提高船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量的應(yīng)用研究

匡 倩

（舟山中遠(yuǎn)海運重工有限公司，舟山316131）

1 前言

隨著我國造船業(yè)迅猛發(fā)展，造船生產(chǎn)設(shè)計技術(shù)也快速發(fā)展，特別是造船生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量、精度、管理等的改進(jìn)與創(chuàng)新，對提高設(shè)計質(zhì)量、控制設(shè)計差錯率、降低造船成本具有重大意義。本文從實踐出發(fā)，闡明了船體生產(chǎn)設(shè)計中存在的質(zhì)量問題，吸收和借鑒船廠以往的設(shè)計經(jīng)驗，促進(jìn)和提高了本廠船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量。

2 船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量控制

2.1 船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量現(xiàn)狀

船體生產(chǎn)設(shè)計的質(zhì)量直接影響后續(xù)的生產(chǎn)質(zhì)量和進(jìn)度，因此對船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量的應(yīng)用研究至關(guān)重要。由于造船生產(chǎn)設(shè)計關(guān)系到多個專業(yè)和部門，一份圖紙需要多個各專業(yè)和部門進(jìn)行確認(rèn)會簽，如一份船體分段工作圖，就需要提供必要的結(jié)構(gòu)圖紙、裝配圖紙、工藝圖紙、舾裝托盤表等，這些圖紙不僅要對應(yīng)分段在車間生產(chǎn)，還要對應(yīng)總組及搭載階段，現(xiàn)場使用時需要對這些圖紙信息進(jìn)行甄別，加大了對工人技能水平的要求；同時，大部分工廠推行殼舾涂一體化來提高生產(chǎn)效率，分段車間生產(chǎn)能力和布局需要設(shè)計人員分辨每個零件的流向，并在圖紙中表達(dá)出來，這無疑又是對生產(chǎn)設(shè)計人員的一大考驗。

2.2 船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量控制

船體生產(chǎn)設(shè)計是船舶在圖紙上的一次模擬預(yù)生產(chǎn)，是集設(shè)計、工藝、生產(chǎn)、管理為一體的工作，其設(shè)計質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到生產(chǎn)能否順利進(jìn)行。因此，船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量控制也是生產(chǎn)管理的質(zhì)量控制，生產(chǎn)設(shè)計開始前的準(zhǔn)備策劃工作（包括建造方針、出圖計劃、物資到貨、車間生產(chǎn)能力等）顯得尤為重要；船體生產(chǎn)設(shè)計的質(zhì)量控制重點，體現(xiàn)在對生產(chǎn)設(shè)計過程的控制，要考慮建造過程的實際狀況以及專業(yè)間的相互影響，設(shè)計人員需具有較高的專業(yè)水平和一定的現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗，因此提高設(shè)計人員的素養(yǎng)是船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量過程控制的要點。

2.3 船體生產(chǎn)設(shè)計精度控制

對于船體建造這樣的系統(tǒng)工程，偏差也無處不在：板材、型材、管材等方面，存在著尺寸偏差；每道工位存在偏差，在工位與工位之間也存在著偏差。這些偏差的控制，都要在生產(chǎn)設(shè)計階段建模完成，用圖紙來控制各工位的準(zhǔn)確率，因此分析偏差的種類及規(guī)律，是制定合理精度標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。

船體生產(chǎn)設(shè)計不僅要保證造什么樣的船，還要保證怎么造好船，因此船體生產(chǎn)設(shè)計的精度控制是船舶生產(chǎn)設(shè)計的重點和難點。船舶生產(chǎn)設(shè)計精度控制的重要性在于：在船舶設(shè)計階段，用補償量和余量等手段，將零件的精度控制在最小的線性誤差范圍內(nèi)，保證零件的準(zhǔn)確性，確保船舶建成后達(dá)到要求的性能，有利于在提高工作效率和提高鋼材利用率的同時，有效降低造船成本；保證船舶的焊接質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到保證船舶的安全。

3 船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量管理

3.1 船體生產(chǎn)設(shè)計的內(nèi)容

船體生產(chǎn)設(shè)計的依據(jù)是詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖、分段劃分圖、節(jié)點圖冊、總布置圖、理論線圖、余量布置圖、分段DAP組立順序裝配圖、坡口布置圖等，這些圖紙在生產(chǎn)設(shè)計階段有著不同且不可替代的作用。

詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖是船體生產(chǎn)設(shè)計出圖的基礎(chǔ)，提供結(jié)構(gòu)尺寸、結(jié)構(gòu)規(guī)格、結(jié)構(gòu)形式；理論線圖提供分段板厚朝向；節(jié)點圖冊提供細(xì)節(jié)的描述和定義；分段劃分圖顯示每個分段的范圍，是指導(dǎo)性的總體圖紙；分段組立順序DAP裝配圖是船廠按照車間的布置及車間生產(chǎn)能力確定的分段裝配順序，對生產(chǎn)設(shè)計至關(guān)重要（見圖1）。

