船舶精度控制管理

船舶精度控制管理前言鋼質船體建造要按照船舶設計圖紙，經過放樣、號料、加工、裝配、焊接和吊運等工序完成的。在建造過程中，受切割、加工、焊接和吊運等因素影響，船體零件、部件、分段、總段和船體主尺度不可避免地產生實際尺寸偏離放樣尺寸的尺寸偏差和形狀偏差。為了控制這些偏差在國家標準要求的范圍內，船廠開始普遍采用船體零件上加放余量再修割的方法，這必然會帶來造船現場大量的修整工作量。這些修整工作量幾乎全部為手工作業(yè)，所消耗的工時約占船體建造總工時的1/4。為了盡量減少修整工作量，各國在取得大量生產實踐測量數據的基礎上，運用數理統(tǒng)計方法，逐步以不須修割的零件補償量代替余量的方法來控制造船偏差，這樣逐步發(fā)展形成造船精度管理技術。造船精度管理是當代造船的重大新技術之一，也是船廠科學管理的重要內容。它主要是在船體建造過程中加放尺寸補償量取代余量，通過合理的工藝技術和管理技術，對船體零件、部件和主尺度進行精度控制，以提高建造質量，最大限度的減少現場修整的工作量，縮短船舶建造周期，降低船體建造成本。在船體建造過程中推行精度管理是生產的客觀需要，也是確保船體建造質量，促使科學管理，提高造船生產能力，縮短船體建造周期的重要手段，是造船生產技術的重要組成部分。國內外的生產實踐表明，開展船體建造精度管理對造船企業(yè)、船東、員工、社會和國防建設都有重大作用。船體建造精度管理大致經歷了尺寸公差與余量加放、補償量加放、全過程精度控制、全站儀測量與模擬搭載等幾個階段，目前正向著以數據庫和軟件系統(tǒng)為基礎的信息化管理方向發(fā)展。1范圍造船精度管理，就是在船體建造過程中，將船體零件、部件、分段和全船的建造尺寸，控制在規(guī)定范圍內的工作方法和管理制度。應用統(tǒng)計分析的原理和方法，制定出各工序中每個零件、部件、分段直至總段的最合理的精度標準，以便控制和掌握零件與分段的尺寸精度，可使加工好的零件和分段等中間產品不留余量，無需進行二次定位、劃線和切割，將大大提高生產效率，提高同類零件的互換性。從而實現船體建造全過程的精度控制，使主船體精度達到標準要求或顧客需要。精度造船簡單的說就是在船舶建造過程中用補償量代替余量，逐步增加補償量的使用范圍，并控制船體結構位置精度。以最少的成本控制船體建造的主尺寸偏差、線形偏差和結構錯位在標準范圍內，保證船舶質量。精度管理是系統(tǒng)工程，關鍵是全面、全過程推行精度控制，核心是實施造船精度設計。船體建造精度管理就是以船體建造精度標準為基本準則，通過科學的管理方法與先進的工藝技術手段，對船體建造進行全過程的尺寸精度分析和控制，以達到最大限度減少現場修割工作量，提高工作效率，降低建造成本，保證產品質量。管理的對象為船體在建造過程中的產生的收縮變形、扭曲變形和角變形。其內涵包括健全精度管理體系、建立精度管理制度、完善精度檢測手段與方法、提出精度控制目標、確定精度計劃、制訂精度標準、制訂預防尺寸偏差的工藝技術措施和精度超差后的處理措施等。2術語和定義船體建造精度標準是船舶設計、制造與檢驗部門為確保船體建造質量而制定的技術文件，又是推行船體建造精度管理，實施尺寸精度控制的依據。為了正確表述船體精度標準，應對下列名詞進行定義：船體分段：為方便船體結構建造合理劃分的結構單元，通常為大組立而形成的中間產品。余量：對船體零件、工件和中間產品通過加工、裝焊、火工矯正等多道工序，而產生的變形及收縮進行定性和定量分析后，加放的比實際變形及收縮略大的工藝量值，一般要在裝配后割除。補償量：對船體零件、工件和中間產品通過加工、裝焊、火工矯正等多道工序，而產生的變形及收縮進行定量分析后，加放相當實際變形和收縮的工藝量值，一般不需再切割。