畢業(yè)設計（論文）精度控制技術在造船業(yè)的應用

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（論文）</p><p>　　精度控制技術在造船業(yè)的應用</p><p><b>　　學生姓名：</b></p><p>　　指導老師： </p><p>　　專業(yè)名稱：船舶工程技術</p><p><b>　　渤海船舶職業(yè)學院</b&

2、gt;</p><p><b>　　2014年6月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近幾年國內船廠大規(guī)模的擴充國內造船能力不斷增強，中國的造船已經成為了世界第三造船大國，但我們的核心競爭力和日韓先進造船企業(yè)相比有著相當大的差距。從船體建造而言，我們的精度管理差距更加明顯。船體建造精

3、度管理（Precison Controls for Hull Construction），從國外引進至今，目前已在國內造船上得到較快的應用和發(fā)展。</p><p>　　我們研究日、韓及其他先進造船國家之所以在造船技術上得以快速發(fā)展，根本一點就是推行精度管理的結果。</p><p>　　造船精度管理是最符合精益造船思想的，是精益造船的重要特征。造船精度管理就是用數理統計的方法，通過對造船生產

4、過程中的加工精度管理和焊接熱變形的誤差控制，用補償量代替余量的辦法，減少造船加工、裝配和焊接當中的無效勞動。日本船廠一般都專設精度管理組織，負責組織和推進全廠的造船精度管理。</p><p>　　關鍵詞： 精度管理 精益造船 補償量</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In recent years

5、 the domestic shipyard large scale expansion of domestic shipbuilding ability increases ceaselessly, Chinese shipbuilding has become the world's third shipbuilding big country, but our core competitiveness and Japan

6、and South Korea advanced shipbuilding enterprises have a considerable gap. From the construction of the hull, the precision of our management gap more evident. Shipbuilding precision management ( Precison Controls for Hu

7、ll Construction ), introduced from abroad so far,</p><p>　　We study Japanese, Korean and other advanced shipbuilding countries that in shipbuilding technology to the rapid development, fundamental point is c

8、arried out the results of precision management.</p><p>　　Shipbuiding precision management is most consistent with the lean shipbuilding thought, is the important characteristic of lean shipbuilding. Shipbuid

9、ing precision management is by using the method of mathematical statistics, through the process of shipbuilding production management and processing precision of welding heat deformation error control, use of compensatio

10、n in lieu of allowance way, reduce shipbuilding processing, assembling and welding of the invalid labor. Japanese shipyards are ge</p><p>　　Key words: precision management ; Lean Shipbuilding ;

11、 compensation</p><p><b>　　翻譯結果重試</b></p><p>　　抱歉，系統響應超時，請稍后再試</p><p>　　支持中英、中日在線互譯</p><p>　　支持網頁翻譯，在輸入框輸入網頁地址即可</p><p>　　提供一鍵清

12、空、復制功能、支持雙語對照查看，使您體驗更加流暢</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 前言……………………………………………………5</p><p>　　第2章 為何要推行精度管理.....................................................5</p>

13、<p>　　2.1推進精度管理的論述…………………………………….5</p><p>　　2.2國內外研究開發(fā)現狀和發(fā)展趨勢 …………………………7</p><p>　　第3章 船舶總組精度控制案例</p><p>　　3.1總組工具和工裝優(yōu)化前后分析……………………………10</p><p>　　3.2總組定位精度數據表優(yōu)化前

14、后分析……………………….13</p><p>　　3.3總組精度控制基準優(yōu)化分析………………………………..18</p><p>　　第4章 船舶搭載精度控制案例</p><p>　　4.1 搭載精度測量數據表的優(yōu)化…………………………………24</p><p>　　4.2 推進精度管理的作用和意義…………..………………….…25<

15、/p><p>　　4.3 推進精度管理的條件…………………………………………26</p><p>　　第5章 如何推行精度管理</p><p>　　5.1 推行精度管理計劃…………………………………………28</p><p>　　5.2 推行精度管理的體制和方法………………………………………...28</p><p>　　

16、5..3 精度管理如何控制，需要具體解決控制技術和控制手段問題…………………………………………………………………………………………….30</p><p>　　5.3.1船體建造精度管理中的對合基準線控制………..30</p><p>　　5.3.2 要研究完善全船余量和補償量設置………………32</p><p>　　5.3.3 全船理論線和全船結構理論線……………

17、……….36</p><p>　　5.3.4 精度管理如何解決施工控制措施……………..…36</p><p>　　5.3.5 要對變形和反變形進行研究………………………..39</p><p>　　第6章 精度管理與國外的差距…………………………………...49</p><p>　　結論………………………………………………………………………

18、…………….52</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………..53</p><p>　　答謝語…………………………………………………………………………………54</p><p><b>　　第1章 前言</b></p><p>　　船體建造精度管理（Precison Cont

19、rols for Hull Construction），從國外引進至今，目前已在國內造船上得到較快的應用和發(fā)展。</p><p>　　我們研究日、韓及其他先進造船國家之所以在造船技術上得以快速發(fā)展，根本一點就是推行精度管理的結果。</p><p>　　造船精度管理是最符合精益造船思想的，是精益造船的重要特征。造船精度管理就是用數理統計的方法，通過對造船生產過程中的加工精度管理和焊接熱變形的

20、誤差控制，用補償量代替余量的辦法，減少造船加工、裝配和焊接當中的無效勞動。日本船廠一般都專設精度管理組織，負責組織和推進全廠的造船精度管理。</p><p>　　第2章 為何要推行精度管理</p><p>　　2.1推進精度管理的論述</p><p>　　精度控制的含義是制造過程的統計控制。精度控制的最主要的目的是持續(xù)地提高生產效率。精度控制反饋信息的分析結果可指導

