船舶制造精度管理及过程控制技术探讨 曾晓辉

发表时间:2019/1/9   来源:《防护工程》2018年第29期   作者:曾晓辉
[导读] 船舶制造精度管理及过程控制技术研究,对于船舶制造行业来说都是十分重要的

舟山中远海运重工有限公司  舟山市普陀区  316131
        摘要:船舶制造精度管理及过程控制技术研究,对于船舶制造行业来说都是十分重要的。本文通过分析现阶段船舶制造过程中的精度管理及过程控制技术,找出船舶制造过程中精度管理以及过程控制中的难点以及容易出现错误的地方,从而进一步提出解决预控方案,更好的控制精度以及每一个施工过程,制造出符合标准的船,促进船舶行业的更好的发展。
        关键词:船舶制造;精度;管理;过程控制;技术
       
       
        引言
        船舶制造业随着国际贸易的频繁和快速发展,呈现出非常重要的作用。它以其运输成本低廉的优势进入到了国际贸易的视野,成为了一种极其普遍而有效的运输方式。为了促进船舶制造业的快速发展,要关注船舶制造过程中的精度管理和过程控制技术,在科学的管理理念和先进的技术引领下,最大程度地减少船舶制造现场的返修量,应用一定的精度控制技术,有效地提升船舶制造产品的生产质量和效率。
        1船舶制造发展现状
        船舶就技术层面而言,现代船舶制造技术发展极为迅速,各项新型技术诞生速度极快,整体发展势头较为理想。国内船舶制造行业一直在不断改革,并加大对制造技术的研究力度,但由于整体社会经济发展速度较为迟缓,致使制造技术发展也遇到了不小的挑战,技术发展进入到了一段时间的瓶颈期。随着近几年国内经济水平的不断提升,加之国内外制造行业的频繁交流与合作,使得船舶制造业逐渐打破了发展瓶颈,新型技术与理论不断诞生,船舶制造进入到了全新的阶段,各项技术发展成果极为理想,高附加值以及高技术水平的船舶数量不断增加,在国际舞台中的地位也在不断提升。
        2精度管理的内涵
        船舶制造本身是一项复杂而专业的工作,而精度在作业的过程中又是难以掌控的一项指标,作业精度得不到保障,船舶质量就无法得到保障。精度管理指的是在作业过程中将余量用补偿量来替代,通过补偿量范围逐渐增大,实现对船体结构位置精度控制。通过精细化管理,确保数据精准性与严密性,加强补偿量分配与计算工作,对关键数据予以重点关注,避免可能出现的误差。测量所获得的数据将会对补偿量分配与计算工作造成一定影响,数据准确性得保障后,整体工作质量才能够得到保障。数据获得只是最基础的工作,立足于数据基础还需要构建相关模型,利用模型对数据进行分析,从而完成计算工作。之后利用反推法将补偿量分配到不同环节,并且在利用该方法时候要依据一定的顺序。精度管理工作中,不只是对过程进行精细化管理,同时还要关注补偿分配技术,加强工艺研究与创新,对误差进行严格而有效控制,在精度管理工作效果提升的同时,促使船舶质量提升。
        3船舶设计与制造阶段划分
        3.1立项/可研
        主要工作为配合船东进行立项申请和可行性分析。可研报告包括的内容一般包括必要性分析、技术方案、工程概算、建设管理方案、效益分析、节能环保评估等内容。
        3.2投标设计/方案设计
        根据船东招标要求,完成设计方案。深度可以控制,但一般力求方案有优势有吸引招标方的亮点,投标价格合理。
        3.3初步设计
        主要工作内容包含:确定主尺度、排水量、航速、油水装载等主要技术参数;如是新船型开发,则需要开展船模试验,对快速性、耐波性等性能进行预报;规划全船总体布局,分层分舱及造型外观;确定作业的流程及布置,确保方案合理可行;确定推进系统配置,提供若干重要设备选型参考供客户选择;完成电力负荷计算,确定电站的配置,明确全船配电的方案;确定通导系统初步的配置方案;完成总体技术规格书和设备材料明细表,供后续招标用;完成工程概算。
        3.4详细设计
        对设计方案的细节进行细化,完成图样设计和计算书编制,细化优化总布置图,完成图样和技术文件,包括船体分段结构图、舱室布置图等,从而指导船厂开展后期建造工作。
        4船舶制造精度管理探讨
        在对船舶制造过程中的精度管理和过程控制之中,要依据数理统计理论和尺寸链理论,以补偿量替代余量为核心理念和方法,实现对补偿量的精准计算和控制。所谓补偿量的概念是指工件基本尺寸多加放的量值,通常在船舶制造工艺过程中采用系统补偿量的方式,防止船舶制造中的尺寸偏差。它与余量的优势区别在于:补偿量可以在船舶制造各工艺阶段中得以逐步的抵消;而余量则必须借助于预修整的方式也即切割的硬性方式,实现对尺寸的控制。由此可见,用补偿量替代余量可以极大地减少船舶制造过程中的成本,提升制造效能。
        4.1实现对标准偏差的测算。
        对船舶制造各阶段的精度分析,需要测算不同施工阶段的标准偏差,这是实施精度管理的前提条件。在实施标准偏差的测算过程中,首先要采集大量的实测数据,然后再运行数理统计理论和技术,实现对实测数据的统计和回归分析,并利用计算机数据库系统和相关技术,建构数据模型,运用直方图、BP神经网络,并综合考虑切割、号料、加工装配等因素的影响,实现对标准偏差的准确测算。具体来说,在船舶制造过程中的标准偏差的测算内容包括加工与分段装配的偏差,如:数控切割热变形偏差;平面分段组装中板列拼焊收缩量与施工偏差等。
        4.2补偿量的分配。
        补偿量要实現对船舶制造尺寸的精度补偿,具有几何和物理涵义,用以弥补船舶制造过程中所出现的变形、收缩等工件基本尺寸的不足和缺陷。在进行补偿量的分配过程中,不进行二次划线和切割,并与定型工件、补偿量修正值反馈相对应。具体来说,船舶制造中的尺寸精度补偿分配有两种方式:①非系统补偿量。这是针对船舶制造工艺过程中特定变形的工件尺寸的补偿,如:气割补偿、焊接补偿、船台装配反变形补偿、火工矫正补偿等。②系统补偿量。


