蔣華 徐建 袁峰

摘 要：本文結(jié)合58000DWT散貨船的設(shè)計、生產(chǎn)過程，分析了船舶建造過程中影響船體建造精度的主要因素，為中小型船廠的船體精度管理工作提供參考。

關(guān)鍵詞：散貨船建造；船體精度；分析

中圖分類號：U671.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Based on the design and production of a 58 000 DWT bulk carrier， this paper analyzes the main factors affecting the hull construction precision during the shipbuilding process， and provides reference for the hull precision management in small and medium-sized shipyards.

Key words： Construction of bulk carrier； Hull accuracy； Accuracy analysis

船體建造精度控制技術(shù)是保證船體建造質(zhì)量、實施科學(xué)生產(chǎn)管理、縮短造船周期、提高生產(chǎn)效率的重要手段。本文從生產(chǎn)設(shè)計、分段制作流程、檢驗、設(shè)備等方面分析58 000 DWT散貨船船體建造精度現(xiàn)狀，為企業(yè)提高船舶建造質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本提供參考。

1 船體分段的制造流程

船體分段制造是一個工序多、周期長的生產(chǎn)過程。每一個工序都相互制約，前一階段是后一階段的基礎(chǔ)，所以每一個階段的精度有效控制都是整個船體建造精度控制的保證。

船體分段制造流程約有20道工序，其中直接和精度有關(guān)的工序有：零件切割、零件加工、部（組）件裝配及焊接、拼板、火工校正、分段裝配及焊接等；與精度間接有關(guān)的工序有：零件下料后的轉(zhuǎn)運、存放、部（組）件的轉(zhuǎn)運、存放、翻身、拼板的轉(zhuǎn)運、存放、翻身、分段的胎架制作、轉(zhuǎn)運、翻身等。

2 船體建造精度工藝及精度生產(chǎn)設(shè)計內(nèi)容

（1）精度建造工藝的指導(dǎo)思想

精度建造工藝的總體指導(dǎo)思想：分段內(nèi)部結(jié)構(gòu)無余量下料；大板架加放30 mm計劃余量；內(nèi)部結(jié)構(gòu)在零件中僅加放適當(dāng)補償量。

（2）船體建造精度生產(chǎn)設(shè)計內(nèi)容

船體建造精度控制的源頭在生產(chǎn)設(shè)計，通過生產(chǎn)設(shè)計圖紙控制下料、劃線、拼板、部（組）件制造、分段裝焊等過程，生產(chǎn)出滿足精度要求的中間產(chǎn)品。在目前的生產(chǎn)設(shè)計條件下，通過Tribon三維建模軟件，在船體建造生產(chǎn)設(shè)計圖紙中含有以下精度控制信息及要求：

（1）補償量：根據(jù)全船補償量方案將補償量加放到分段船體零件中，并在施工圖紙中用符號標(biāo)出；

（2）設(shè)置對合線、基準(zhǔn)線：在數(shù)控切割代碼中，含有需要拼接處的100mm對合噴粉線；在施工圖中，分段完工后作出合攏口對合線、中心線、肋骨檢驗線、水線、縱剖線等各種基準(zhǔn)線；

（3）結(jié)構(gòu)安裝位置噴粉線：在數(shù)控切割代碼中，含有結(jié)構(gòu)安裝位置噴粉線；

（4）在分段施工圖中，含有分段精度控制要求、精度測量圖、切割時機圖；

（5）單獨的分段工藝加強圖冊：分段建造時，含有控制分段尺寸形狀的臨時工藝加強、假框架等；

（6）單獨提供的外板弧長圖冊。

在生產(chǎn)設(shè)計施工圖中，體現(xiàn)了相關(guān)精度管理的數(shù)據(jù)及內(nèi)容，但在精度設(shè)計方面仍然存在一些問題：

（1）未建立適當(dāng)?shù)木妊a償系統(tǒng)：目前精度補償量是根據(jù)個人經(jīng)驗來設(shè)置的，在實際應(yīng)用過程中可能存在一些問題。由于沒有數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計和分析，沒有建立有效的反饋機制，使得補償量在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題未能在后續(xù)產(chǎn)品中得到修正；