21、詳細設計、公差和工藝方法的調整，從而協調各分道生產線的工藝流程。當一個流程處于統計控制范圍之內時，它所制造的中間產品的精度正好滿足下道裝配作業(yè)的要求，而不會出現使生產中斷的返工。這樣，精度控制是一種以最低的工時成本維持均衡的作業(yè)流的生產機制。</p><p>　　協調造船過程作業(yè)流所需要的精度水平幾乎總是在船東和船級社所規(guī)定的公差范圍內，因此，實際精度高于業(yè)主所期望的精度是統計方法用于生產控制的一種副產品。<

22、;/p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，以及在生產實踐中不斷認識尺寸偏差發(fā)生的規(guī)律，船體建造精度管理的水平將隨之提高。圖1是船體建造精度管理的評價指標與精度管理水平等級的關系：</p><p><b>　　圖中：</b></p><p>　　1）全船余量的加放率y，—船體工件的裝配接頭邊緣留余量和不留余量的比率。呈反比曲線關系，xy=k（k＞0），

23、隨船體建造精度管理水平等級x的提高而降低。</p><p>　　2）全船補償量加放率y —船體工件的裝配接頭邊緣加放補償量和不加放補償量的比率。呈拋物線關系，y2 =2kx（k＞0），隨船體建造精度管理水平等級x的提高而增加。</p><p>　　3）全船預修整率y —船體船體工件的裝配接頭邊緣留余量中能作預修整處理的比率。在精度管理的初級狀態(tài)，它將隨船體建造精度管理水平等級的提高而增加，

24、但到一定程度后，又隨全船余量的加放率的降低而減少。</p><p>　　4）現場修整率y也呈反比曲線關系，xy=k（k＞0），隨船體建造精度管理水平等級x的提高而減少。</p><p>　　船體建造精度管理水平等級的提高在很大程度上受船廠的生產技術、管理水平、設備能力、工人的技術素質、建造船舶的類型與等級、經濟合理性等一系列因素的制約。因此，盲目追求過高水平的船體建造精度管理是不現實的。&

25、lt;/p><p>　　2.2 國內外研究開發(fā)現狀和發(fā)展趨勢 </p><p>　　中國造船業(yè)近幾年發(fā)展迅速，造船產量連續(xù)11年居世界第三位，船舶工業(yè)將成為我國的支柱性產業(yè)。在世界船舶行業(yè)中所占份額有2000年的6％提高到2005年的20％，2008年上半年中國手持訂單達到35%以上。達到世界第二，到2015年我國的船舶產量將達到2400萬載重噸，爭取達到“世界第一”。</p>

26、<p>　　在全球的經濟的快訴發(fā)展和WTO的推進下,造船業(yè)處于繁榮周期。造船業(yè)正經歷向中國轉移的產業(yè),呈現由歐洲→日本→韓國→中國的路徑。首先：勞動力成本優(yōu)勢是中國造船業(yè)崛起的根本因素之一,造船業(yè)是勞動,技術,資金三要素密集的行業(yè),勞動力成本很重要.日本,韓國都出現勞動力不足的問題,造船工人高齡化的現象.造船工人的工資也是跟日韓竟爭的優(yōu)勢.其次，中國擁有很長的海岸線，可以比較容易擴建造船基地。中國造船企業(yè)的勞動力優(yōu)勢,產能優(yōu)勢

27、集中體現在散貨船﹑油船等常規(guī)船舶建造上，其造船周期已接近國際先進水平。國內的造船企業(yè)與日韓的差距雖然正在逐漸縮小，但仍不容忽視，尤其是高技術船型，與先進的造船強國日本、韓國相比，我們在設備、技術和管理都存在差距。</p><p>　　在設備使用上，全站儀國內造船企業(yè)使用的還比較少，作為數字化精度管理控制，我們數據的測量方式因精度測量設備全站儀使用頻率的不同與韓國相差很大。</p><p>

28、　　韓國、日本、中國造船產業(yè)技術競爭對比表：</p><p>　　參照國外先進管理模式，結合我們當前實際測量和控制盲點，我們必須以全站儀和精度軟件為依托，優(yōu)化我們數據測量和分析方法，優(yōu)化我們的作業(yè)流程，建立一套以數字化精度控制為導向的精度數據收集、整理、分析的科學管理體系來提高船舶總組、</p><p>　　搭載的精度控制水平。</p><p>　　韓國國內主要船廠

29、精度管理設備保留現狀如下表：</p><p>　　第3章 船舶總組精度控制案例</p><p>　　船舶總組精度控制的核心在整體精度管理中是連接分段精度和搭載精度的橋梁，在控制總組精度時不單純要考慮分段精度局部偏差的修正還要考慮對后續(xù)搭載的影響，其是船塢搭載精度控制的</p><p>　　前提和保障。在精度控制的嚴肅性和控制等級上相對于船塢來講是要高出一個等級的。

30、為此平臺精度控制是整個船體建造精度管理中相當重要的一個部分。本文對此問題是基于某造船公司的生產現場的實際情況來分析總組精度控制。</p><p>　　3.1 總組工具和工裝優(yōu)化前后分析</p><p>　　按照當前某造船公司的總組平臺規(guī)劃和所接船型，決定了現場總組的平臺只能實現胎位的固化而不能實現總組胎架水平度的固化，為此當前情況下只能是分段吊裝前預先調節(jié)所用工裝的水平度。常規(guī)使用的工裝工

31、具是水泥塢墩上面墊木板的組合實際上因木板材質不可能相同，分段吊裝后因木板材質不同區(qū)域的下沉量就不同導致水平發(fā)生偏差就必須進行用手動油泵進行調整，尤其是總組分段有時涉及四只分段，即每吊裝一次則重力增加水平度一直是一種動態(tài)的變化過程，直到全部分段吊裝結束才是靜態(tài)過程，這樣消耗大量勞動力還不能很好確?？偨M水平±4mm的要求。而水平度是總組精度控制的基礎，必須嚴格控制。</p><p>　　為此提出了我們的優(yōu)化

