船舶制造精度管理及過程控制技術探討

洪偉

摘 要：船舶制造業(yè)隨著國際貿易的頻繁和快速發(fā)展，呈現出非常重要的作用。它以其運輸成本低廉的優(yōu)勢進入到了國際貿易的視野，成為了一種極其普遍而有效的運輸方式。為了促進船舶制造業(yè)的快速發(fā)展，要關注船舶制造過程中的精度管理和過程控制技術，在科學的管理理念和先進的技術引領下，最大程度地減少船舶制造現場的返修量，應用一定的精度控制技術，有效地提升船舶制造產品的生產質量和效率。

關鍵詞：船舶制造 精度 管理 過程控制 技術

中圖分類號：TQ637 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（b）-0111-02

隨著現代科技的快速發(fā)展和推進，船舶制造業(yè)也獲得了突飛猛進的發(fā)展，然而，由于船舶制造歸屬于技術范疇，它的更新換代的速度極快，這就需要人們高度關注船舶制造過程中的精度管理和過程控制技術，運用科學先進的船舶制造理念和技術方法，提升和優(yōu)化我國船舶制造中不完善的地方，更好地推動我國船舶制造業(yè)的快速、高效發(fā)展。

1 我國船舶制造業(yè)發(fā)展現狀分析

我國船舶制造業(yè)起步較晚，在船舶制造方面的理念和技術都還處于薄弱的階段，缺乏高技能的船舶制造設計人才和管理人才，這就使我國的船舶制造更新較慢，無法跟上船舶制造業(yè)發(fā)展升級的腳步。之前，我國還只擁有制造簡單船舶的技術，如：油輪、散貨船、干貨船等，由于船舶制造需要投入較多的資金、人力和物力，而我國在缺乏先進技術作為支撐和依托的條件下，船舶制造行業(yè)步履艱難。為此，我國近年來加強與國際船舶制造先進國家的合作，投入較大的財力和精力，加強了對船舶制造的精度控制和管理，制造出了高技術、高附加值的船舶，正在由造船大國向造船強國轉變，造船的規(guī)模也在向巨型總段的建造模式發(fā)展，這就尤其突顯出船舶制造的精度管理和過程控制技術的應用價值和意義，它可以有效地縮短造船周期，提升船舶制造的整體質量，增強我國船舶制造業(yè)在國際上的競爭實力。

2 船舶制造精度管理與過程控制技術

船舶制造精度管理主要是指對船舶制造的精度控制，要以數理統(tǒng)計理論和尺寸鏈理論為依據，實現對船舶制造全程的尺寸精度分析和控制，同時它也是一個綜合性的過程管理，從船舶的下料直至船臺合攏的制造全過程，都要依照標準的生產工藝進行制造，改變對下料板材、型材預留的余量，通過精準的計算得出補償量，準確地對船舶制造過程中的零件、部件和分段，實施精度控制，達到無余量下料、全船分段無余量上船臺合攏的效果。在我國的船舶制造精度管理過程中，重點要計算補償量并分配實現，還要注重對船舶加工制造中的管理和控制，制定船舶加工制造的精度標準等內容。

過程控制技術在船舶制造的過程中，是非常重要而關鍵的內容，它需要精準地測量船舶制造全程的數據，然而，當前我國的船舶過程控制中的精準控制還有待進一步提升，由于船舶制造中的精度測量與造船質量密切相聯，為此，要采用科學先進的動態(tài)過程控制的理念和技術，反復地測量船舶制造的尺寸，運用動態(tài)公差控制，最大程度上減少測量中的誤差。

3 船舶制造精度管理探討

在對船舶制造過程中的精度管理和過程控制之中，要依據數理統(tǒng)計理論和尺寸鏈理論，以補償量替代余量為核心理念和方法，實現對補償量的精準計算和控制。所謂補償量的概念是指工件基本尺寸多加放的量值，通常在船舶制造工藝過程中采用系統(tǒng)補償量的方式，防止船舶制造中的尺寸偏差。它與余量的優(yōu)勢區(qū)別在于：補償量可以在船舶制造各工藝階段中得以逐步的抵消；而余量則必須借助于預修整的方式也即切割的硬性方式，實現對尺寸的控制。由此可見，用補償量替代余量可以極大地減少船舶制造過程中的成本，提升制造效能。