其本质应当归属于几何量补偿,它是在工件的基本尺寸上增添额外量值,以满足其对精度的要求,这个额外的量值即为补偿量。系统补偿可以包括有以下几种:零件加工及装配补偿;部件装配补偿;组件装配补偿;分段装配补偿;总段装配补偿;船台(坞)合拢补偿等。
        4.3补偿量的计算。
        对于补偿量的计算是运用概率法和极限法,进行计算,通过对零件的补偿最终实现整体的补偿。在进行补偿量的计算时,要综合考虑对工件变形的影响因素,并重点考虑焊接收缩变形因素。对于补偿量的计算要与控制阶段相对应,进行不同阶段的分别计算,主要包括有:焊缝纵向焊接收缩计算;焊缝横向焊接收缩计算;采用直接经验估算法计算。
        4.4补偿量的修正。
        在船舶制造的精度管理过程中,要分析不满足精度要求的补偿量,对其加以修正,修正后的量值成为系统补偿量的基准和依据,对其加以记录和及时的信息反馈。
        4.5设置对合线。
        分段建造精度与船体生产作业量有直接关系,在传统船体设计生产过程中,零部件环节、分段环节、总段建造等各个环节都应设计工艺余量,在具体装配过程中,应及时修正零部件,将多余的工艺余量切除后方可进行船体组装工作。而修正偏差则需要进行测量、划线、矫正等多个环节的操作,这就会消耗大量的原材料以及人工。例如,在拼板的过程中,为了更好地保障对角线的精确度,必须在板的长度以及宽度上加放余量,设计好构件线之后方可进行二次切割。
        4.6胎架。
        胎架是整个船体设计生产的基础,也是精度控制的基础。在胎架设计过程中,一定要保障模板制造尺寸的精准性、线型的光顺吻合以及整体尺寸的恰当,与此同时,还需要保持整体四角水平以及连接刚性。目前来说,活络胎架是应用广泛的胎架类型,应加强每两个活络胎架横向与纵向的连接,从而更好地满足船体装配需求,预防分段变形与偏差。与此同时,在船体装配过程中,应保证胎架与板紧密连接,尽可能保证线型的光顺与平整,通过多方面努力使分段制作质量达到规定要求。
        5船舶建造过程控制
        5.1船舶制造精度检测
        现代测量技术的不断发展,使得测量方式变得更加智能、高效,开始从通过接触式测量方式,转变成为了非接触式测量方式,能够远距离对制造过程精准度进行控制,确保焊接收缩量可以得到随时检测,能够对各项数据进行准确获取。随着现代化测量工具与技术的不断发展,现阶段检测人员可以通过激光经纬仪对整体补偿量进行测量,并可以运用全站仪对施工过程进行管控,能够为过程控制质量提供可靠的技术保证。
        5.2制定控制与被动控制的具体情况
        精度控制通常分为主动控制和被动控制这两种情况。所谓主动控制,就是分析研究船舶精度管理和过程控制技术,采取有效的应对问题的措施,不过前提条件是必须在各种影响因素出现并没造成具体影响的情况下。被动控制是指在具体影响已经发生的情况下,对不可抗性的事故进行防范工作,做到防微杜渐,未雨绸缪。造船精度动态控制过程中的基本工序包括测量工序产品的尺寸、比较本工序的参考精度这两种。如果某一工序中测量的尺寸结果达到了规定的精度标准,符合了使用的要求,那么就可以进行下一道工序,进行补偿量计算。这期间可以使用电子检测的方法,整理并输入本工序的补偿量结果,在输入时,要确保数据的准确性。现如今的船舶制造企业仍存在对精度控制和管理流程不熟悉的情况,对此,企业可以采取减少尺寸链接组成的方法,建立健全船舶制造的基本管理机制,控制制造成本,提高企业经济效益和竞争实力。