32、方案既更改了平臺總組使用工裝和工具（具體見下圖）</p><p>　　因為水泥塢墩變?yōu)槁菪絼傂云脚_，很好的避免了總組定位結束后水平度不受重力增加而發(fā)生的動態(tài)變化。即使有局部的下沉變化也是在1~2毫米這樣始終能保證水平的靜態(tài)管理。若局部水平度偏差結合電動油泵來進行調整，而螺旋式支撐旋轉圈數和其高度變化是一個固定值，方便于調整。</p><p>　　3.2總組定位精度數據表優(yōu)化前后分析<

33、;/p><p>　　因為受測量工具的限制和現場測量安全上考慮我們所使用的數據表嚴格意義上講只是兩維的精度數據表，而分段本來也就要求三維的精度保證。之前使用的精度數據表如下：</p><p>　　某型船艏部總組精度數據表</p><p>　　從上面數據表可以很明顯看出所有的尺寸均是在一維空間上測量，結合后也只有二維空間尺寸，若常規(guī)測量方法得出三維尺寸則將消耗大量測量勞動力

34、且繁瑣，實際在快速生產中是不現實的。這樣對于總組數據控制上提供分析時就不能全面。</p><p>　　在引進了先進的全站儀后這樣就可以優(yōu)化所有的總組精度測量表下面兩張數據表是上面同類型總組分段優(yōu)化后的數據表，具體如下：</p><p>　　某型船總組精度數據表 </p><p>　　優(yōu)化后某船型艏部總組三維精度測量表</p><p>　　上圖

35、可以看出，所有總組精度控制點的位置和理論三維尺寸全部在數據表上體現，實際測量的偏差值直接填入括號中，這樣細化了測量人員對測量點的概念，也明顯降低了測量人員的技能要求，對后續(xù)數據分析提供了完善的數據保障，有了全方位的數據總組精度控制就可以明顯上升一個臺階。</p><p>　　3.3總組精度控制基準優(yōu)化分析</p><p>　　總組精度控制基準是精度控制過程中的指導性文件，要提升總組精度控制

36、水平，在制定總組精度控制基準時焊接變形和焊接收縮是必須要考慮的。因外高橋所建造船型為超大型船舶國內老廠的焊接收縮和焊接變形在總組階段可借用的相對較少，為此在多年的對相關船型數據積累上我們不斷優(yōu)化了我們總組的精度控制基準。即在控制水平度，長度和拋勢等尺寸方面我們重點優(yōu)化了相關定位控制基準。</p><p>　　下面是某型船艉部總組按吊裝順序優(yōu)化的精度控制基準（這里面包括了吊裝順序、焊接反變形、焊接收縮加放和總體焊接

37、順序）</p><p><b>　　總組精度控制基準：</b></p><p>　　101分段落墩后，做好肋骨檢驗線。</p><p>　　劃出FR25—FR40肋骨理論線尺寸為12000mm加（+3--+5mm）</p><p>　　劃出中心搭載基準線，100MK檢驗線。</p><p>　　調

38、整四周水平，復查中心線。</p><p>　　機座水平±2mm以內管理。</p><p>　　整體水平在尾端加放5mm反變形</p><p><b>　　總組精度控制基準：</b></p><p>　　旁板定位 FR46半寬加（+3～4mm)，7000A/B。</p><p>　　FR4

39、7橫隔艙中心線，半寬確認。</p><p>　　旁邊上部水平±4mm管理。</p><p>　　先進行內外底板對接焊，其次進行縱桁、縱骨的對接焊，然后進行構架與內、外底板間的角焊接。</p><p>　　施工時必須偶數焊工對稱施</p><p><b>　　總組精度控制基準：</b></p>&l

40、t;p>　　旁板定位 FR46半寬加（+3～4mm)，7000A/B。</p><p>　　FR47橫隔艙中心線，半寬確認。</p><p>　　旁邊上部水平±4mm管理。</p><p>　　先進行內外底板對接焊，其次進行縱桁、縱骨的對接焊，然后進行構架與內、外底板間的角焊接。</p><p>　　施工時必須偶數焊工對稱施焊

41、，盡量消除焊接變形</p><p>　　上面是總段總組過程中相關精度控制基準，我們在總組時水平局部加放5mm，焊接收縮局部加放了3mm。通過在焊前加放后續(xù)船的焊后跟蹤測量能很好的保證總組控制的精度要求。</p><p>　　第4章 船舶搭載精度控制案例</p><p>　　塢內搭載是船體建造過程中的最后一道精度控制程序，其精度控制水平和主要受分段和總組的影響，從控制

42、上難點來講相對總組則較為簡單，因總段吊裝重量較大多數為200噸到600噸左右，導致調整難度相對較大。下面從數據表和搭載精度控制基準上來分析。</p><p>　　4.1 搭載精度測量數據表的優(yōu)化。</p><p>　　下圖是原先的使用的數據表，某型船上邊艙總段搭載數據測量表 下圖是優(yōu)化后的總段數據表</p><p>　　以上兩張搭載精度定位數據表，最大的差別是直

43、觀，數據全部由兩維的變?yōu)槿S的數據、所有需要測量點數據的明確，優(yōu)化后便于數據的分析。提高了定位的精確度和測量的深度和廣度。</p><p>　　4.2 推進精度管理的作用和意義</p><p>　　精度管理的目的是推行無余量造船，加快船體建造速度，降低成本，從而提高企業(yè)總體技術和管理水平。其優(yōu)點十分明顯：</p><p>　　1) 減少了無效勞動。不實行造船精度管理

44、，分段在裝配過程中會產生大量的間隙或錯位，需要去修補，對留有余量的結構部分還需要進行切割，這些工作大大延緩了工程進度。通過造船精度管理，提高分段的制作精度，可以大大減少不必要的作業(yè)時間，提高作業(yè)效率。</p><p>　　2) 降低了作業(yè)難度。造船精度較差的船體裝配，一般都需要水平較高的有經驗的高級技工來進行安裝的調整和定位。實施精度造船后，各種部件、結構件和分段的尺寸精度提高了，船體裝配成為簡單的要素作業(yè)，這就

