造船舾装精度管理研究

张 星，刘建峰，蒋志勇

（1. 江苏科技大学，江苏 212003；2. 上海外高桥造船有限公司，上海 200137）

0 引 言

精度管理就是尺寸管理，它不仅奠定了现代化造船方法的基础，也是实现船舶建造“壳舾涂”一体化和总装造船的必要条件。造船精度管理是以船体建造精度标准为基本准则，通过科学的管理方法[1]与先进的工艺技术手段，对船体零部件、分段和全船舾装件进行尺寸精度控制，最大限度地减少装配作业现场的修整工作量，并为提高预舾装率和降低二次除锈率创造有利条件，从而提高建造质量、缩短建造周期和降低造船成本[2]。

1 国内船厂舾装精度控制现状

近年来，国内许多船厂都成立了精度管理部门，但精度管理都局限在船体领域，而在造船生产过程中，常常会出现舾装件施工与船体建造之间的矛盾。虽然一些船厂对部分舾装件也采用了无余量下料、制作与安装的技术，但舾装的精度管理理念还没有贯彻到现实造船中去，对船体与舾装相互之间的关系与影响还缺乏深入系统的研究。对舾装来说，实施精度管理难度较大的是管舾，它不仅涉及管子的下料、制作与安装精度，更重要的是分段制作与合拢精度[3]。管舾装（以下均简称管线）作业是船厂的第二大作业类型，其精度要求尤其重要。管子加工回弹量的设置、管线设计中取消合拢管后的管子精度匹配和管线安装都需要一定的精度标准。

现今国内大部分船厂往往忽略对管件制作安装的精度控制，对于装配偏差往往采取撤换管子、“硬装配”或是增加一个合拢管。撤换管子不仅浪费材料提高成本，还增加施工人员反复作业工时，在造船成本上升的同时，又延长了造船周期；“硬装配”通常指在需要对接的两组管线出现明显偏差时施工人员通过一定措施（如拉伸、压弯、调整U型卡套螺栓位置等）强行将法兰对接，见图1，导致管子发生局部塑性变形，内应力突增，表层油漆或涂塑出现裂纹或脱落，强度要求较高的货油管和压载水管路如硬装配，将会产生很大的安全隐患；增加一个合拢管是两管段合拢时偏差大到无法通过以上措施硬装而采用的方法，也是现场施工时最为普遍的现象，图2为一艘17.6万t散货船上使用合拢管连接双层底B231和B232其中一路管线，施工人员在现场实际测量两管段法兰具体位置坐标后再加工合拢管，最后吊到对接处装配，这也是无法提高预舾装率的重要因素之一[4]。

图2 合拢管连接

图1 上下对接偏差较大

2 国外先进船厂舾装精度管理现状

在当今世界造船领域中，日韩的造船技术、管理技术都是比较先进的。在精度控制方面，日、韩已经形成了一整套精度控制管理体制体系，将精度控制管理贯穿于造船的全过程，即每年制定一个精度管理计划，确定基本方针、工作重点，各阶段精度控制项目，控制的目标值、实际测量值，责任单位，工艺流程基准线系统等，并配有先进的三维坐标测量系统。目前，日、韩几乎都达到了分段100%无余量搭载且95%以上能保留车间加工切割时的原始坡口。

精度标准覆盖了壳舾涂一体化的全过程，除了船体建造精度外，还包括了舾装件的加工和安装精度，特别是管线与船体总组搭载联系密切。

文献[5]指出日本在60年代就完善了舾装生产设计，解决了现场作业的定工位、定内容、定工艺等问题，能够按照区域设计绘制和提供工作图、安装图、制作图和零件图等，舾装与分段制作平行作业十分协调，下水前几乎安装了所有的舾装件。更有先进的船厂已经实现 CIMS，把生产管理、施工工作要领、工作基准和基本设计及生产设计全部一体化，使工作效率得到空前的提高，近些年在开展了精度控制管理下几乎没有任何重复性的工作，日本的预舾装率已达95%左右。

