船舶制造精度管理及过程控制技术分析

周献伟

中船澄西船舶修造有限公司 江苏江阴 214433

船舶制造行业要想更好地实现收益的最大化就必须要坚持以船舶制造精度控制技术作为船体建造精度标准的原则，并且在此基础上以科学合理的管理方法以及采用较为先进的工艺手段来更好地对船体建造进行全过程的尺寸精度分析和控制制造，只有在船舶制造过程中和投入使用时严格要求才能够最大限度地减少现场修整的工作量，并在很大程度上提高船舶制造的生产效率。随着时代的发展进步，现在所引用的船舶精度控制技术应用于造船过程中是时代发展的一种必然趋势，同时也可实现精益造船的发展目标。虽然我国的造船技术现今的发展也相当不错，但是在精度管理水平上却是远远落后于一些发达国家。究其原因，目前中国造船企业的主要精力都集中在了大力推广产品而往往忽略了在建造之外的其他管理方面的问题。所以为了未来可以拥有一流的制造技术，在后期的造船过程中应该对船舶建造的尺度等精度进行分析控制从而保证我国的造船企业拥有较强的市场竞争能力。基于这样的原因进行造船精度管理研究工作就变得非常迫切。

1 我国的船舶制造业发展现状分析

我国船舶制造业受到设计能力和配套产业的制约，遇到发展瓶颈。在船舶制造理念和技术方面还急需提升，培养高技能的管理人才和设计人才十分关键，为了紧跟船舶制造业发展的脚步，需要各方面的不断努力和相互配合。船舶制造需要的周转资金、人力和财力较多，目前我国缺乏先进技术支撑，使船舶制造行业整体水平提升受到阻碍。对于企业并购境外知名企业、科研机构和营销网络也给予了一定的支持，致力于打造大型跨国企业，不断开拓国际市场。

2 船舶制造精度管理概述

在船舶制造中，精度管理主要指的是运用精确高效管理技术，对船舶制造技术进行控制和优化，提升制造效率和精度，使船舶制造质量和效率有较大幅度提升。在整个精度管理过程中，精度控制技术是其核心因素，将提升船舶制造精度技术应用到制造工程中，可推动船舶制造整体发展水平，也可提升船舶制造企业经济效益[1]。近年来，我国许多船舶制造企业在生产制造过程中都加大了新技术研发与改进力度，因此在精度控制技术上做出了较大调整，使得整体制造水平有了较大幅度提升，但是从整体精度管理效果来看，与一些发达国家相比仍有着较为明显的差距，在今后发展中，还应不断加强船舶制造精度管理研究力度，创新船舶制造过程中过程控制技术，使我国船舶制造精度和制造效率能够显著增加，以此促进我国船舶制造业快速发展[2]。

3 船舶制造精度管理要点分析

3.1 标准偏差预算

船舶制造的精度管理离不开尺寸链理论和数理统计，对于补偿量的控制是技术核心，健全精度保障体系和管理制度，完善精度检测方法和手段。在对各阶段进行精度分析时，需要对不同施工阶段的标准偏差进行测量，作为后期确定精度管理的参考。测算标准偏差的过程中，尽可能地收集原始测量数据，然后进行数理统计，实现对实测数据的分析，借助计算机数据系统和相关技术建造数据模型，运用直方图或BP神经网络，综合考虑号料、切割、加工、装配等因素带来的影响，对标准偏差进行精确的测算。准确地说，创博制造过程中测算的标准偏差内容有分段装配和加工的偏差，例如：平面分段组装部分的板列拼焊收缩量和施工偏差、数控切割中热变形偏差等。

3.2 补偿量的具体计算与分配

对于整个船舶制造企业来说，精度管理虽然是整个企业的发展关键，但是更为重要的还是在这个过程中对于补偿量的计算与分配工作，在船舶制造精度管理工作上决定管理工作是否精准的主要依据还是补偿量的计算与分配的合理。因为补偿量是设计重要的参照依据和标准，同时在具体的船舶制造工作中，船舶制造的补偿量计算与其分配的操作方法，是通过在计算中余量的替代作为指导的核心，从而通过这种手段实现利用补偿量的运用来进行船舶制造。但是，从目前的现状来看，从大量研究所得结果来看，在补偿量计算方面出现的一些不完整性，主要的来源还是所考虑因素的不完整以及在船舶制造企业技术层面的不稳定性，所以需要制定出一个相对比较稳定可靠的技术规则的规范，才能一定程度上弥补目前所存在的一些不足，同时实现在补偿量的统计之前，将所产生的漏洞补齐。