45、大大降低了工人的熟練化程度，從而減少了作業(yè)時間，縮短了生產周期。</p><p>　　3) 有利于高效焊接。由于船體的焊縫精度得到了控制與提高，這使得高效焊接設備的使用成為可能。同時，高效焊接設備的使用使生產效率得到了明顯的提高，焊接的質量也得到了進一步的穩(wěn)定和提高。</p><p>　　4) 提高了產品質量。裂紋或變形之類的船體結構的缺陷，主要是由于初始的不完善或不精確的結構零件的強制連

46、接引起的殘余應力產生的，實現造船精度管理后，各種間隙、余量和錯位大大減少，船體結構內的應力分布趨于均勻，船體強度得到了強有力的保證。</p><p>　　5） 加快了建造節(jié)奏。分段精度的提高，同時提高了搭載速度，成為快速搭載的基礎，也是公司提升物量的基礎。</p><p>　　4.3 推進精度管理的條件</p><p>　　推行精度管理與造船科技水平密切相關，主要表

47、現在：</p><p>　　1）設計軟件版本的提高</p><p>　　造船專用集成軟件KCS—TRIBON系統的版本不斷提高，可以根據全船余量和補償量布置圖的內容，通過生產設計解決板和結構的邊緣補償量、錐型補償量和內部收縮補償量等；通過系統建模，可以解決樣板、樣箱、胎架及各類輔助線的設置，通過建模所體現出的精度內容，細化到作業(yè)圖紙上，從而對提高裝配精度創(chuàng)造了可行的條件，同時也方便了精度數

48、據統計。</p><p>　　2）工藝裝備改進和創(chuàng)新，科技手段的提高，工作站之類的計算機開發(fā)，為推行精度管理創(chuàng)造了硬件條件</p><p>　　平面分段流水線是精度管理的成果；T型材流水線，數控等離子切割機、高精度門式切割機、型鋼和光電切割機等，都與精度管理有關；大型加工設備如400噸肋骨冷彎機、22米2000噸三星輥等設備的使用，提高了加工精度；600噸大型龍門吊，為總組分段后的無余量搭

49、載創(chuàng)造了硬件條件。</p><p>　　CO2焊接設備和FCB三絲焊、多頭角焊機、垂直氣電焊等自動焊接設備大量推廣，減少了變形和收縮。20mm大間隙通過，有利于船塢搭載時合攏間隙的控制；自動劃線功能可設置100mm對合線和直剖線、中心線、肋骨檢驗線、水線等設置，有利于控制分段變形和扭曲等。</p><p>　　測量、定位工具如激光經緯儀的開發(fā)，為造船船體分段無余量制造和船臺（船塢）無余量搭

50、載定位奠定了可行的基礎；API第三代激光自動跟蹤儀，能比照設計CUVRE建模線型的符合程度，可以確保外板線型施工與設計原型進行實地控制，并能對分段、總段、搭載在任何狀態(tài)下進行測量和準確定位。</p><p>　　生產布局合理，生產車間、場地大，有利于作業(yè)環(huán)境和安全施工的改善。</p><p>　　3）工藝方法和設施的改進，降低了船體分段尤其是幾何分段制造的難度，減少施工工作量。如雙層底延伸

51、、肋板拉入法的實施等。</p><p>　　工藝設施的改進。如擱凳及其移動架、分段定位支撐和保證尺寸支撐、搭載用保距橋型梁的應用等。</p><p>　　4）體制體系的建立是精度管理有效推進的保證。</p><p>　　第5章 如何推行精度管理</p><p>　　5.1推行精度管理計劃</p><p>　　主要解決參

52、考線、收縮因素、計劃余量、精度目標和實際結果分析等。為了實施精度控制計劃，必須建立下列制度：</p><p><b>　　1）尺寸控制制度：</b></p><p>　　最大限度減少中間產品尺寸變化的方法；</p><p>　　按船體分段的類型，對尺寸變化的限值進行分級；</p><p>　　確定上述分級所需的相應的工藝

53、過程。</p><p>　　2）內部信息交流制度：</p><p>　　將加工和裝配中遇到的問題反饋給負責精度控制的具體項目人員，由負責精度控制的項目人員分析解決，向車間提供其所遇到問題的解決辦法，并反饋給施工圖設計部門，以避免今后出現類似問題。</p><p>　　5.2推行精度管理的體制和方法</p><p>　　精度管理要形成一套體制體

54、系，貫穿造船全過程。如制定年度精度管理計劃，確定基本方針、工作重點，各階段精度控制項目、控制的目標值和實際測量值，責任單位，工藝流程基準系統等。</p><p>　　1）目前管理的組織體制。某公司專設精度管理組織體制，由總經理親任領導小組組長，下設精度管理工作組，與各廠不同的是公司專門設立精度管理室，負責推進全廠的精度管理工作，推進設計、生產的精度控制方法的研究和實施。生產部門有精度測量小組或拉劃線小組等三級機制

55、?，F場問題要形成反饋—精度管理室匯總、分析—設計—現場的循環(huán)反饋渠道；同時，CIMS管理集成系統已引進到實際應用階段，通過CIMS和OA網傳遞管理信息，對提高SWS綜合管理水平將會起到十分明顯的作用。</p><p><b>　　2）管理方法探討</b></p><p>　　近年來，國內各大型船廠都在抓縮短造船周期，推廣二個一體化，即殼、舾、涂一體化和設計、工藝、制造

56、一體化。但能否真正做到，取決于船廠的主體技術水平和生產管理水平，否則只能是形式上的盲從。一體化造船是由分道建造法等四大主體技術構成，而精度控制則是分道建造法的支柱，因此具備二個一體化的前提條件是精度管理水平的提高。</p><p>　　應當說，船體建造的可控因素多，但目前的問題主要是未固化；要特別重視方法和具體量化指標問題；對專業(yè)與總成、設備與系統、分成與歸總應作一分析。我認為，SWS在推行精度管理上尚需做好下列