        5.3制定科学合理的精度标准
        所谓船舶制造中精度的管理,就是通过制定科学的精度标准,运用积累的丰富经验,考虑外界因素的影响,形成一系列的后续保障。由于市场经济不是一成不变的,因此在制定造船精度标准时必须考虑当前的经济性因素,也就是市场经济上下波动的幅度,如果船舶建造商降低了某道工序的精度,那么下道工序的修整成本也会随之增加。由此看来,只有选择合理的精度等级,制定相应的管理标准,才能在市场无论怎样变化的情况下,都能做到以不变应万变。此外,因为船舶制造企业具有特殊性的特点,所以导致我国造船业在历史因素的影响下,其精度控制成为了一个亟待解决的难题,并长期阻碍着船舶建造质量的提升和船舶制造业的进步。为此,我国船舶制造业一定要从长远的发展角度出发,让船舶精度管理和过程控制技术的研究代替人工经验的补偿量建模系统研究,我国才能获得最高水平的成果,让船工业迅速崛起。
        5.4完善过程控制
        整體船舶制造控制主要分为被动控制以及主动控制两种,其中被动控制是在船舶制造过程中发生相应问题后,对其进行解决的控制方式,问题往往处于不可预期类型问题,要通过应急应对方式,完成相应的精度任务;而主动控制则是会在问题发生之前,对制造过程中可能出现的各项问题进行预估,并制定出相应的应对措施,以降低制造问题发生概率。由于船舶制造中金属零件加工过程控制需要持续性进行完善,属于动态化管控模式,所以在没想工序完成之后,要及时对其展开测量,要对偏差进行合理控制,并要在精度达到相应标准之后,再进行下一项工序的开展。
        6结束语
        目前,我国船舶制造企业要在市场竞争中提升综合实力,提高经济效益与产品质量,首先要认清船舶制造精度控制管理内容和步骤实行,在制造过程采用先进的测量手段和技术,为造船打好坚实的基础,也是适应现代造船模式的需要。
        参考文献:
        [1]陈学.船舶制造精度管理及过程控制技术探讨[J].科技与企业,2018(7).
        [2]谢志洋,杨文,刘立光.船舶船体生产设计精度控制技术探讨[J].中国科技博览,2017(25).
        [3]韦汉群,吴静波.在生产实践中探索造船精度管理[J].广东造船,2018(4):80-83.
        [4]范克惠.精度管理的理念和实践[J].无线互联科技,2018(2):9-12.
        [5]李成垒,李磊.船舶制造精度管理及过程控制技术研究[J].科技与企业,2018(8):9.
       

投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: