造船精度管理概述.ppt
现代造船精度管理的进展与实施,中国船舶行业协会建模专家组办公室,一、造船精度管理的发展历程二、造船精度管理体系结构、关联技术、理论基础三、国内研究动态、研究内容和初步成果四、现代造船精度管理的发展趋势,一、造船精度管理的发展历程,（一）国外发展概况 造船（船体建造）精度管理在国外经历下列发展历程：1、早在1940年起，人们开始把公差与配合的概念引入造船业，探索各个工序合理的公差；五十年代起根据公差要求在工件装配边加放一定的余量，装配时修割。2、50年代末，一是前苏联应用船体建造预修割技术，成功使用激光经纬仪进行分段预修割后上船台。二是日本应用质量管理技术，用统计技术控制船体零件的尺寸公差。60年代起造船界运用数理统计技术和尺寸链技术探索船体建造公差和合理分布问题。3、精度造船成熟于日本70年代造船业,通过生产实践积累经验，用经验数值或公式解决热变形的补偿量问题，货舱平直分段已做到无余量，曲型分段放余量。,4、精度造船完善于80年代日本石川岛播磨船厂，该厂应用电子计算机开发出补偿系统，已做到所有船体分段无余量制作。日本日立造船公司有明工厂在建造大型船舶时，已经做到从号料开始，在加工、分段建造、坞内合拢等方面均实现了以补偿量代替余量。5、从2001年，韩国三星巨济船厂开展巨型总段建造模式的研究，这对精度造船提出新的要求，韩国大宇造船厂已逐步开发出巨型总段的精度控制和激光三维定位测量技术。使2000-5000吨的巨型总段能够无余量下坞搭载，缩短船坞周期，降低造船成本。,（二）国内发展概况1、70年代初期，大连船厂与大连工学院实行厂校合作，率先从事船体建造精度管理的研究，并在24000吨级油轮的平行舯体分段上实现了预修整上船台装配的精度控制。2、1978年初开始国内兴起了一股研究和推行精度造船的热潮，大连、沪东、江南、上船、广船等纷纷成立课题组研究精度造船。期间，中国造船工程学会工艺、材料学术委员会两次组织学术交流，起到了进一步加力助推的作用。到1982年8家骨干造船企业取得了一定的成就，初步实现了货舱区分段精度造船，艏艉分段预修整后上船台。,3、1984年8月，中国船舶工业总公司技术部及时召开了船体建造精度管理工作会议，在总结以往经验教训的基础上，一致认为，应重新组织起来，研究推广这项先进技术。同年10月，正式成立了中国船舶工业总公司船体建造精度管理指导组，负责组织、推动、指导系统内各船厂开展船体建造精度管理工作，起到了重要作用。4、90年代至本世纪初，特别是近五年，骨干造船企业随着技术改造和科技进步，全面推进建立现代造船模式，初步实现了“一改、三化、两结合”的目标，不断围绕精度管理寻求新的突破。以外高桥船厂、大连船舶重工为代表的骨干造船企业在充分吸收借鉴国外先进的精度造船理念和方法的基础上，结合企业实际和典型产品实际形成了自主的造船精度管理核心技术和管理特色。尽管我国在精度造船方面取得了进展，但还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，且大多局限于尺寸精度的研究，与日、韩先进造船强国还有一定差距。,问题、难度、信心,造船精度管理在我国的研究推行，已经有了四十多年的历史，经历了一个曲折坎坷的发展过程，取得了螺旋式的发展，但并未取得系统突破。究其主要原因，其中制约该项技术发展的现代造船理念、精度设计思想手段方法、精度检测技术和工具手段、精度数据库管理和应用软件、特别是精度管理体制机制和队伍建设等的严重缺失和滞后是十分重要的原因。精度造船技术作为日韩造船业的核心技术，处于商业保密状态，中国造船业很难学到其精髓。国内较为系统研究还是在80年代后期由船舶总公司组织的。国内的造船精度管理目前仍属于船体建造精度管理阶段，还没有延伸到舾装件的制作和安装；而船体精度控制技术目前也仅限在船体中部平直货舱区域以补偿量代替余量，首尾机舱区域分段依然加余量制造。目前国内研究也限于主尺度控制的理论方面，对船体的线型和结构位置研究较少，对船体精度管理体系的研究方面也较少。,令人欣喜的是，经过多年的努力，两大集团公司和地方骨干造船企业的硬件设施和管理手段与日韩先进造船企业已经相差不大，关键是建造技术和管理技术上的差距较大。把造船精度管理作为实施精益管理的重要抓手和突破口，作为提升建造技术和管理技术的重要措施，作为提高企业核心竞争力的重要手段，作为应对造船新规范实施的重要办法，放在企业建模的突出和重要位置来抓已经形成共识。