57、工作：</p><p>　　A．重視基礎管理工作。關鍵要解決流程固化、工位固化、人員固化。公司施工人員的流動性太大，有穩(wěn)定的作業(yè)人員，才有穩(wěn)定的產品精度和質量。同時，考核指標要符合實際需要，質量可采用分級評判，如一級品率達到的百分比等。</p><p>　　B．要重視工法研究。制定控制的工藝措施、精度標準的量化要求；尤其要完成測量項目設置、測量方法、測量工具和各階段控制手段及管理職責等方面

58、的內容，并對數據采集和匯總分析提出要求，開發(fā)數據統計分析軟件。</p><p>　　建議制定《精度管理程序》，解決精度管理的職責、范圍、流程等方面的內容；設計部目前在編制《精度管理手冊》、品質部正在翻譯和編制韓國《精度管理基準》，各施工部門編制的《作業(yè)指導書》等，由于這些都與管理、工藝、標準有關，下一步要研究如何予以完善。</p><p>　　C．要重視設計精度。精度的源頭是設計，設計精度

59、要研究對合基準線設定的范圍和應用的可行性；研究補償量和余量加放的范圍（尤其是結構件）；研究擴大中組立和總組分段范圍等。同時，要加強對管理人員尤其是施工人員的培訓，提高生產人員的精度控制意識，強調質量是制造出來而并非檢查出來的，使自主質量管理具有人員素質基礎。</p><p>　　D．做好信息轉遞和發(fā)布工作，通過OA網或會議制度，使領導掌握信息；通過流程、測量數據等形式，使前后道了解分段質量狀態(tài)。通過焊縫收縮、加工

60、誤差、余量切割、尺寸檢查、分段變形等數據積累和統計分析，提高設計水平和改進工藝。</p><p>　　5.3 精度管理如何控制，需要具體解決控制技術和控制手段問題</p><p>　　5.3.1船體建造精度管理中的對合基準線控制</p><p>　　對合線（日本稱參考線）控制是精度控制的關鍵內容之一，目前國內外都比較重視。從日、韓等先進造船國家看，在各個裝配階段，

61、如零部件、分段、總段及型位尺寸所依據的點、線、面，都用對合線基準方法來控制裝配精度。見圖2</p><p>　　圖2 日本對合線的設置</p><p>　　1）對合基準線在每個分段控制中的作用</p><p>　　可以作為劃線依據，如以中心線或直剖線為依據，向左右劃線；以肋骨檢驗線為依據，向前后劃線； </p><p>　　可以作為分段定位依

62、據，如以中心線或直剖線與肋骨檢驗線為依據，可以判定分段的正方度，與高度方向的水線為依據，可以判定分段的扭曲度。在分段完工測量中同樣可以此方法測量。</p><p>　　同樣，在拼板階段、小合攏階段、中組立階段等都可用事先設定的對合基準線來定位，可以避免積累誤差的形成。</p><p>　　5.3.2 要研究完善全船余量和補償量設置</p><p>　　補償量的確定是

63、船體精度控制中的核心內容。補償量的加放恰當與否，將直接關系到船體精度控制的成敗。</p><p>　　1）公司在制船的余量和補償量的設置情況</p><p>　　設置依據，根據分段劃分圖制定精度布置圖。</p><p>　　公司從17.5萬噸散貨船首制船開始即推行了精度造船，精度分段占全部分段數量的49.48%；從5#船開始與韓方聯合設計，精度分段數提高到58.69

64、%；FPSO船精度分段占全部分段數量的80%以上；10.5萬噸油輪精度分段數為56.69%。2004年開始，根據公司設計精度的實際情況來制定無余量指標，統計后的無余量分段制造為60%；無余量下塢為78%。</p><p>　　2）補償量和余量的加放符號表示（見表1）：</p><p>　　表1：圖紙中對余量和補償量的符號表示</p><p>　　精度管理的目的最終是

65、用補償量來代替余量。在目前階段，分段、總段、搭載應嚴格按切割階段規(guī)定實施；對線型復雜，涉及冷熱加工的零件，加工時必需放余量的，結束后應為無余量，以方便分段施工；總組余量要在平臺上切割，從而保證搭載時盡量少割余量，避免二次定位，減少塢內修割。</p><p>　　3）補償量和余量是根據分段劃分圖來確定的，目前分段劃分后主要考慮的是排板，切割套料，一旦確定采購板的型號、規(guī)格，再要改動補償量和余量比較困難，甚至無法改動

66、。因此，全船余量及補償量的研究，就應在先期做好，便于套料定尺板時考慮這方面的因素。如在船體結構生產時，因焊接或矯正過程中加熱造成鋼板的收縮要進行補償，在切割階段要將各個過程中可能產生的收縮量加到設計尺寸上。見圖7</p><p><b>　　圖7收縮量的表示</b></p><p><b>　　圖7收縮量的表示</b></p>&l

67、t;p>　　目前比較成熟的有板架縱橫向平均加放值和縱骨平均每米加放值等。但對結構的補償量和余量還缺少加放研究，因此要制定補償量加放的工藝措施。如：</p><p>　　一是準備階段。對下料切割等零件可作算術平均值，確定補償對象，時機和方法，制定標準；</p><p>　　二是實施階段。重視精度控制技術，管理上采用完整體制，方法和手段，設計圖紙的深度，專用工藝和各項精度標準；</

68、p><p>　　三是數據反饋階段。檢測是確保施工精度的必要手段，也是精度控制的重要環(huán)節(jié)，從韓國造船經驗看，精度尺寸控制主要通過施工各階段的過程檢查來加強控制，由后道檢查前道尺寸，發(fā)現問題及時反饋，求得解決。</p><p>　　4）余量和補償量加放缺少系統加放的原因是數據積累不夠，目前已經積累的數據在總裝階段就不能連續(xù)。因此需要從數據類型、數據收集渠道、數據格式、測量數據的動作要領等方面進行研