4 船舶制造过程控制技术

4.1 更新船舶制造测量技术

对于船舶行业而言，在船舶制造的整个过程当中过程控制的关键技术主要是船舶制造精度测量和船舶制造过程管理两个主要方面。所以要想保证在整个制造过程中实现对船舶制造质量控制的有效保障，就应该在制造的过程中通过采取积极有效的保障措施，把一些潜在的不良因素进行相应的化解和避免。伴随着我国市场经的高速发展，虽然我国在制造船舶上取得了较大的进步，但是与一些传统的船舶制造强国相比，还存在着一定的差距，主要的问题还是在船舶制造精度管理方面。所以，在这样的形势之下，我国在未来的发展道路上应该把工作的重心转移到大力提高我国船舶制造业的技术水平，但是实现这一目标的前提要做好建立健全船舶制造精度管理体系的工作，从而从根本上解决船舶生产的质量和企业本身的工作效率。所以，制造过程中就必须要有较为可靠的检测工具以及较高水平的质量测试，从而给造船精度提供一道较为有效的质量精度保障[3]。

4.2 船舶制造的过程控制

船舶制作精度的管控通常分为两类工作：主动控制和被动控制。其中，主动控制就是在造船过程中，对所有影响造船精度的因素进行仔细研究，为了确保造船精度，在发生精度损失前就采取了科学的办法控制造船精度。被动控制就是在船舶制作过程中，因为某些因素造成了预料之外的精度损失后，及时采取相应的应急办法确保造船精度的行为。造船精度管理其实是一个相对的概念，并不是确立后就一成不变，必须不断进行完善，所以，在造船过程中引入了柔性生产模式中的动态公差。在造船精度的控制过程中，每完成一道造船后续，需立即对相应工序的产品尺寸进行仔细的测量，同时参照相关工序精度标准进行比对，通过比对结果对控制系统进行修整和完善。直到某一道工序相关产品尺寸测量结果≤精度要求的尺寸时，即表示其制作结果符合精度要求，可以计算下一道工序的补偿量，同时将计算结果输入的数据控中。如果某一到工序相关产品的尺寸的测量结果＞精度要求的尺寸，即表示制作结果不合符精度要求，必须对尺寸偏差进行合理的调整，完成调整后重新计算该工序的补偿量，直到测量结果达到精度要求后方可开展下一道工序的工作。

如果船厂精度管控技术不够成熟，可采用分段预修整工艺，首先确保所有工序的精度满足要求，进而保证整个制作过程满足相关病毒要求，其实就是为了解决封闭环精度问题，应用减少尺寸链组成环数目的措施，尺寸链组成环如图1所示，其中，A1、A2、A3表示不同的工序的尺寸链组成环，A0代表基本尺寸，△A1、△A2表示不同工序需要处理的尺寸链组成环。每一道工序完成后，采取有效的方法降低尺寸链中的△A1、△A2，旨在解决船舶制作过程中的精度问题。

在造船过程中该方法适用于精度不高以及补偿量不经精准确定的环境中。比如，某省新船重工公司精度管理技术的发展处于初始阶段，在应用分段制作前，所有工序还是有建造余量的产生，完成分段制作工序后，立即采用相关措施进行整修，具体方法为：凭借全站仪设备对完工分段的总尺寸、垂直度以及水平度进行仔细测量，将测量结果和模型值相互比对，为了保证船只工序零余量，偏差＞精度标准±5mm的尺寸需进行预修整。通过对造船成本数据进行统计发现，对比比较初级的精度管理技术，应用了该技术的船厂有以下变化：（1）钢材利用率提高了0．3%；（2）缩短了船台的使用周期；（3）船台校正时间缩减20%。因为以上优势，该造船企业预备在每一道造船工序中都应用尺寸预修整工艺，同时要求工人严格按要求操作，严格禁止任何偏差的出现，同时建立了造船动态精度控制系统，具体如图1所示，旨在提高企业生产效率的同时，进一步节约生产成本，使该企业在众多造船企业中，具有较好的竞争力。

图1 尺寸链组成环

就如今形势来看，我国要想提高船舶制造业在市场上的综合竞实力，提升企业的经济效益和船舶的建造质量，就必须加强船舶制造精度管理的力度，提高过程控制技术的水平，运用科学的测量方法和先进的建造工艺，为造船打下坚实有力的基础，实现现代化船舶制造业快速发展的目标。