当前制约造船精度管理的软硬件条件已经有了很大改善和提高，只要奋起直追，就一定能够取得突破。,二、造船精度管理体系结构、关联 技术、理论基础简介,（一）造船精度管理体系 造船精度体系作为造船质量体系的一个子系统，精度管理体系也与质量管理体系类似，主要包括组织体系、精度标准、资源管理、精度控制、测量改进和信息技术等几个方面。,（二）船体建造精度管理的关联技术 船体建造精度管理是一门交叉学科，涉及到很多新工艺、新技术。关联的技术有软件技术、信息技术、设计技术、装配技术、焊接切割技术、成型矫正技术、测量技术等各个方面。,三 维 设 计 系 统无 线 网 络 技 术数 据 库 技 术结 构 工 艺 性分 总 段 划 分 技 术精 度 分 配 技 术排 板 套 料 技 术组 立 技 术搭 载 技 术焊 接 技 术切 割 技 术机 械 成 形 校 正 技 术火 工 成 形 校 正 技 术常 规 测 量 技 术激 光 测 量 技 术经 纬 仪 测 量 技 术,数字信息技术,设 计 技 术,装配搭载技术,焊接切割技术,成形矫正技术,测 量 技 术,船体建造精度管理关联技术,（三）精度管理的基础理论 船体建造精度管理是个系统问题，它的基本理论有系统工程理论、工业工程理论、控制论、PDCA质量循环理论、尺寸链理论、木桶理论和过程控制方法、数理统计方法和有限元分析方法等。技术核心是尺寸补偿量的加放，使之以补偿量取代余量。管理内容是健全精度保证体系、建立精度管理制度、完善精度检测手段与方法、提出精度控制目标、确定精度计划、制定预防尺寸偏差的工艺技术措施等。,精度管理的基本理论和基本方法,基础理论,基本方法,系统工程工业工程控制论PDCA质量循环理论尺寸链理论木桶理论,过程控制方法数理统计方法有限元分析方法,三、国内最新研究动态、研究内容 和初步成果,（一）研究动态（二）研究内容（三）技术突破（四）初步成果,（一）研究动态 1、从战略高度抓造船精度管理 随着造船企业建模工作的进一步深化，精度造船正在成为实现造船总装化、管理精细化、信息集成化的重要载体。骨干造船企业紧密跟踪国外先进造船企业最新动态，把造船精度管理作为提升企业核心竞争力的重要手段。伴随造船总量和规模的迅速扩大，中船集团公司把造船精度管理作为推进建立现代造船模式、实施精益造船的重要抓手和突破口，作为应对实施PSPC标准、提高钢材利用率、和劳动生产率的重要基础支撑来抓，并先后下发多个相关文件，指导和促进企业做好造船精度管理工作。国内骨干造船企业相继将造船精度管理作为重要课题来抓，既是应对当前金融危机、化解船市风险的重要举措，更是提升企业核心竞争力的长远战略行为。,中船集团公司加快推进造船精度管理的思路和办法是：首先抓统一企业领导班子思想、强力推行；二是抓精度管理的体制、机制、队伍建设；三是抓全员（含外包工）的宣贯、培训；四是抓指导文件的编制；五是抓精度软件的开发应用；六是抓评价指标体系建立与改进。并且明确由集团公司经济运行部和建模办牵头组织，目前正在规范有序地实施。,2、从系统角度抓造船精度管理 造船精度管理是一个企业建造水平和管理水平的集中体现，是一项系统工程，是全面、全员、全过程的管理，涉及造船设计、制造、管理的多个环节；既需要有先进的理念和技术为基础，又要有好的体制、机制和工作方法作为保证。越来越多的骨干造船企业从单纯抓建造技术为主向建造、管理关键共性技术过渡，向系统层面发展。越来越重视精度管理体系建设和技术、管理等基础建设，寻求真正意义上的突破。外高桥造船公司为了加强造船精度管理，2008年成立了精度管理部统筹造船精度管理，加强了体制、机制、队伍建设，初步形成了自己的一套精度管理体系、精度管理规定、精度管理流程、精度管理表格以及精度管理标准等，并在典型产品的精度管理方面取得了积极的成果，发挥了示范作用。,(二)研究内容 主要包括，造船精度管理的体系结构、关键技术和方法、精度管理的相关标准、精度管理的实施方法，以及精度管理的工具工装及软件等。具体内容包括：1、精度管理的组织体系研究 主要研究精度管理部的主要工作职责、组织结构、精度管理部中各科室的工作内容，以及研究以产品精度为合格标准的物量考核体制，并以此改进与劳务队的结算方式，增加竞争机制，并更切实地推行5S管理。