现代造船模式下精度管理的新探索.doc

现代造船模式下精度管理的新探索柳良音,等:现代造船模式下精度管理的新探索现代造船模式下精度管理的新探索柳良音,刘建峰.,孙建志.,高飞.(1.江苏科技大学,江苏镇江212003;2.上海外高桥造船有限公司,上海200137)提要造船精度管理是为满足造船需要对整个设计和生产流程的自我控制.通过比较传统与现代造船模式下的精度管理,提出了基于流程控制的精度管理理念,介绍了先进精度管理方法,并建立了精度管理基准书的新模式.关键词精度管理流程控制精度基准中图分类号U67l文献标识码A1引言控制精度和质量是造船企业管理的一个重要组成部分.随着科学技术的迅猛发展,以及管理科学化,现代化的要求,精度管理在造船企业管理中的地位和作用越来越显得重要.有关精度管理的理论和方法的探索,也越来越丰富和深化.造船精度管理是实施现代造船模式的核心技术之一,是缩短建造周期,保证建造质量,降低造船成本等的技术保证.随着造船模式向壳,舾,涂一体化造船模式的转换,以及快速造船,成本造船,精益造船成为未来我国造船企业发展方向,船体建造精度管理显得越来越重要.国外许多先进船厂都已通过组织保证,数据积累,理论研究等手段建立起了完善有效的精度控制体系,国内许多船厂也都在朝此方向努力.2现代造船与传统造船两种理念对造船精度管理的不同认识船舶建造精度管理实质上是一门管理技术,通过建立合理的船体建造精度标准,采用科学的管理方法,辅之以改善设计与工艺,包括工装,设备改进,以及防止误差的各种对策,对造船进行全过程的尺寸精度分析与控制,以保证船体工件在各个工艺流程阶段内所规定的尺寸精度,最大限度地减少现场修整工作量.提高工作效率.随着船体加工精度的不断提高,船体装配,焊接的精度也随之提高,这样就可靠地保证了船体的建造质量.作者简介:柳良音(1984一),男,硕士研究生.精度管理的实质是科学管理与先进制造技术的互相结合.随着造船理念和造船技术,检测手段的发展和进步,精度的控制水平也不断地达到新的高度.随着现代造船规模的日益扩大,各种生产制造工艺的飞速发展,原材料及人力成本的迅速增长,加上国际海事组织(IMO)的船舶专用海水压载舱涂层标准(PSPC)的强制执行,造船精度管理成为关键保证.精度管理在现代造船模式下实施的难点.(1)现代造船实行分段造船后,由于船体结构焊接变形和水火矫正作业,船体制造和装配过程变形尚不能用计算的方法精确地予以预报.(2)船体尺度很大.最主要的是作为制造和测量的基准面(如平台,胎架)尺寸很大,很难得到满意可靠的依据.大尺寸的测量误差大,此外,大尺寸的部件和分段由于刚度不够,在运输搬放的过程中也往往会产生变形.(3)船体建造的过程中采用的测量工具精度普遍较低,量具的计量检查工作还未形成较严格的制度.(4)船舶产品是单件或小批量生产,因而搜集,整理和统计造船误差的数据较困难,而且造船生产过程较复杂,难于控制其工艺过程的稳定性,即使是通过数理统计的数据,有时也难以找到其问的规律.(5)船体建造过程大部分依赖手工操作,施工条件较差,因此产品的精度往往取决于工人的技术熟练程度.造船精度管理是转换造船模式,实现壳舾涂一体化的基础,只有精度管理的实施才能保证其他相关工法的应用.很多先进技术均建立在船舶制造精度管理技术的研究和应用基础上,只有船舶制造精度达到了一定水平,其他各项工艺的实施才能得以发展并在实船建造中应用.3现代造船精度管理的一些新探索对于现代化的造船业来说,精度管理的意思就造船技术2008年第6期(总第286期)是尺寸精度管理.精度管理从广义上可以分为主动和被动.主动管理是指在切割,加工,焊接等分段组立的全部过程中,事先进行一系列预防分段变形的措施,如改良设计,钢材厚度,分段切割,改善施工方法等.被动管理是指在组立,搭载过程中,利用全站仪(TotalStationInstrument)进行精度管理,对已经发生变形的分段进行控制,如受力变形,垂直度,精度管理基准,焊接顺序等.精度管理的目标是通过在造船过程中的被动管理,分析积累数据,反馈到生产设计,最终对整个造船流程实施主动管理.3.1工具工装工具,工装方面是我国国内船厂与日本,韩国先进船厂差距最大的地方,分段精度管理必须要有能保证装焊精度的工具和工装.精度检测工具方面,全站仪已经开始在国内船厂广泛运用.全站仪基于激光特性,通过光学系统给出基准直线,调整焦距,可以在不同距离获得测量对象的最佳光斑.全站仪虽然成本高,但是可以测量水平度,垂直度,固定角度和直线度,测量精度高,使用方便迅捷,比起传统的测量工具在性能上有很大优势.在现代先进造船企业精度管理过程中,现场测量已经将PDA(PersonalDigitalAssistant)与全站仪实时连接,在PDA上进行3维测量操作,快速精准,简单方便,极大地减少了人工误差以及工作量,如图1所示.PDA蓝牙(数据线)图1PDA与全站仪全站仪保证分段建造精度的工装有切割加工工装,焊接工装,胎架工装和吊运工装等.切割工装主要是用于仿行切割的模具,配合开孔模具可以快速开孔,质量又好.加工工装主要是零件弯曲加工的压头模具,钢板角度压制精确度高,速度快.