基本尺寸：指圖面上標注的理論尺寸，它是描述零件、工件和中間產品（部件、分段和總段）的幾何形狀、外形尺寸以及所處位置的量值。實際尺寸：指零件、工件和中間產品完工后測得的尺寸。尺寸偏差：基本尺寸與實際尺寸的差值。標準范圍：正常控制、檢驗尺寸偏差滿足精度造船的偏差范圍。允許極限：檢驗尺寸偏差時，允許少數偏差超出標準范圍的最大偏差值3造船精度管理體系造船精度體系作為造船質量體系的一個子系統(tǒng)，精度管理體系也與質量管理體系類似，主要包括組織體系、精度標準、資源管理、精度控制、測量改進和信息技術等幾個方面。造船精度管理體系3.1組織體系為了實施造船精度管理，必須成立精度管理的組織體系。這需要企業(yè)高層領導給予足夠的支持，配備必要的組織和人員，制定造船精度方針、目標和計劃，明確管理職責制度。精度方針是確定造船精度管理的方向和原則。精度方針確定為“精度設計、過程控制、檢測改進”，精度設計是精度管理的源頭，過程控制是精度管理的核心，不斷改進提高精度水平。精度目標是依據本船廠精度管理水平，分階段提出精度的合格率，包括拼板、冷熱加工、分段的焊前焊后、總組和搭載等。確定精度目標后，就要制訂精度計劃。船體建造的精度計劃，實際上就是對船體建造從精度角度判斷的一種工程分析。通過分析，可以對建造全過程的精度狀態(tài)有一個數量上的全面了解，事先就能發(fā)現問題并采取相應的補償和控制措施一其中包括加放補償量、余量與選擇余量的切割階段，以確保船體建造的尺寸精度能控制在允許的范圍之內。簡單的說，船體建造的精度計劃是對建造全過程的精度分析，在這種分析的基礎上建立相應的尺寸精度控制措施。精度分析必須建立在大量的調查研究，掌握足夠的實際數據，以及實踐與理論相結合的基礎上。在編制精度計劃前，需要進行大量的數據實測與理論分析的準備工作。經過相當時期的調研、試行、推廣和鞏固的反復循環(huán)的過程及專題研究，才能取得符合本企業(yè)的精度分析的實際結果。科學的、符合實情的精度分析，有助于提出有效的尺寸精度控制措施。在精度計劃編制過程中，應根據船體結構圖確定建造方法和裝配工藝流程，分析各個工藝階段的誤差累積過程，決定各個控制階段的允許誤差，按照允許誤差值決定施工要領和工藝技術方法，保證船體建造精度符合工藝技術要求。這里所說的施工要領和工藝技術方法，是指在精度分析的基礎上，采取各種相應的控制措施。其中，最重要的措施是加放系統(tǒng)補償量、余量，及余量切割時機的合理選擇。這些工作都是圍繞一個根本目的，這就是精度計劃的編制。通過提出相應的工藝技術，確保船體建造精度，包括船體主尺度精度，以及形狀精度和位置精度。精度計劃包括船體建造各個階段的精度目標、影響精度的主要原因和采取的措施等內容。3.2精度標準精度標準包括補償量標準、精度檢驗標準、精度控制基準、精度測量表、基準線設計基準等。精度補償量包括切割補償量、加工補償量、裝配補償量和焊接補償量等方面，一般通過現場多次測量或理論計算得出補償量數值，通過生產設計反映在船體零件上，然后在主船體完工后測量主尺度來檢驗補償量的正確性，通過測量值修正補償量數值。精度檢驗標準是根據精度目標細化到船體建造各工序階段的精度要求。精度工藝標準是對于一些精度容易出現問題的工序階段制定專門的裝焊工藝。3.3資源管理要進行造船精度管理必須對影響造船精度的各種資源進行管理，這里資源主要包括設備工具、造船物資和設施工裝等。這些在下面的精度系統(tǒng)控制的章節(jié)中有詳細敘述。3.4精度控制精度控制是實施造船精度管理的核心，主要包括精度系統(tǒng)控制和過程控制。