69、究，要有專門人員記錄收集數據，隨后才能進行匯總和統計，逐步建立完整的加放系統。</p><p>　　5.3.3 全船理論線和全船結構理論線</p><p>　　目前圖紙上對全船理論線和全船結構理論線設置作了原則規(guī)定。對構件定位和搭載定位也是非常重要的。應對設計、裝配、劃線人員進行必要的培訓，避免設計標錯或施工定位出錯。</p><p>　　5.3.4 精度管理如何解

70、決施工控制措施</p><p>　　施工工藝內容會直接影響精度，因此，對工藝應當予以研究，保證工藝在施工中可實施。研究先進造船國家的做法，對用何種裝配方法就比較重視。</p><p><b>　　1）裝配方法的比較</b></p><p>　　裝配方法有格柵裝配方法、縱向插入法、橫向插入法和肋板拉入法等，裝配方法研究目的是要最終確定符合自己基本

71、要求，保證精度要保證裝配工用同一裝配方法或動作要領來完成產品制造任務，使裝配方法簡單化，便于施工，也便于培訓。</p><p>　　2）設計要提供有特別需要的尺寸和支撐要求，使控制便于掌握</p><p>　　頂邊水艙開口肋板要提供開口尺寸，框架拼板階段對開口尺寸的控制，是過程控制的一個重要內容，涉及48個分段，24個總組分段。以前一直存在問題，從5#船后，精度管理室與設計聯系，專門為此做

72、出全船甲板分段的數據表，用以控制前道尺寸。見圖8</p><p>　　通過施工后的實踐證明，由于控制措施得當，此問題在后續(xù)船中得到解決。</p><p>　　甲板梁拱及艏甲板有昂勢的，原來圖紙上只表示每檔結構高度和角度，實際施工中要先做胎架，而胎架是按每米高度來計算，為方便施工，圖紙應符合生產實際。表3是精度室為適應實際施工需要而做的簡表</p><p>　　表3：

73、甲板胎架計算簡表</p><p><b>　　3）活絡胎架的整改</b></p><p>　　胎架制造是分段施工的基礎，也是確定施工中鋪板定位和分段施工以何種裝配方法的工藝措施。由于過去未規(guī)范，胎架損壞情況嚴重。精度管理室發(fā)現問題后，在2004年4月5日專門為此對制造部發(fā)整改通知，提出對曲面胎架的整改要求，并決定對曲面胎架實行報驗制度。在制造部領導的重視下，活絡胎架整

74、改效果十分明顯，重復利用率大大提高，降低了制造成本。</p><p><b>　　4）分段施工的整改</b></p><p>　?、?拼板對角線是分段正方度的基礎，根據統計，每一階段拼板對角線會有8.6% 的誤差，分析誤差原因主要是單板切割的對角線誤差。為此，精度室與工務保障部、切割中心聯合開會研究對策，對切割設備進行調整，并要求從單板切割開始就重視對角線的偏差，目前

75、單板對角線誤差在4.91%左右，需要在拼板階段糾正。</p><p>　　② 縱骨收縮值的確定是在大量基礎數據的支持下才確定，目前從設計上已考慮直接加放補償量?？v骨直線度與縱骨焊接后造成變形有關，統計表明，有相當數量的分段產生上翹與縱骨彎曲有關。因此發(fā)現縱骨產生彎曲后，要通過火工加以矯正（日本船廠的做法也如此）。</p><p>　?、?機艙線型分段的關鍵尺寸是控制型值及重視變形。如通過垂

76、線來判定上下半寬尺寸，同時也判定端面平整度；甲板在焊接后會產生變形，如呈波浪型等，解決此類問題需要采用加排固定或火工等措施。</p><p>　　根據統計：對機艙各層平臺板，尤其是機艙和艏部的格艙板寬度，一般為13mm以下薄板，構件在設計中是根據構件焊腳高度來定補償量的，如焊腳在4.5mm的，每檔加放0.1mm，顯然不夠，加上火工，在實際施工中收縮往往大于原設定補償量，因此建議13mm以下薄板每擋構件應加放為0.

77、3mm。</p><p>　?、?分段的水平度、垂直度，端面對齊等，都是分段控制的主要點。</p><p>　　總之，使精度積累誤差減少到最小，并對劃線偏差和定位偏差作出規(guī)定。</p><p>　　5.3.5 要對變形和反變形進行研究</p><p>　　分段變形在實際上存在較多，一般在艉軸管分段、掛舵壁分段或機艙甲板分段上會存在，尤其是外板

78、分段。在分段脫離胎架后，發(fā)生上翹或收攏或變形現象比較明顯。根據實際存在的變形情況，需要重視反變形工藝的研究。</p><p>　　1）目前已有的措施。機艙、艏艉、掛舵臂分段、軸管分段及個別線型外板分段反變形加放，正在試行和進行收集數據積累階段。見表4</p><p>　　表4：由精度室在現場制定的反變形實施后的狀況 （單位：mm）</p><p>　　2）對變形和

79、反變形的實踐研究</p><p>　　通過日本船廠的做法看，精度誤差往往從切割始。切割變形產生的主要問題，一是與熱量傳遞不均勻有關；二是與切割方向有關；三是與切割補償量有關。板材幾何形狀分散的標準偏差主要取決于切割，切割偏差有三個因素：切割機的機械因素；火焰切割的物理因素；熱變形。通過切割實例可以看到變形的形成。</p><p>　　外板的寬度和橫向構件腹板上切口的位置和寬度取決于切割精度

80、，主要由以下因素決定：</p><p>　?、?切割機機械傳動裝置的精度；</p><p>　　② 火焰或等離子切割縫寬度的穩(wěn)定性；</p><p>　?、?切割時鋼材的熱變形。</p><p>　　外板火焰切割精度需要測量各個機械軸線的平直度的定位精度，以分配日常檢查和維護的必要精度（注意：對日常設備的檢查和維護在日、韓都十分重視，這是公司