焊接工装包括拼板压力架和平直分段流水线等,这些焊接工装可以有效减小分段的焊接变形.胎架工装根据建造分段类型主要分为水平胎架,管子活络胎架,典型分段胎架和专用固定胎架.平直分段一般在水平胎架上建造;艏艉和机舱曲形分段通常在管子活络胎架上建造;槽形分段使用典型分段胎架建造;线型复杂的特殊分段可以用专用固定胎架建造.这样分段建造精度才能得到保证,生产成本也容易控制.3.2软件在现代造船模式下,数字化造船已经广泛实施.各种造船专业软件为现代化总装造船提供了条件.造船精度管理也需要必要的软件工具的支持.这些软件工具主要指三类,一是实现船体分段建模和模拟制造的设计软件系统,例如现阶段国内造船界应用较多的Tribon设计软件系统,该系统能在设计阶段加放各种精度补偿量,并能提取模型,与实测数据进行对比分析;二是有限元计算软件,可以用于计算焊接结构变形,也可以应用于分析计算船体分段在吊运,搁置和冲砂的受力和变形,从而采取相应的加强措施,避免分段变形;三是分段精度数据的收集,分析和处理的软件系统,可以对采集到的数据进行分析,得出分段在各个加工阶段的变形数据,为改进精度补偿量的加放提供依据.其中,关于精度管理的专业测量,控制,分析的软件在国内刚开始研究和应用.在韩国船厂,通过开发和应用精度管理软件,大大促进了造船精度管理的水平.3.3精度管理基准精度管理的基准包括:补偿量标准,收缩公差标准,基准线标准,参考线标准,检查次序标准,部件加工和装配标准,信息传递和管理标准等.精度管理要通过一定的作业控制,使随机的作业误差服从一定的变化规律.因此,制定精度管理的作业标准书,并使作业符合作业标准的要求是精度管理人员的首要工作.由于精度管理的要求,需要改进作业的工艺和流程,这在精度管理活动中是经常发生的,但必须搞清这种改进对整个造船过程会有多大的量的影响,必须对任何作业的改动进行严格管理.图2为精度管理基准书的基本形式.所有精度管理的作业标准都应该落实到生产过程,作业组织,员工培训,控制监督方面.船厂还必须对每一个作业阶段提出精度管理工作要求,进行抽样检验,制作精度管理检查表,以便收集的信息能够用来进行实时的精度管理跟踪和分析.精度管理关键点和关键尺寸数据的采集必须做到非常准确,因此必须充分借助先进仪器和软件以达到要求.这些数据应该按照零部件加工,部件制柳良音,等:现代造船模式下精度管理的新探索一CORR.BHD使用专用的正板.根据GudePlece的间隙(宽/Leve)一场地划线施工CORR.根线/LowerStoolJoint作业(角度,高度,主要Point)一CORR.宽/长度维持±lmmSpace组装用HBeam维持:HooperBlock:上部一BUTTSIDE:直线度,直角度维持(3mm以内)图2精度管理基准作,构件转配,分段合拢和船体大合拢的次序进行分级管理,然后运用数理统计方法,进行误差的统计分析,来指导整个精度管理的过程.在这一管理过程中,借助先进数字化技术将大大提高效率和精准度.精度管理标准是根据船厂长期精度管理的经验总结出来的,代表一个船厂的精度管理水平,同时,图3精度管理的PDCA过程还要在实践中不断完善.图3显示了整个精度管理的循环过程,即PDCA过程(PlanDoCheckAction).3.4现代造船模式下精度管理的新理念现代造船精度管理实质上是企业行为,是为满足造船的需要而对整个生产流程的自我控制.世界上的一些先进造船企业已经形成以船厂每年的生产任务和产品特点来制订精度管理计划的模式.精度管理计划中包括基本方针,工作重点,各阶段的精度控制项目,以及控制的目标值,实际测量值,责任单位,工艺流程,基准线系统等内容.精度管理计划均已纳入船厂正常的生产管理渠道.控制内场加工的精度是船厂实施精度管理的关键.由于现代船厂多采用先进加工设备和计算机辅助生产设计,通过严格的管理,使内场加工精度得到很高水平,为外场装配提供了精度保证.精度管理要求把所有质量问题都消灭在源头,并实行全员质量管理.谁做谁检查,谁做谁负责修补缺陷.严格按标准一次作业合格,严禁将次品流人下一道工序,从而节约大量返修和人员成本.4结束语随着世界造船业竞争的日益加剧,我国造船业处于由造船大国向造船强国的发展时期,造船模式已经向巨型总段建造模式发展,相应的造船精度管理就显得至关重要.现代造船积累精度数据,形成完整和动态的精度数据库已经成为船厂的核心竞争力之一.如果要形成真实有效的精度数据必须应用本文所述的一套PDCA方法,采用精度软件系统,建立符合船厂实际生产流程的精度基准,在完整的精度管理体系下开展精度测量,分析和反馈,这些是现代造船模式下的必然要求.5参考文献1张明华.精益造船模式研究.北京:中同经济出版社,2005.2鲍彤,张华.船坞快速搭载的研究和实践.造船技术,2005,(4):213刘小凡.船舶建造巾一种先进的精度控制方法.船舶工业技术经济信息,l997,(6):164李沁溢.周外先进船体建造技术现状和发展趋向.造船技术,2007,(5):95王滔,刘增荣.关于船体建造精度管理及精度拼板工艺.造船技术,2003,(2):20