǎn)品是單件或小批量生產(chǎn),因而搜集,整理和統(tǒng)計(jì)造船誤差的數(shù)據(jù)較困難,而且造船生產(chǎn)過程較復(fù)雜

5、,難于控制其工藝過程的穩(wěn)定性,即使是通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù),有時(shí)也難以找到其問的規(guī)律.(5)船體建造過程大部分依賴手工操作,施工條件較差,因此產(chǎn)品的精度往往取決于工人的技術(shù)熟練程度.造船精度管理是轉(zhuǎn)換造船模式,實(shí)現(xiàn)殼舾涂一體化的基礎(chǔ),只有精度管理的實(shí)施才能保證其他相關(guān)工法的應(yīng)用.很多先進(jìn)技術(shù)均建立在船舶制造精度管理技術(shù)的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)上,只有船舶制造精度達(dá)到了一定水平,其他各項(xiàng)工藝的實(shí)施才能得以發(fā)展并在實(shí)船建造中應(yīng)用.3現(xiàn)代造船精度管理的一些新探索對于現(xiàn)代化的造船業(yè)來說,精度管理的意思就造船技術(shù)2008年第6期(總第286期)是尺寸精度管理.精度管理從廣義上可以分為主動和被動.主動管理是指在切割,

6、加工,焊接等分段組立的全部過程中,事先進(jìn)行一系列預(yù)防分段變形的措施,如改良設(shè)計(jì),鋼材厚度,分段切割,改善施工方法等.被動管理是指在組立,搭載過程中,利用全站儀(totalstationinstrument)進(jìn)行精度管理,對已經(jīng)發(fā)生變形的分段進(jìn)行控制,如受力變形,垂直度,精度管理基準(zhǔn),焊接順序等.精度管理的目標(biāo)是通過在造船過程中的被動管理,分析積累數(shù)據(jù),反饋到生產(chǎn)設(shè)計(jì),最終對整個(gè)造船流程實(shí)施主動管理.3.1工具工裝工具,工裝方面是我國國內(nèi)船廠與日本,韓國先進(jìn)船廠差距最大的地方,分段精度管理必須要有能保證裝焊精度的工具和工裝.精度檢測工具方面,全站儀已經(jīng)開始在國內(nèi)船廠廣泛運(yùn)用.全站儀基于激光特性,

7、通過光學(xué)系統(tǒng)給出基準(zhǔn)直線,調(diào)整焦距,可以在不同距離獲得測量對象的最佳光斑.全站儀雖然成本高,但是可以測量水平度,垂直度,固定角度和直線度,測量精度高,使用方便迅捷,比起傳統(tǒng)的測量工具在性能上有很大優(yōu)勢.在現(xiàn)代先進(jìn)造船企業(yè)精度管理過程中,現(xiàn)場測量已經(jīng)將pda(personaldigitalassistant)與全站儀實(shí)時(shí)連接,在pda上進(jìn)行3維測量操作,快速精準(zhǔn),簡單方便,極大地減少了人工誤差以及工作量,如圖1所示.pda藍(lán)牙(數(shù)據(jù)線)圖1pda與全站儀全站儀保證分段建造精度的工裝有切割加工工裝,焊接工裝,胎架工裝和吊運(yùn)工裝等.切割工裝主要是用于仿行切割的模具,配合開孔模具可以快速開孔,質(zhì)量又好

8、.加工工裝主要是零件彎曲加工的壓頭模具,鋼板角度壓制精確度高,速度快.焊接工裝包括拼板壓力架和平直分段流水線等,這些焊接工裝可以有效減小分段的焊接變形.胎架工裝根據(jù)建造分段類型主要分為水平胎架,管子活絡(luò)胎架,典型分段胎架和專用固定胎架.平直分段一般在水平胎架上建造;艏艉和機(jī)艙曲形分段通常在管子活絡(luò)胎架上建造;槽形分段使用典型分段胎架建造;線型復(fù)雜的特殊分段可以用專用固定胎架建造.這樣分段建造精度才能得到保證,生產(chǎn)成本也容易控制.3.2軟件在現(xiàn)代造船模式下,數(shù)字化造船已經(jīng)廣泛實(shí)施.各種造船專業(yè)軟件為現(xiàn)代化總裝造船提供了條件.造船精度管理也需要必要的軟件工具的支持.這些軟件工具主要指三類,一是實(shí)現(xiàn)

9、船體分段建模和模擬制造的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng),例如現(xiàn)階段國內(nèi)造船界應(yīng)用較多的tribon設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng),該系統(tǒng)能在設(shè)計(jì)階段加放各種精度補(bǔ)償量,并能提取模型,與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析;二是有限元計(jì)算軟件,可以用于計(jì)算焊接結(jié)構(gòu)變形,也可以應(yīng)用于分析計(jì)算船體分段在吊運(yùn),擱置和沖砂的受力和變形,從而采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施,避免分段變形;三是分段精度數(shù)據(jù)的收集,分析和處理的軟件系統(tǒng),可以對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出分段在各個(gè)加工階段的變形數(shù)據(jù),為改進(jìn)精度補(bǔ)償量的加放提供依據(jù).其中,關(guān)于精度管理的專業(yè)測量,控制,分析的軟件在國內(nèi)剛開始研究和應(yīng)用.在韓國船廠,通過開發(fā)和應(yīng)用精度管理軟件,大大促進(jìn)了造船精度管理的水平.3.3

10、精度管理基準(zhǔn)精度管理的基準(zhǔn)包括:補(bǔ)償量標(biāo)準(zhǔn),收縮公差標(biāo)準(zhǔn),基準(zhǔn)線標(biāo)準(zhǔn),參考線標(biāo)準(zhǔn),檢查次序標(biāo)準(zhǔn),部件加工和裝配標(biāo)準(zhǔn),信息傳遞和管理標(biāo)準(zhǔn)等.精度管理要通過一定的作業(yè)控制,使隨機(jī)的作業(yè)誤差服從一定的變化規(guī)律.因此,制定精度管理的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)書,并使作業(yè)符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求是精度管理人員的首要工作.由于精度管理的要求,需要改進(jìn)作業(yè)的工藝和流程,這在精度管理活動中是經(jīng)常發(fā)生的,但必須搞清這種改進(jìn)對整個(gè)造船過程會有多大的量的影響,必須對任何作業(yè)的改動進(jìn)行嚴(yán)格管理.圖2為精度管理基準(zhǔn)書的基本形式.所有精度管理的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)該落實(shí)到生產(chǎn)過程,作業(yè)組織,員工培訓(xùn),控制監(jiān)督方面.船廠還必須對每一個(gè)作業(yè)階段提出精度管理

11、工作要求,進(jìn)行抽樣檢驗(yàn),制作精度管理檢查表,以便收集的信息能夠用來進(jìn)行實(shí)時(shí)的精度管理跟蹤和分析.精度管理關(guān)鍵點(diǎn)和關(guān)鍵尺寸數(shù)據(jù)的采集必須做到非常準(zhǔn)確,因此必須充分借助先進(jìn)儀器和軟件以達(dá)到要求.這些數(shù)據(jù)應(yīng)該按照零部件加工,部件制柳良音,等:現(xiàn)代造船模式下精度管理的新探索一corr.bhd使用專用的正板.根據(jù)gudeplece的間隙(寬/leve)一場地劃線施工corr.根線/lowerstooljoint作業(yè)(角度,高度,主要point)一corr.寬/長度維持lmmspace組裝用hbeam維持:hooperblock:上部一buttside:直線度,直角度維持(3mm以內(nèi))圖2精度管理基準(zhǔn)作,

12、構(gòu)件轉(zhuǎn)配,分段合攏和船體大合攏的次序進(jìn)行分級管理,然后運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,進(jìn)行誤差的統(tǒng)計(jì)分析,來指導(dǎo)整個(gè)精度管理的過程.在這一管理過程中,借助先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)將大大提高效率和精準(zhǔn)度.精度管理標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)船廠長期精度管理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的,代表一個(gè)船廠的精度管理水平,同時(shí),圖3精度管理的pdca過程還要在實(shí)踐中不斷完善.圖3顯示了整個(gè)精度管理的循環(huán)過程,即pdca過程(plandocheckaction).3.4現(xiàn)代造船模式下精度管理的新理念現(xiàn)代造船精度管理實(shí)質(zhì)上是企業(yè)行為,是為滿足造船的需要而對整個(gè)生產(chǎn)流程的自我控制.世界上的一些先進(jìn)造船企業(yè)已經(jīng)形成以船廠每年的生產(chǎn)任務(wù)和產(chǎn)品特點(diǎn)來制訂精度管理計(jì)劃的模

13、式.精度管理計(jì)劃中包括基本方針,工作重點(diǎn),各階段的精度控制項(xiàng)目,以及控制的目標(biāo)值,實(shí)際測量值,責(zé)任單位,工藝流程,基準(zhǔn)線系統(tǒng)等內(nèi)容.精度管理計(jì)劃均已納入船廠正常的生產(chǎn)管理渠道.控制內(nèi)場加工的精度是船廠實(shí)施精度管理的關(guān)鍵.由于現(xiàn)代船廠多采用先進(jìn)加工設(shè)備和計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)設(shè)計(jì),通過嚴(yán)格的管理,使內(nèi)場加工精度得到很高水平,為外場裝配提供了精度保證.精度管理要求把所有質(zhì)量問題都消滅在源頭,并實(shí)行全員質(zhì)量管理.誰做誰檢查,誰做誰負(fù)責(zé)修補(bǔ)缺陷.嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)一次作業(yè)合格,嚴(yán)禁將次品流人下一道工序,從而節(jié)約大量返修和人員成本.4結(jié)束語隨著世界造船業(yè)競爭的日益加劇,我國造船業(yè)處于由造船大國向造船強(qiáng)國的發(fā)展時(shí)期,造船模式已經(jīng)向巨型總段建造模式發(fā)展,相應(yīng)的造船精度管理就顯得至關(guān)重要.現(xiàn)代造船積累精度數(shù)據(jù),形成完整和動態(tài)的精度數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為船廠的核心競爭力之一.如果要形成真實(shí)有效的精度數(shù)據(jù)必須應(yīng)用本文所述的一套pdca方法,采用精度軟件系統(tǒng),建立符合船廠實(shí)際生產(chǎn)流程的精度基準(zhǔn),在完整的精度管理體系下開展精度測量,分析和反