船舶制造精度管理和控制技术研究

摘 要：近年来，中国造船行业产量已达到世界前列，但整体建造技术水平却十分落后，尤其体现在精度管理和控制方面。该作者结合近几年的工艺主管经验，于2016年在本文中剖析了船舶建造精度管理及其控制技术，旨在为企业缩短建造周期、降低成本、提高质量，增强自身的核心竞争力提供参考。

关键词：船舶制造；精度管理；控制技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.178

1 船舶制造精度管理

（1）精度管理的发展现状。从上世纪40年代起，国外已经将公差与配合的概念引入造船行业，逐步探索各工序间的公差要求；70年代中期，通过生产实践积累的原始数据，编制出经验公式来解决焊接热变形的补偿量问题；到了 80年代，随着电子计算机的出现，又开发出智能数据补偿系统，真正做到了船舶的无余量建造。我国从70年代开始接触精度管理，虽然在国家相关部门的推动下取得了一定的进展，但并没有学到精度管理的精髓。我国造船精度管理仍属于初期的船体建造精度管理阶段，尚未延伸到后续舾装件的制作安装，精度控制技术也仅限于平直分段以补偿量代替余量，艏部、艉部等曲面分段仍然通过在合拢口加放余量的方式进行建造，至今尚没有形成一个完善的补偿量数据库和一整套管理技术体系。

（2）精度管理的工作内容。精度管理不仅是一种品质管理，而且是企业管理体系的重要组成部分。结合国内外精度管理的发展历程，归纳出精度管理的内容大致包含了如下五个方面。

1）组建精度管理组织。为了实施造船精度管理，必须完善精度管理的组织体系。其根本在于从高层领导开始就给予足够的重视，统一企业领导班子思想，成立精度管理小组，明确具体的管理职责，全面推动企业内部的建造精度管理工作。

2）制定精度标准。船舶建造精度是精度管理的行为准则，其标准必须在各船级社规范的质量标准要求前提下，结合企业内自身的实际建造水平而制定。精度标准通常包含了补偿标准、工艺标准和检验标准。主要通过研究典型船舶的各工序阶段的精度管理控制点，制定出适用于本企业的基准作业指导书。

3）加强精度控制。精度管理是一项系统工程，必须坚持全过程控制。从零件的下料开始，小组立、中组立、大组立、分段中组，直到船台的合拢搭载，每个制作过程的精度状态都必须得到严格的控制。

4）改进测量方法及工器具。精度控制离不开测量技术，准确地测量船舶各个部位的数据是船舶建造的一项重要工作。可靠的检测工具和较高的测量技术水平是提高船舶精度的重要保障。为避免出现不合格品的误判，确保测量结果的准确性，必須摒弃落后的测量方法，选择先进的测量工器具，定期校准测量工器具来减小测量误差，使得前后道工序间的数据能够得以搜集和采纳。

5）推广信息技术。精度管理广泛采用数理统计技术，需要不断的采集各种数据。目前，已经从原始的个人测量，手工记录方式逐渐过渡到利用PDA、全站仪等设备进行检测，并通过计算机整理后进行人工分析。但随着精度管理的深入研究，大量三维空间数据无法得以分析，必须积极引进先进的配套软件，采用数据库技术进行管理。

2 精度控制技术研究

（1）补偿量的加放技术。补偿量是指相对于船舶零件理论尺寸而多加放的量值，补偿量的加放是否合理恰当，直接影响着船舶的建造质量。目前，船舶建造过程中补偿量加放的计算最常采用的方法是《几何量公差》中尺寸链的计算方法。

求解补偿量的具体实施方法是由后一道工序向前一道工序提出具体的精度要求。这些要求包含了零件下料、余量的切割范围、初始余量的设计值、余量的切割时机、具体补偿值的大小等。

由于船舶结构非常复杂，不同的建造方法形成了不同的部件、分段结构形式，这就要求我们从错综复杂的尺寸关系中，找出对装配精度和技术要求有影响的那些尺寸，形成不同建造阶段及不同结构部分的尺寸，进而求解尺寸链。

（2）对合线基准技术。对合基准线的应用是精度控制的关键技术之一，在船体的各个装配阶段，如零部件、分段、总段以及型尺寸所依据的点、线、面，均是借助对合基准线的方法。

对合基准线是由设计在三维TRIBON软件建模，转换生成零件套料版图，再通过数控切割机的喷粉划线功能实现。

对合基准线一般包含了中心线、直剖线、肋骨检验线、水线、拼板对合线、肋骨校直线、合拢端100mmMark线等，其大量的应用有助于提高精度控制手段。

（3）数理统计技术。数理统计属于统计学范畴，其内涵包含两个方面：1）如何合理有效地获得资料数据；2）如何利用获得的资料数据得出尽可能精确的可靠结论。

船舶建造过程中通过精度控制测量手段产生了大量的数据，必须经过搜集、整理形成一个完整的精度数据库，然后用先进的数理方法和统计技术对此类数据进行分析，形成有效的反馈信息，借此来为精控标准的修正、余量与补偿量的加放提供科学的数据支撑。

（4）模拟搭载技术。传统的船舶建造搭载方式是采用二次定位方法，即先将一个分段（总段）吊装至船坞（船台）进行定位，现场施工人员依据相关基准线对搭载分段（总段）进行余量线的勘划并进行余量切割，待余量修割完毕后再重新进行分段的吊装定位（二次定位）。

模拟搭载技术，简称OTS（一次定位）。其方法是使用PDA连接全站仪进行船舶分段（总段）三维数据的采集，把测得的分段数据导入到三维精度分析软件ECO-Block中，并进行实测数据与设计数据的自动套合，然后对将搭载的分段与已经搭载的分段在电脑上用ECO-OTS软件进行电脑模拟搭载，预先了解分段焊接后的变形、错位情况，同时分析搭载后的分段离空、错位等状态，确定搭载分段余量修割值，在分段吊装搭载前将余量进行割除，从而达到一次吊装、直接定位。

通过模拟搭载技术来取代传统的船舶总组，将设计的三维坐标模型运用到实际的生产过程中，为无余量建造打下坚实的基础。

3 结论

尽管我国精控管理技术已取得了一部分进展，但始终未形成一个完整的管理技术体系和完善的补偿量数据库，尚局限于船体建造尺寸精度。因此，为了缩小与国外先进船舶企业的差距，我国企业必须熟知精度管理的工作内容，明确精度管理的方针、目标，采用先进的测量方法，完善精度管理的标准，加强过程控制技术的应用，只有这样才能不断地提升建造的整体技术水平，增强自身的国际市场竞争力。

参考文献：

[1]孔祥华.船舶制造精度管理及过程控制技术简析[J].建材与装饰，2016（31）.

[2]彭公武.船舶制造精度管理及过程控制技术分析[J].科技展望，2016（04）.

作者简介：孙云（1985-），男，江苏靖江人，本科，工艺主管，主要研究方向：机械设计制造及其自动化。