船体建造精度控制

船体建造精度控制

1.背景知识：

船体的建造是按照设计的船体图纸，经过钢材预处理、切割加工、弯曲加工、装配和焊接等一系列工序的生产过程。钢材预处理后被加工成零件，再依次组装成部件、分段，接着在平台总组成总段，最后在船坞搭载合拢成主船体。船舶制造精度控制技术是以船体建造精度标准为基本准则,通过科学的管理方法与先进的工艺手段对船体建造进行全过程的尺寸精度分析和控制,以达到最大限度地减少现场修整工作量,提高生产效率。将精度控制技术应用于造船过程是现代造船模式的需要,也是实现精益造船的关键环节。与日本造船企业相比,国内船厂的制造设备水平远远领先于20世纪90年代的日本造船设备水平,但造船精度管理水平却远不及此时期日本造船的精度水平。究其原因,目前中国造船业的主要精力都集中在对现有订单的建造方面,而忽略了建造之外的其他问题。随着世界航运能力逐步趋于平衡,中国造船企业的目光势必要从“量”回归到“质”。同时,由于精度控制技术方面

与先进国家有较大的差距,尺寸控制达不到设计的要求而导致建造周期延长,建造质量低等,降低了中国造船企业的市场竞争能力。开展造船精度管理研究势在必行。船舶建造市场广阔但竞争激烈，中国造船相对日韩存在技术方面的劣势，特别是在船体精度控制方面差距较大。船体分段精度控制技术是精度造船的主要技术，在缩短造船周期、降低造船成本、提高造船质量等方面具有重大意义。

2.船体建造精度管理，就是以船体建造精度标准为基本准则，通过科学管理方法与先进的工艺技术手段，对船体建造进行全过程的尺寸精度分析与控制，以最大限度地减少现场修整工作量，提高工作效率，降低造船成本，保证产品质量。所谓精度管理，简单的说就是在船舶建造过程中用补偿量代替余量，逐步增加补偿量的使用范围，并控制船体结构位置精度。以最少的成本控制船体建造的主尺寸偏差、线形偏差和结构错位在标准范围内，保证船舶质量。精度管理是系统工程，关键是全面、全过程推行精度控制，核心是实施造船精度设计。造船精度控制技术中精度补偿就是在工件的基本尺寸上增加一个量值，这个量值称之谓补偿量。补偿量是为了弥补工件在船体建造过程

中由各种热输人所引起的基本尺寸的收缩，以及扭曲、上翘、下垂等变形引起的基本尺寸不足而加放的一种余量。补偿量与传统的工艺余量不同，补偿量取代工艺余量，并在各工艺阶段毋需进行二次号料切割和二次定位，即可保证零部件、分段尺寸，以及船体主尺度的尺寸精度需求。精度补偿可以达到最大限度地减少施工过程中的修整工作量，这对于提高造船生产效率和建造质量具有十分重要的作用。实施精度补偿，对船体建造全过程的尺寸精度分析和控制，不仅需要运用先进的工艺技术，而且需要进行严密的科学管理，其内容包括建立精度控制工作系统、编制精度控制计划、确立精度补偿量的加放原则、精度补偿量的加放方法、精度补偿的完善等。

2.1精度控制意义：

①能够保证船体的主尺寸和线形误差在允许范围内，保证船舶的载重量和航速，从而保护船东的利益；

②能够控制船体结构错位在允许范围内，保证船舶的强度和安全；③最大限度地减少装焊作业的现场修整工作量，提高劳动效率，降低人力成本；④提高船体分段下船坞的定位效率，缩短造船周期；⑤提高钢材利用率，降低材料成本；⑥能够减少结构修割，高空作业平地做，改善工作环境，保证生产工人的安全和

健康；⑦能减少修割和返修，降低能源消耗，能节约能源，减少环境污染；⑧能够控制接缝间隙在合理范围，有利于保证船舶焊接质量，从而保证船舶航行安全。

2.2精度控制国外现状

国外造船精度控制技术经历了三个发展阶段。

1）.分段上船台(船坞)前进行预修整，以满足分段大合拢装配的尺寸精度要求;

2）.平直分段进行建造全过程的尺寸精度控制，与曲面分段预修整尺寸精度控制相结合;

3）.对全船所有分段进行建造全过程的尺寸精度控制。目前，国外先进船厂都已达到了第二阶段水平，有些船厂已达到第三阶段水平。

<1>精度控制的基本模式

造船精度控制在日本、韩国和欧美等先进造船国家的各船厂都已形成一个基本模式，即各厂每年根据生产任务与产品的特点制订一个精度管理计划，其中包括基本方针、工作重点、各阶段精度控制的项目、控制的目标值、实际测t值、责任单位、工艺流程等内容。其中有的船厂设有精度品质管理委员会，负责该项工作，每月一次会议检查落实情况，分析对策、积累经验。有的船厂没有设专门委员会，但已纳人正常的生

产渠道，也是每月检查落实。第二层次是各车间按照厂精度管理计划和明确的责任分工，对要求控制的项目进行细化，并制订相关的推进计划与措施;同样每月召开各车间精度品质管理会议、检查落实、跟踪考核、分析存在问题提出改进措施。

<2>采用机械化、自动化.确保造精度

目前日本船厂已把重点放在机器人的开发应用和推广机械化、自动化以替代人工上。他们认为切割、加工、装配精度是实现精度造船的关键。为此国外先进船厂不惜巨资进行技术改造，购买各种设备、船体建造的机械化，自动化程度很高，同时也确保了建造的精度。日本船厂在工艺装备上还重视对一些小的工艺工装的改革与改进，大拼板配用电磁小油泵，一人操作，简捷实用，不用烧马，不用铁锲与榔头，对造化学品船等高附加值船尤显优越。又如装配型钢用的定位工夹具，省略了焊接、批磨与修补等工序，实现了分段制造不用风割.少动榔头，提高了工作效率，净化了环境。

<3>严格按工艺纪律操作

国外造船先进国家除了具有科学的精度管理和先进的机械化、自动化装备来提高精度以外，船厂都具有严格的工艺纪律，将影响建造精度的主要因素(人、

机、工艺、材料、环境等)作为重点对象.切实有效地控制起来，使它们处于被控制、被管理状态，尽量减少系统误差的产生，保证稳定的质量和精度.

3.造船精度管理的内容及实施步骤

一般程序可以归纳为精度控制阶段的划分、标准偏差的测算以及各控制阶段补偿量的确定三个步骤。

3.1 精度控制阶段的划分

船体建造是一个工序多，周期长的生产过程。因此，要实施精度控制，可以把船体建造全过程分解成若干个控制阶段，通过对各个阶段的有效控制，最终达到精度控制的目标。船体建造全过程精度控制的阶段划分应与船体建造的工艺阶段相对应，这对于精度控制来说，不仅是合理的，而且是有利的。船体建造工艺阶段通常划分为:号料、加工，部件制造，分段制造和船台装配四个阶段，精度控制也按这四个阶段分别实施。这四个控制阶段相互制约，前一个阶段是后一个阶段的控制基础，每一个阶段的有效控制都是精度控制的保证。

3.2 标准偏差的测算

测算船体建造各个阶段的标准偏差是制订精度控制计划的基础，也是确定各个阶段加放补偿量的重要依据。