韩国的舾装精度管理自2005年开始发展了7年多时间，已经形成了一套完整的管理体系分析分段和舾装件的变形。大部分船厂的先行舾装都达到了90%以上，在设计时就将余量补偿与船体结合起来，在进行总组搭载前就将舾装和分段的变形和偏差控制在精度管理允许范围之内。舾装精度管理一般分为四个阶段：施工人员自主检查→班组长检查→舾装精度管理员检查→专员检查，在这四重审核通过后才能进行下一道工序，所以总组搭载后可以和总段一起顺利的对接合拢。

3 MARINE G2软件

MARINE G2软件是以三维CAD为基础，在三维空间中对原设计进行对比，分析、转换、计算等作业，然后对管理、生产分段的精度数据进行分析，并进行三维模拟搭载，对分段搭载过程中可能出现的构件干涉、端差不良等问题提前预测并处理，实现一次性定位的精度管理软件。

以一艘31.9万t超大型原油轮（VLCC）双层底的4个分段为研究对象，分别为B226/B235/B236/B237，见图3，B236既有横向管线，又有纵向管线，它与B226左右对接，与B235、B237前后对接，具有一定的代表性，见图4。

图3 VLCC双层底俯视图（粗线圈出为试行分段）

图4 VLCC双层底分段及管线对接（管理点由虚线圈出）

由于法兰圆心的具体位置无法用全站仪精确打出，所以在软件中运用三点成一圆心的功能，在法兰外圈不在同一直线上打3个点，由此生成圆心坐标值。在4个案例分段上打点测量，测量对象不仅仅只是对接法兰，还有对管线起到定位支撑作用的支架和“U”型管夹（简称“U”字码），因为在后期分析时被测管线所在的分段精度控制对其影响很大，设计部门给出的舾装件安装图中舾装件位置均是相对坐标，舾装件的安装都是依附在船体之上，见图5，所以在测量所需管线的精度管理点的同时还要兼顾分段本身的偏差情况，分段基准点和强构件与内外底的交点坐标要一起列入分析中，便于建立绝对坐标系以及计算船体和管舾之间的尺寸偏差。

图5 实测分段对接法兰坐标

将4个分段的模型从TRIBON导入MARINE G2软件中，建立需监控的管理点，然后对比现场实测数据，得到对接处法兰圆心坐标和分段各管理点理论与实际的具体偏差值。由于法兰圆心的具体位置无法用全站仪精确打出，所以在软件中运用三点成一圆心的功能，在法兰外圈不在同一直线上打3个点，由此生成圆心坐标值，见图6。

图6 MARINE G2 中显示B236管线法兰圆心与船体管理点三维坐标偏差

在对法兰圆心监控的同时二维测量对管子定位有重要影响的支架和U型卡套与理论面的距离。

4 结 语

日韩先进船厂舾装精度管理与我国船企舾装精度控制管理之间的差距非一朝一夕可以完成，不仅需要考虑舾装自身的制作安装精度，还必须和船体分段结合在一起，同时对影响舾装件安装的支架等附件进行控制，减少合拢管的使用。双层底分段对接部位管线的理论与实际偏差数据为建立一套适合我国船企的舾装控制标准提供有效参考，在船体精度控制逐渐完善的今天，如果舾装精度管理也跟随其脚步发展，相信我国造船质量还会大幅度的提升，进一步缩小与国外先进造船厂的差距。

[1] 甘水来. 精益管理在船舶产品开发中的应用研究[J]. 上海造船，2011, (3)： 75-78.

[2] 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, 277(3)： 23-24.

[3] 曾宪诚. 造船精度管理探索[J]. 江苏船舶，2008, 25(3)：33.

[4] 沙海军，陆坤，朱建华. 浅谈我国关键造船技术与国际先进水平差距[J]. 科技致富向导，2011，30.

[5] 李兰美，梁华军. 国外船舶舾装现状与发展趋势[J]. 造船技术，2007，277(3)：4.