2、船体建造精度基准书与精度标准编制 主要研究典型船型各阶段各工序的精度管理点，最终制定出适用于号船的精度管理基准书与精度标准。,3、精度测量表设计 主要研究典型船型按分段绘制的精度测量表，以确定零件、部件及分段的控制尺寸或控制点的理论值与实测值。4、模拟搭载研究 主要研究总段和船坞主船体精度控制基准、模拟搭载的工作程序、测量和分析等。5、补偿量和余量加放基准研究 主要通过对分段制造过程中及总组与搭载过程中的焊接收缩与变形量的测量与分析，编制出不同焊接方式、焊接规范及板厚下的补偿量与余量加放基准。6、划线基准书编制 编制适合提高精度管理水平的构件对合线设计基准书和划线基准书。,（三）技术突破：1、船体分段的三维测量与分析技术2、模拟搭载技术3、精细化精度管理技术4、全过程精度管理技术,现代造船精度研究的技术突破：,手工方式,PDA、CAD方式,专用系统方式,测量使用卷尺 1990年 手工计算 计算机数据表计算 日韩已淘汰 国内大部分船厂,19902009年 测量使用全站仪 坐标转换使用PDA 数据记录使用PDA 计算机数据表计算 简单的专用系统 无数据库支持 日韩普遍水平 国内先进船厂,精度管理的发展历程：,2009年后 测量使用全站仪 坐标转换使用PDA 数据记录使用PDA 专用的数据库支持 专用的精度管理系统 专门的统计分析功能 变形预测功能 下一代精度管理系统,1、船体分段的三维测量与分析技术,传统的分段精度测量表一般只测量外板型值，分段完工后的长度、宽度、高度、垂直度等项目。这种精度分析方法无法关注分段的建造细节，不能全面地分析分段的完工精度，测量数据也不能用于后续的总组与搭载。,船体分段的三维测量与分析技术,目前较先进的分段测量方式是使用全站仪和PDA，测量分段上所有精度关注点的空间坐标值，然后根据测量的结果，计算出各点的偏差值、分段的长度、角度、平面度、平行度、垂直度等项目上，对分段进行按基准线对齐、按端线对齐、按平面对齐、扭曲分析等各种精度分析，并且测量结果可应用到后续的总组与搭载中。,船体分段的三维测量与分析技术,基于良好的三维操作环境，完成分段精度管理任务，导入模型、定义测量点、测量项目、生成分段测量任务、测量数据导入并自动数据对中、报表设计与分析。,2、模拟搭载技术,船舶在建造过程中，从加工到船坞每个阶段不可避免的产生误差，而误差只有在船坞搭载时显现最为明显。模拟搭载就是预先了解要搭载上的总段精度偏差值及船坞(船台)内基准分段的精度偏差值，在电脑中进行模拟演示并分析得出有效的修正方案，在平台上进行切割修正实现吊装过程在确保精度情况下一次定位。,模拟搭载的总体流程(1)数据测量采集 掌上电脑(PDA)与全站仪连接进行搭载分段测量，基准分段测量。(2)设计模型 因为模拟搭载要依靠设计模型为基础，要先从TRIBON中调出相应的设计数据。在TRIBON模型中生添加管理点。(3)单位分段 测量采集的数据与模型设计数据连接生成偏差值，掌握搭载、基准分段的精度现况。(4)模拟搭载 将搭载模拟生产的偏差值与基准分段生成的偏差值连接。在模型生成中重叠和间隙的偏差值。(5)精度校对表格 在模型生成中重叠和偏差值打印出来，根据精度校队表格现场施工作业。,2、模拟搭载技术,3、精细化精度管理技术,精细化精度管理，是指在每型船的生产设计与建造之前，就制订出该船的精度控制基准书。精度控制基准书是按分段类型和区域编制的目标产品在零件加工、组立、总组、搭载各阶段的精度控制要点与具体措施，它是生产设计、建造工艺、现场精度管理等各方面的基准文件之一。,4、全过程精度管理技术,船体建造的全过程精度管理是指从设计、原材料板的切割、加工、部件装配、分段制造，吊运、总组、搭载、切割机精度、胎架精度、余量补偿量加放、反变形加放、精度管理数据库系统、数据统计与分析、变形预测等影响船体建造精度的各环节予以管理的技术。由于船体建造精度影响因素多，涉及范围广，因而，必须综合利用先进的数据库技术、CAD技术、网络技术、各种船舶设计软件的接口技术、有限元计算技术等各种现代技术与手段，来实现全过程精度管理。,在全过程精度管理方面，船舶工艺研究所数字化造船国家工程实验室已与上海船厂、上海交通大学、江苏科技大学等单位合作，即将完成一套基于数据库和CAD技术的船体建造全流程精度管理系统，其主要功能包括与各设计软件的数据接口、精度管理图和精度管理表绘制、精度数据统计分析、结构变形预测、通用精度管理等。