圖1 某船110分段DAP組立順序裝配圖

船體生產(chǎn)設(shè)計的第一步是建模，目前國內(nèi)各船廠大多采用TRIBON或Aveva Marine軟件等。建模越準(zhǔn)確、完善，后續(xù)生產(chǎn)設(shè)計出圖越有優(yōu)勢；第二步是出船體分段結(jié)構(gòu)圖紙，包括分段工作圖、分段數(shù)控切割圖、分段型材切割圖、分段零件加工圖、分段零件明細(xì)表、分段吊裝圖、分段舾裝托盤圖表、分段涂裝圖冊等，這些圖紙是相互關(guān)聯(lián)的，既環(huán)環(huán)相扣也環(huán)環(huán)相克，只有弄清楚其中的關(guān)聯(lián)，才能使生產(chǎn)設(shè)計更清晰明了。

3.2 船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量管理的內(nèi)容

船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量管理，體現(xiàn)在生產(chǎn)設(shè)計過程的管理，涉及船舶建造的方方面面。從全面質(zhì)量管理要素來說，影響船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量的五個因素為：

（1）人—從事生產(chǎn)設(shè)計及圖紙校對的人員；

（2）機—設(shè)備、相關(guān)軟件的應(yīng)用；

（3）料—原材料（包括鋼板、型材、管材等）；

（4）法—生產(chǎn)設(shè)計所使用的方法標(biāo)準(zhǔn)；

（5）環(huán)—生產(chǎn)環(huán)境。

我廠在進(jìn)行63.6k BC散貨船生產(chǎn)設(shè)計過程中，為了確保把該項目做成精品項目，首先必須做好生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量管理工作。生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量控制管理文件，主要有：三級校審制度、相互校對制度、模型評審制度等。同時設(shè)計人員根據(jù)典型設(shè)計案例分析手冊、設(shè)計錯誤記錄表、設(shè)計質(zhì)量錯誤匯總表等，提高自己的設(shè)計水平，把設(shè)計差錯率降低到最低水平。

4 船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量提升策略

4.1 人的管理提升—技能，定崗

在船舶建造過程中出現(xiàn)的修改，大多數(shù)是生產(chǎn)設(shè)計造成的，這說明對設(shè)計人員的管理很重要：

（1）提高技能，加強設(shè)計人員的船舶理論知識、軟件使用技能，并強化船舶建造新規(guī)范、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用培訓(xùn)；

（2）明確各級設(shè)計人員職責(zé)，進(jìn)行定崗定位；

（3）做好典型分段的模型評審，對典型問題和共性問題進(jìn)行宣貫，確保每位參與船體生產(chǎn)設(shè)計的人員都清楚明了。

通過實施以上幾方面的工作，達(dá)到不斷地提高船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量，降低設(shè)計差錯率。

4.2 機的管理提升—船體生產(chǎn)設(shè)計自動化

船體生產(chǎn)設(shè)計所需的設(shè)計軟件（TRIBON、Aveva Marine、FASTCAM等）及設(shè)備種類較多，軟件是提升生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。目前我國造船業(yè)主要采用的是TRIBON和Aveva Marine軟件，使用這些專用軟件完成船體、船機和船電專業(yè)的建模，并對各專業(yè)進(jìn)行模型疊加，然后再進(jìn)行模型評審驗收，提高船舶生產(chǎn)設(shè)計的質(zhì)量。這個目標(biāo)的達(dá)成，一方面靠設(shè)計人員的水平，另一方面就是設(shè)備的自動化程度。

在船體自動化生產(chǎn)中，設(shè)計者必須結(jié)合以往的經(jīng)驗和現(xiàn)有的技術(shù)條件來研究其機理，結(jié)合生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)、圖紙、施工和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、結(jié)果和數(shù)據(jù)的管理，將設(shè)計、制造與整個過程聯(lián)系起來，使船體生產(chǎn)設(shè)計模型清晰，有效地實現(xiàn)船舶生產(chǎn)設(shè)計資源的配置和優(yōu)化。

我廠從63.6k BC散貨船開始，實現(xiàn)鋼板預(yù)套料自動化100%、型材切割圖自動化100%、建模零件查重自動化100%等，加大Aveva Marine軟件的二次開發(fā)，不僅提高了板材利用率和建模正確率，還提高了生產(chǎn)設(shè)計效率，避免浪費人工和材料。