精度系統(tǒng)控制指對影響造船精度的人員、精度設計、設備工具和物資進行系統(tǒng)的控制以保證造船精度。過程控制是對船體建造過程各階段進行過程控制。對于各階段易出現的精度問題采用“人、機、料、法、環(huán)和計量”六因素質量分析法進行分析，確定主要因素，采取必要措施，在驗證有效后，把這些措施固化為標準。這樣逐步提高船體精度，最終以最低的成本控制船體精度在標準范圍內。這里的精度控制以施工者自我控制為主。具體的船體精度控制在下面一節(jié)有詳細的介紹。3.5測量改進測量處理和改進就是對于船體建造過程中的中間產品-分段、總段進行測量驗收，對于精度超差的中間產品必須采取修整措施，分析原因，采取預防改進措施，并對相關責任人進行處理。這里的預防改進措施在驗證有效后固化為標準，這樣就改進了船體建造精度。精度改進還包括低成本控制船體精度的措施。3.6信息技術

信息技術包括應用軟件和數據庫技術。如TRIBON船舶設計軟件、精度數據處理軟件和有限元計算軟件。關于精度信息技術發(fā)展非?？?，如國內也在開發(fā)，并部分地應用。韓國大型船廠也廣泛應用精度系統(tǒng)，精度系統(tǒng)的應用大大提高了分析速度和數據分析水平，精度數據完全可以在系統(tǒng)中實施封閉，大大減少了人為因素的干涉。3.7船體建造精度管理的關聯技術船體建造精度管理是一門交叉學科，涉及到很多新工藝、新技術。關聯的技術有軟件技術、信息技術、設計技術、裝配技術、焊接切割技術、成型矯正技術、測量技術等各個方面。三維設計系統(tǒng)船體建造精度管理關聯技術設計技術一m裝配搭載技術 一=成形矯正技術數字信息技術 無線網絡技術數據庫技術焊接切割技術焊接技術切割技術測量技術結構工藝性分總段劃分技術精度分配技術船體建造精度管理關聯技術設計技術一m裝配搭載技術 一=成形矯正技術數字信息技術 無線網絡技術數據庫技術焊接切割技術焊接技術切割技術測量技術結構工藝性分總段劃分技術精度分配技術排板套料技術組立技術搭載技術機械成形校正技術火工成形校正技術常規(guī)測量技術激光測量技術經緯儀測量技術交點所做的水平面。中線面是沿著船舶縱向中線垂直于基平面的平面。中站面是過垂線間長的中垂線做垂直于基平面的平面?；矫媸谴w高度方向的基準，中線面是船體寬度方向的基準，中站面是船體長度方向的基準（為方便計算，現多用尾垂線作為船體長度方向的基準）。4精度標準4.1標準的分類精度標準按適用范圍一般可分為，行業(yè)標準、企業(yè)標準和作業(yè)標準三類。行業(yè)標準是指同行業(yè)共同制訂的標準。作為造船行業(yè)的船體建造精度標準，既要反映國內整個造船業(yè)船體建造精度的質量水平，又要滿足國外有關標準的要求。行業(yè)標準是船廠為了滿足船級社和船東要求必須遵守的技術文件。企業(yè)標準是本企業(yè)制定的標準。作為造船企業(yè)的船體建造精度標準，既要反映本企業(yè)船體建造精度的質量水平，又要滿足行業(yè)標準的有關要求。企業(yè)標準是船廠為確保產品建造精度達到行業(yè)標準要求而制訂的一種“內控標準”。對于船體特殊結構的建造精度，可在企業(yè)標準的基礎上予以補充，或另行編制某產品建造的專用精度標準。作業(yè)標準是船廠為確保船體建造精度能控制在企業(yè)標準范圍內，而制訂的作業(yè)要領與作業(yè)精度標準。作業(yè)標準是船廠長期以來在船體建造中實施精度控制的經驗總結，作為船體建造的作業(yè)標準既要反映優(yōu)秀操作人員的最佳作業(yè)方法與所應控制的精度數值，又要滿足企業(yè)標準的有關要求。4.2精度標準的作用精度標準是整個精度管理工作的出發(fā)點、基本點和歸結點，貫穿于整個精度管理的始終。