81、目前做得欠缺的）。如果日常檢查維護正常進行，數控火焰切割機的定位精度可以保持在0.3mm。</p><p>　　由熔化所產生的割縫寬度的測量，假設割縫寬度與板厚、切割速度無關，則穩(wěn)定的割縫寬度精度應為0.1mm。見表5</p><p>　　表5 割嘴使用范圍和切割縫補償量的確定</p><p>　　采用數控火焰切割機的外板邊緣的平直度大約為0.3mm。</p

82、><p>　　因此，采用數控火焰切割機切割外板，正常情況下以0.4mm偏差切割是可行的。</p><p>　　橫向構件等離子切割切口精度</p><p>　　橫向構件腹板最厚達20mm，主要采用等離子切割。所需的機械精度類似于數控火焰切割機。為了修正割縫表面的傾斜，要加上割炬的傾斜和旋轉角。</p><p>　　切割精度：等離子切割在割縫表面造成

83、傾角，熔化割縫的寬度較大，而且斜角和寬度隨切割規(guī)范和電極頂端的磨損而變化（電流、切割速度、割炬高度等），割縫控制較為困難。通過切割試驗，得表6所列數據。</p><p>　　表6 腹板上切割的試驗結果（mm）</p><p>　　對應于切割規(guī)范配制好割縫寬度并正確地保持割炬軸的傾斜/旋轉軸，可望達到0.5mm的偏差。</p><p>　　采用數控等離子切割機沿橫向

84、構件腹板切割時，熱變形量大致為火焰切割的1/3，大約有0.5mm的偏差。</p><p>　　小合攏時橫向構件腹板的變形。從表7顯示從切割切口到焊</p><p>　　接腹板扶強材的過程中偏差量是小的。而偏差發(fā)生在采用線加熱的矯直過程，表明如果穩(wěn)定熱矯直的規(guī)范，可以較大地提高總的切口精度。</p><p>　　表7 橫向構件小合攏時精度的變化 （mm）</p

85、><p>　　因此，在一定條件下，采用數控等離子切割機可以獲得0.7mm到0.8mm的分配精度標準。圖12為日、韓的切口節(jié)點形式。切口的間隙和各切口間的間距控制，會影響肋板拉入法工藝實施。</p><p><b>　　3）焊接變形</b></p><p>　　焊接變形的因素較多，尤其是舷側分段外板變形較為明顯。</p><p&g

86、t;　　與火焰切割模擬相比，由于高溫、冶金學，以及在高溫區(qū)機械性能的溫度屬性等因素，焊接變形更為復雜。</p><p>　　首先，計算外板板列對接焊產生的變形，對單面自動埋弧焊進行模擬計算。</p><p>　　圖13為沿焊縫線對稱條件相當的一個有限元模型。圖14為焊接后平面變形的計算結果，計算時已考慮到裝在兩端的引弧板和在兩塊板之間的定位焊影響，計算值和測量值相當一致。因此，從理論上已可

87、估算更復雜的條件及結構的焊接變化。</p><p>　　采用有限元法的熱分析圖，在第一階段，通過熱輸入，同時考慮由溫度所決定的物理性能，采用不穩(wěn)定的熱傳導分析計算在每一時間步驟上各個構件的溫度分布。在第二階段通過輸入第一階段的結果，同時考慮由溫度所決定的機械性能，采用熱彈塑性分析計算在每一時間步驟上結構的應力和變形。</p><p><b>　　4）幾何誤差的積累</b&g

88、t;</p><p>　　正確值的尺寸分散由許多因素組成，累積誤差的統計值可表達如下:</p><p><b>　　平均值 </b></p><p><b>　　標準偏差</b></p><p>　　式中 —各因素的平均值；</p><p>　　σi—各因素的標準偏差。&l

89、t;/p><p>　　船體分段的幾何誤差是由早期加工和裝配階段的誤差累積起來的。</p><p>　　目前采用焊接實驗方法估算的統計平均值，并以此作為“余量長度”，是不精確的。然而又沒有適當的方法能夠控制并將標準偏差降到最低程度，所以必須開發(fā)新的技術以估算由加工和裝配作業(yè)所造成的變形。</p><p>　　參考日本船廠做法，通過消除無效的作業(yè)和實行有效的機械化來研究這一

90、問題，得出的結論是提高船體結構在制造全過程中的精度是取得成效的最有效的途徑。</p><p>　　目前在船體建造方面，提高精度控制雖有益于提高船舶質量，但精度水平尚不足以有效地實施機械化和自動化。為了達到更先進的精度控制，需要有個以新的標準和手段為基礎的新系統。日本推薦新的基本概念，對于新概念來說，尺寸分布是按照板厚、材料、幾何形狀和熱輸入之類的各種因素逐個處理的，而現行的統計方法在包括許多參數時是把所有因素綜合

91、處理的。因此，由加工和裝配引起的各船體結構的變形可以直接確定，其估算更為嚴格。</p><p><b>　　5）理想的精度模式</b></p><p>　　以上述原則為基礎，可以描述圖16中的理想的精度模式：X軸和Y軸分別為數字模擬和機械化的程度，Z軸為工作標準、維護和監(jiān)督之類的日常精度管理。現行的精度控制方法僅強調Z軸。</p><p>　　

92、因此，與X、Y、Z軸相結合的矢量a為總的精度水平。如果a是當前的水平，b是為了改進而采取的對策，最終的精度水平由矢量c表示：</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　—— 數字模擬的程度</p><p><b>　　—— 機械化程度</b></p><p><b>

93、;　　—— 管理程度</b></p><p>　　對于精度控制，保持三個軸的平衡是極為重要的。</p><p>　　圖16 理想化的精度模式</p><p>　　第6章 精度管理與國外的差距</p><p>　　在推行精度管理上由于認識及技術等方面的原因，目前國內的精度管理工作取得了一些成績，但與國外先進造船國家相比，還存在許多

94、問題，主要表現在以下方面：</p><p>　　6.1 研究工作不系統，未建立完整的補償量確定系統。目前國外一些造船先進國家的船體建造精度管理水平發(fā)展很快，許多船廠在80年代初就已應用計算機技術開發(fā)了補償系統，通過該系統，對全船百分之百的分段加放零、部件的尺寸補償與船臺（船塢）裝配的調整量，使船體結構從設計到補償量的加放，完全實現了計算機輔助處理。之后，在實現殼、舾、涂一體化現代造船模式的基礎上，正積極引進精良生

95、產、并行工程、敏捷制造、柔性制造和計算機集成制造系統等新技術，向設計、工藝、制造一體化造船的更高水平發(fā)展。國內則處于起步階段。</p><p>　　6.2 按照精益管理觀點，精度是在工序內實現，因此每個工序的精度直接決定產品精度，從質量上追求零缺陷看，精度控制需要由操作工一次做好。國內在管理習慣上尚未達到精益管理的要求。主要體現在工位（崗位）固化和人員固化；作業(yè)方法如裝配方法的統一等方面未建立有效的體制和制度。&

96、lt;/p><p>　　6.3 數據積累不連續(xù)、數據分析不深入，如各個階段的數據不能形成數據鏈，對補償量、變形等方面的理論分析不夠，統計技術和統計手段落后等。</p><p>　　數據積累的連續(xù)，要求改變目前各按需要或各自為主，規(guī)定需要檢測的測量點和測量項目、測量工具、測量方法、測量表格形式等方面的要求，規(guī)定數據傳遞責任人和管理單位，經過階段性的匯總和分析，向設計提出建議和意見等，用制度來保證

97、上下道之間、部門之間數據的連續(xù)性。</p><p>　　要積累數據就必須要了解測量項目和方法，目前公司設計部門的測量表中所列的測量項目僅僅是長、寬、高，在實踐中并無指導作用，施工人員精度意識的提高必須讓施工人員了解哪些是關鍵控制項目。</p><p>　　6.4 設計、工藝、制造未形成一體化，現場反饋不暢通，設計修改不及時。</p><p>　　同類型船的各條船設計

98、主管單獨承擔具體項目，未將所有同類船型的問題匯總后統一處理，同類船型的版本過多等；施工單位與設計單獨聯系，換一家單位問題依舊；設計、工藝與制造還談不上一體化。</p><p>　　6.5 管理問題是關鍵</p><p>　　目前對推行精度管理上的最大問題是尚未在管理思路和管理方式上形成認識，如管理上職責和范圍未明確，精度管理的主要職責是尺寸檢驗，實際是將應由船體檢驗員檢驗內容的一部分職能

99、分離出來；考核對象和內容不科學，如一般都以實物量考核為主，質量考核指標低，而精度考核又是質量指標的一小部分，簡直是微乎其微；從職責上看，沒有領導的重視，精度管理工作的開展是困難的，應具體確定生產部門的作業(yè)長、部長對精度所承擔的職責；反映精度問題的口徑有問題，如評判分段好壞都按搭載反映，而搭載的差錯其實不少，搭載就不會反映；另外如設備精度與產品精度關系，設計、工藝、制造與精度管理關系未理順；基礎管理如工位固化和人員固化及固化作業(yè)方式等，應

100、認識沒有穩(wěn)定的作業(yè)人員和作業(yè)方式，就不會有穩(wěn)定的產品精度和穩(wěn)定的產品質量等，都將有待解決。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　精度控制的含義是控制過程中的控制。精度控制的最主要目的是持續(xù)的提高生產效率、降低成本、提高建造質量。精度控制反饋信息的分析結果可指導設計和工藝方法的調整，從而協調各分道生產線的工藝流程。精度控制是一項復雜的系統工程，

101、它貫穿于船舶制造的整個過程中，而且每個階段相互牽連，相互影響。同時它涉及的面非常廣，既包括科學分析和總結補償量的分布，合理制訂反變形控制量，又要有系統的精變控制體制和合理的控制方法來檢測產品是否符臺要求，其目的是保證不讓次品流人下一道程序。精度控制的含義是控制過程中的控制。精度控制的最主要目的是持續(xù)的提高生產效率、降低成本、提高建造質量。精度控制反饋信息的分析結果可指導設計和工藝方法的調整，從而協調各分道生產線的工藝流程。</p&

102、gt;<p>　　精度管理是造船企業(yè)高效率、低成本造船的保證；是造船企業(yè)工藝革新、技術革新的基礎；是中國造船企業(yè)趕超日韓企業(yè)必須要做、要突破的瓶頸.我們要在觀念上、思想上、行動上努力變革、改進，再加上一些先進設備、先進工藝的采用，相信我國造船水平一定會有一個質的提高，達到國際領先水平.</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[

103、1]徐兆康.船舶建造工藝學[M].北京:人民交通出版社,2001.[2]劉玉君,胡日強,潘作為,等.海洋結構物空船的重量、質心精度控制技術研究[J].中國造船,2006(1):40-46.[3]青島海徠天創(chuàng)科技有限公司.搭載模擬子系統使用手冊[Z].[4]唐漢帆.淺談造船精度補償的控制方法[J].船舶標準化工程師,2002(4):34-38.[5]劉善德,翟永興,史佐.造船精度管理是實施總裝造船的支撐性技術[J].造船技術,20

104、07(3):23-26.[6]葉家瑋.船體建造測量及數據處理技術[M].廣州:華南理工大學出版社,2001.</p><p>　　[7] 胡日強. 船體建造精度控制技術研究 [D];大連理工大學;2007年</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在本次論文的撰寫中，我得到了王老師的精心指導，不管是從開始定方向還是在查資

105、料準備的過程中，一直都耐心地給予我指導和意見，使我在總結學業(yè)及撰寫論文方面都有了較大提高；同時也顯示了老師高度的敬業(yè)精神和責任感。在此，我對王老師表示誠摯的感謝以及真心的祝福。</p><p>　　大學生活即將結束，回顧幾年的歷程，老師們給了我們很多指導和幫助。他們嚴謹的治學，優(yōu)良的作風和敬業(yè)的態(tài)度，為我們樹立了為人師表的典范。在此，我對所有的渤海船院的老師表示感謝，祝你們身體健康，工作順利！</p>