4.3 料的管理提升—材料規(guī)格的選擇

在船體生產(chǎn)設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)考慮以下幾個方面：在船體設(shè)計和訂貨中，設(shè)計人員必須事先核對船體的鋼材規(guī)格，確保鋼材規(guī)格與船體的使用環(huán)境和使用條件一致；對鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)和供應(yīng)商進(jìn)行必要的評估，實現(xiàn)對不同鋼材參數(shù)的科學(xué)控制，為鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)；用于生產(chǎn)的鋼材尺寸，必須依據(jù)船廠的生產(chǎn)能力，從長度、寬度等方面進(jìn)行評估；為了提高鋼材的利用率，可以在粗套料結(jié)束后購買鋼材，粗套料要保證板厚、材質(zhì)的準(zhǔn)確，盡可能提高板的利用率。

4.4 法的管理提升—船體分道設(shè)計

可以選擇平行分工的路徑，將船體按照一定的規(guī)則劃分為幾個獨立的模塊，其中一些模塊可以根據(jù)實際情況分批生產(chǎn)；船廠分段車間生產(chǎn)能力和布局，決定了船體不同部分的設(shè)計形式、規(guī)格、尺寸和材料，將材料和工藝相似的部分結(jié)合起來，形成分道設(shè)計的基本框架，并在此基礎(chǔ)上做好零件排樣、零件加工和分段造型。

在實際工藝中，設(shè)計人員應(yīng)在科學(xué)實用的原則下做好零件套料加工和零件分類工作。例如，小LOT化生產(chǎn)設(shè)計，就是根據(jù)船廠車間起重能力和下料切割、加工、制作工位配置，將船體各個區(qū)域按照分段組立和分段裝配階段，分為不同的分段小組立包、分段中組立包和分段大組立包，進(jìn)一步優(yōu)化整個生產(chǎn)流程，建立完整的零件管理、加工和配送的框架，為相應(yīng)的生產(chǎn)、裝配和運輸在設(shè)計過程中的發(fā)展提供有利的條件。

4.5 環(huán)的管理提升—精度控制

（1）胎架是精密施工的基礎(chǔ)，也是分段拼裝的基礎(chǔ)：外板線型變化大的首尾分段建造，需要更加注意胎架的建造精度；胎架現(xiàn)場制作時，不僅要考慮胎架本身的穩(wěn)定性，還需著重考慮對模板胎架的精確測量要求，總尺寸要保證線條流暢一致，同時也要保證胎架有足夠的剛度；

（2）生產(chǎn)設(shè)計的基準(zhǔn)線對合度控制，是分段精度控制的重要環(huán)節(jié)。分段在胎架建造時，需重視對分段零件、小組立、中組立、大組立、分段等各裝配工段的設(shè)計，在生產(chǎn)設(shè)計階段就建立基準(zhǔn)線，為后續(xù)打下基礎(chǔ)；

（3）船舶生產(chǎn)設(shè)計時需要繪制拼板圖，并進(jìn)行尺寸測量，方便現(xiàn)場拼板后的尺寸校核；分段拼板定位裝配時，板片定位應(yīng)該以各自端縫線和胎架網(wǎng)格線為基準(zhǔn)定位，由船體分段從中間向兩邊展開；

（4）分段補償量大小的確定，是船舶建造精度控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生產(chǎn)設(shè)計所確定的補償量，可以保證各道工位的測量精度，減少人工浪費，提高鋼材的利用率，縮短建造周期，并相應(yīng)提高船體建造的精度；根據(jù)不同的板厚及不同的焊角大小及焊接形式，分別進(jìn)行角焊縫焊接收縮試驗。

5 結(jié)束語

以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)為代表的信息技術(shù)革命不斷更新變化，作為信息技術(shù)的核心，企業(yè)的科技創(chuàng)新生產(chǎn)方式已成為企業(yè)競爭力的核心要素。因此，船體生產(chǎn)設(shè)計充分運用Aveva Marine軟件等，實現(xiàn)現(xiàn)代化造船，電腦放樣，避免人為誤差，由此提高船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量對船舶建造起著重要的作用。正確的生產(chǎn)設(shè)計和管理是必要的，加大船體生產(chǎn)設(shè)計力度，從設(shè)計源頭解決問題，在確保第一次把事情做好的基礎(chǔ)上，既降低了造船成本，又提高船舶建造生產(chǎn)效率，保證船舶交付后的運行質(zhì)量，為船東提供良好的運營船舶。

本項目在本廠81.6k BC散貨船推行應(yīng)用的效果：單船設(shè)計差錯率降低至約0.8%（以往差錯率約2.3%）。由于船體生產(chǎn)設(shè)計質(zhì)量的提高，修改單數(shù)量大大減少，降低了船舶在建造過程中的返修率，不僅節(jié)約材料和人工，還提高了船舶建造效率，單船建造成本降低約156萬元。