,（四）初步成果以中船集团公司为例，已经形成以下初步成果:1、编制造船精度管理指导文件，作为指导和促进骨干造船企业实施精度管理程序性文件。2、开发造船精度管理应用软件，以数据库和软件系统为基础，实现快捷、准确、可视化的信息集成化管理。3、编制造船精度管理评价要求，从定性和定量的角度对实施效果做出分析、评价，进一步有针对性的加以改进。,指导文件的主要章节1 范围2 术语和定义3 造船精度管理体系4 船体建造精度管理的关联技术5 船体结构的尺寸基准5.1 主船体的尺寸基准5.2 船体零部件的尺寸基准5.3 船体分段的尺寸基准5.4 搭载的尺寸基准6 精度标准,6.1 标准的分类6.2 精度标准的作用6.2.1 精度管理的基础文件6.2.2 精度设计的依据6.2.3 工艺装备选型的技术依据6.2.4 考核船体建造质量的基本准则6.3 标准的制订6.3.1 标准制订原则6.3.2 标准制订的依据6.3.3 标准的修订6.4 以产品精度为合格标准的物量考核体系,6.4.1 各区域精度考核项目及评分方法6.4.2 各精度考核项目的评分基准6.5 补偿量及余量加放基准书6.6 基准线设计基准书6.6.1 基准线的概述6.6.2 船体主要区域基准线施工位置6.6.3 基准线设置6.6.4 基准线施工流程6.6.5 基准线运用示例基准线通用事项6.6.7 船坞定位及基准线运用6.7 划线基准书6.7.1 平面分段划线施工流程,6.7.2 曲面分段划线流程7.模拟搭载设计与施工工艺7.1 模拟搭载的总体流程7.2 模拟搭载评定标准7.3 模拟搭载基准7.4 模拟搭载管理要点7.5 船体精度控制的实施8 设备、工具、工装和软件9 检测技术9.1 检测工具的分类和简介9.2 检测工具的使用注意事项9.3 检测技术的应用9.4 全站仪检测和应用,中船集团公司建模推进办,中船集团公司造船精度管理工作阶段性评价要求,中船集团公司精度管理工作阶段评价表（表1、表2）表1,四、现代造船精度管理的发展趋势,造船精度管理是精益造船的主要技术，在缩短造船周期、降低造船成本、提高造船质量、应对PSPC标准、提高钢材利用率和劳动生产效率等方面具有重大意义。目前世界的船体建造精度管理技术发展很快，有以下几个方面的发展趋势：,1、船体零件加工设备向数控化、自动化趋势发展，船体零件的加工精度越来越高，对船体精度管理和控制相应更加有利。如，数控卷板机、数控切割机和数控水火弯板机的出现，使零件的加工精度更加适应严格的精度造船要求。2、从部分加放精度补偿量向全船全部用精度补偿量取代余量（零件冷热加工的余量不算）的方向发展。日本有的船厂已经做到这个精度管理水平，相信我国造船精度管理水平也将朝这个方向发展。在船体设计建模阶段就根据精度补偿量标准做好船体零件的数字放样，最大限度地减少现场修割的工作量，提高工作效率。,3、船体建造精度检测技术发展很快，韩国的造船企业基本已采用全站仪配合计算机数据处理软件技术进行船体建造过程中的精度检测和数据处理。这种造船精度测量方法也是造船精度管理的发展方向。4、造船精度专用工装和工具的研究发展也是船体建造精度管理的发展趋势，如分段总段胎架工装、搭载支撑定位工装等都能有效提高船体建造精度水平。,5、船体建造精度管理技术将来必然包 括舾装件的制作和安装精度控制技术。如铁舾件的安装位置精度、管子的制作安装精度和设备的安装精度等方面都将纳入造船精度管理的范围。这对提高船舶分段预舾装率有重大的意义。,6、随着世界造船竞争日益加剧，造船模式将向巨型总段建造、平地造船法和造船总流水线方式发展，相应的船体精度控制技术也将不断发展、提高。船体建造精度管理将以控制巨型总段的精度为主要内容，总段精度控制要求也将越来越高，相应的检测方法、工装工具、运输方式和船舶下水方式也将有革命性的发展。,结束语:,造船精度管理技术的发展和体系的有效运作需要致力于造船精度的人员不断深入研究和努力实践。我们现在正处在一个全面推进造船精度管理的绝好时机，并拥有十分有利的条件：1、总装化造船的主流程已经得到优化；2、三维设计系统软件更趋成熟；3、测量技术、测量手段（工具和工装）越来越先进；4、精度管理系统软件和数据库技术越趋熟；5、全员的精度管理意识正在逐步提高；6、造船精度管理体系的研究越趋系统化。只要下定决心，强力推进，就一定会结出造船精度管理的丰硕成果。,谢 谢！,