（1）實現對標準偏差的測算。對船舶制造各階段的精度分析，需要測算不同施工階段的標準偏差，這是實施精度管理的前提條件。在實施標準偏差的測算過程中，首先要采集大量的實測數據，然后再運行數理統(tǒng)計理論和技術，實現對實測數據的統(tǒng)計和回歸分析，并利用計算機數據庫系統(tǒng)和相關技術，建構數據模型，運用直方圖、BP神經網絡，并綜合考慮切割、號料、加工裝配等因素的影響，實現對標準偏差的準確測算。具體來說，在船舶制造過程中的標準偏差的測算內容包括加工與分段裝配的偏差，如：數控切割熱變形偏差；平面分段組裝中板列拼焊收縮量與施工偏差等。

（2）補償量的分配。補償量要實現對船舶制造尺寸的精度補償，具有幾何和物理涵義，用以彌補船舶制造過程中所出現的變形、收縮等工件基本尺寸的不足和缺陷。在進行補償量的分配過程中，不進行二次劃線和切割，并與定型工件、補償量修正值反饋相對應。具體來說，船舶制造中的尺寸精度補償分配有兩種方式：①非系統(tǒng)補償量。這是針對船舶制造工藝過程中特定變形的工件尺寸的補償，如：氣割補償、焊接補償、船臺裝配反變形補償、火工矯正補償等。②系統(tǒng)補償量。其本質應當歸屬于幾何量補償，它是在工件的基本尺寸上增添額外量值，以滿足其對精度的要求，這個額外的量值即為補償量。系統(tǒng)補償可以包括有以下幾種：零件加工及裝配補償；部件裝配補償；組件裝配補償；分段裝配補償；總段裝配補償；船臺（塢）合攏補償等。

（3）補償量的計算。對于補償量的計算是運用概率法和極限法，進行計算，通過對零件的補償最終實現整體的補償。在進行補償量的計算時，要綜合考慮對工件變形的影響因素，并重點考慮焊接收縮變形因素。對于補償量的計算要與控制階段相對應，進行不同階段的分別計算，主要包括有：焊縫縱向焊接收縮計算；焊縫橫向焊接收縮計算；采用直接經驗估算法計算。

（4）補償量的修正。在船舶制造的精度管理過程中，要分析不滿足精度要求的補償量，對其加以修正，修正后的量值成為系統(tǒng)補償量的基準和依據，對其加以記錄和及時的信息反饋。

4 船舶建造過程控制分析

4.1 船舶制造精度測量技術

在船舶制造的過程中，為了實現對其精度的管理，需要考慮測量水平、檢測工具等因素，運用科學先進的精度測量技術，如：非接觸測量技術，這種先進的測量技術，是通過遠紅外技術實現對船舶焊點的非接觸測量，可以較好地實現對制造過程的精度控制。

4.2 船舶制造過程的控制

對于船舶制造過程中的控制，可以采用主動控制和被動控制這兩種控制方法，實現對船舶制造精度的控制。主動控制應用的前提條件是將影響船舶制造精度的各種因素清除掉，以避免這些因素對船舶制造精度的損失影響。被動控制的應用主要是對付突發(fā)的狀況，避免這些突發(fā)的狀況會影響船舶制造的精度。另外，還要加強對動態(tài)公差控制理論的研究，要將動態(tài)公差控制理念和技術引入到船舶制造的精度控制之中，更好地增強我國船舶制造的精度，使我國向造船強國轉變。

5 結語

綜上所述，船舶制造業(yè)要求精度極高，它需要科學的管理和先進制造技術的完美融合，對于船舶制造的精度管理和過程控制，是要重視并深入研究的課題，在對船舶制造的精度管理和過程控制過程中，要注重對船舶制造細節(jié)的把握，明晰船舶制造精度管理的內容，不斷提升船舶制造精度測量技術，促進我國船舶制造與國外造船業(yè)的交流，使我國的船舶制造符合規(guī)定的標準和要求。

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