4.2.1精度管理的基礎文件在船體建造中開展精度管理，必須明確精度管理所要達到的精度目標，也就是要符合精度標準的各項標準值。有了精度目標，才能據此制訂精度計劃，并在執(zhí)行中對照精度標準進行檢查，以便對造船精度進行有效的控制。因此，船體建造精度標準是船體建造精度管理的基礎文件。4.2.2精度設計的依據結構設計作為精度造船的源頭，必須重視結構設計中的精度設計。精度標準中的全船精度管理圖是精度設計的依據，根據精度布置圖的余量和補償量分布在結構設計中加放，保證零件放樣中包含補償量的數值，以確保對船體建造中結構的尺寸、形狀和位置的控制，并為舾裝與船體結構的配合提供精度保證。4.2.3工藝裝備選型的技術依據根據船廠的精度目標和標準，在裝備選型時要注意其達到的精度能力。如鋼板切割精度尺寸偏差標準為1mm，在選購的切割機要滿足其精度要求。隨著造船精度的提高，更新裝備也要注意精度能力。4.2.4考核船體建造質量的基本準則船體建造質量包括材料、精度、焊接、密性和涂裝等系列指標，其中形位尺寸精度是評定建造質量的主要指標值。船體建造精度標準是從放樣工序開始到船體建造完工，按各工藝階段所應滿足的尺寸精度要求編制的，因此船體建造精度標準可作為船體建造各工藝過程的工序質量控制指標值，并成為評定船體建造質量的基本準則。4.3標準的制訂4.3.1標準制訂原則船體建造精度標準既要滿足船舶結構強度和設計性能要求，又要滿足建造過程中船體零部件、分段和總段在各工藝階段的有效配合，以控制各工序的完工質量［7］。船體建造精度行業(yè)標準或企業(yè)標準的制訂均需遵循下列原則。⑴滿足船體結構強度與性能要求制訂船體建造精度標準的基本原則應滿足船體結構強度要求，也就是規(guī)定船體建造的精度以允許界限內其強度下降不超過10%為原則。這個原則應用于對接接頭或十字接頭錯位的精度標準中，這種偏差范圍稱為允許極限。在滿足強度要求的同時，還必須注意滿足船體設計性能上的各種要求。如，船體完工主尺度精度將直接影響到船舶航行時的排水量、穩(wěn)性和快速性。尾柱分段的安裝精度又將直接影響軸系與舵系的效用和航向穩(wěn)定性。⑵符合有關規(guī)范、規(guī)則與國標、船標的規(guī)定船舶建造規(guī)范、規(guī)則與國標、船標均是為確保船舶性能、航行安全和建造質量制訂的，必須嚴格執(zhí)行。對其中涉及船體建造精度的有關項目與內容，必須作為制訂精度標準的依據。⑶切合船廠的工藝技術水平制訂船體建造精度標準必須考慮船廠設施條件和工藝技術水平。否則標準脫離實際，造成無法執(zhí)行。企業(yè)在制訂精度標準時，還要參照企業(yè)的主要產品，將某些船體特殊結構的精度要求納入企業(yè)標準。⑷具有先進性和經濟性制訂船體建造精度標準，既要考慮標準具有一定的先進性，以促進船廠工藝技術水平的提高；又要在保證船體建造質量的前提下，考慮工藝技術的可行性與經濟上的合理性。4.3.2標準制訂的依據⑴參考國內外有關船體建造精度標準我國要成為造船強國，必須向國外造船先進標準靠攏。作為衡量船體建造質量水平的船體建造精度標準，同樣要遵循這一原則。例如，我國的船舶行業(yè)標準CB/T4000-2005(中國造船質量標準中)，船體主尺度的標準范圍是參考日本、德國的精度標準確定的。在制訂企業(yè)標準時，除參考國外有關精度標準外，還要收集國內有關船廠的企業(yè)標準作為參照。⑵強度的分析論證在制訂精度標準確定允許界限數值時，采用強度分析論證的方法是標準制訂的科學依據，也是使精度標準保持先進性和經濟性的必要手段。強度分析可以通過疲勞強度試驗證實，例如應用于對接接頭或十字接頭錯位的精度標準