（2）由于數(shù)控切割機切割出來的邊緣垂直度最大誤差達(dá)到～2 mm，使設(shè)計的板列拼接對合線實用性差；

（3）曲面分段的精度控制點要求（主要尺寸、平整度要求）等同于平面分段的控制點要求，難以滿足曲面分段精度控制要求；

（4）部分設(shè)計人員缺乏現(xiàn)場經(jīng)驗，相關(guān)精度控制的要求、標(biāo)準(zhǔn)、圖紙表達(dá)方式與現(xiàn)場需求存在差距，不能應(yīng)用到實際生產(chǎn)上；

（5）少數(shù)設(shè)計人員對精度控制的認(rèn)識不透徹，僅停留在一般常規(guī)要求上，在施工圖紙中未能對生產(chǎn)現(xiàn)場提出更加具體的控制要求。

3 加工（切割）能力現(xiàn)狀

目前船廠主要的切割設(shè)備為火焰切割機和等離子切割機，后者的切割精度要優(yōu)于前者。

影響切割精度的主要原因如下：

（1）設(shè)備自身原因：① 切割機行走軌道不直；②切割機的跨距大、橫梁的強度不夠；③ 部分板材在火焰切割機上下料時變形過大；④ 由于火焰坡口機切割嘴的限制，使得部分坡口角度在切割時不能達(dá)到圖紙要求；⑤ 切割機噴粉線較粗，精度不能達(dá)到技術(shù)要求。

（2）操作人員因素：① 操作人員對參數(shù)（電流、速度、氣體壓力等）的控制，會影響到切割縫的垂直度和光潔度；② 操作人員切割前準(zhǔn)備不充分（劃線測量、試板切割），會影響到切割零件的直線度和上方度。

4 影響分段建造精度的一些因素

4.1 作業(yè)者的素質(zhì)

船體建造精度的控制取決于作業(yè)者的責(zé)任心、作業(yè)水平以及分段的難易程度，同時施工計劃的松緊也會影響分段的建造精度質(zhì)量。當(dāng)前造船廠分段制造主要是依賴外包工，水平良莠不齊，分段制造過程中的精度水平不穩(wěn)定。

4.2 過程控制

目前不少造船廠沒有獨立的精度控制部門，船體分段的建造精度是以施工人員自檢、工藝人員抽檢、巡檢、品保部抽檢、巡檢、正常報驗相結(jié)合幾種措施來保障。

檢驗部門在進(jìn)行檢驗時，多側(cè)重關(guān)注船體分段焊接質(zhì)量和結(jié)構(gòu)一般性問題，工藝劃線人員只對分段進(jìn)行完工狀態(tài)的常規(guī)檢測（分段主尺度、水平度等），且檢測趨于形式化。而對前期的下料、劃線、拼板、部（組）件制造、分段裝焊各階段缺乏關(guān)鍵的過程控制，使得最終的分段建造精度難以控制。

另外，部分管理人員思想上對精度管理不夠重視，片面的追求生產(chǎn)計劃的完成率。不可否認(rèn)，增加中間產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的檢測次數(shù)（項目）必然會對分段的建造計劃造成一定影響，但將精度不高的分段交給船塢（臺）搭載，在搭載階段再去修補分段制造時產(chǎn)生的問題，這將會付出成倍的時間和代價。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，由于分段制造精度原因，在搭載階段產(chǎn)生的修正工作量占了搭載工作量約20%～30%，分段精度差成為“快速搭載”快不起來的原因之一。

4.3 檢測手段

目前在下料、劃線、拼板、部（組）件制造、分段裝焊、完工各階段的檢驗手段，主要采用目測、拉線、鋼卷尺、線垂、激光經(jīng)緯儀等傳統(tǒng)方法，測量基本靠手工，有些不合格的中間產(chǎn)品由于落后的檢測手段沒有被檢出，直至流到分段裝配階段，直接影響分段的總體建造精度。

4.4 場地、中間產(chǎn)品的堆放、轉(zhuǎn)運

通常在生產(chǎn)車間內(nèi)按照船體分段制造流程，將車間內(nèi)的區(qū)域劃分為存儲、下料、加工、部（組）件裝配等生產(chǎn)區(qū)域，而車間內(nèi)場地有限，留給中間產(chǎn)品擺放的區(qū)域更有限，導(dǎo)致一些下料鋼板隨意堆放，使得場地、中間產(chǎn)品的堆放、轉(zhuǎn)運成為精度控制過程中較為突出的問題。

4.5 焊接變形

焊接變形在拼板、部（組）件制造、分段裝焊階段都表現(xiàn)出不同程度的超差，主要表現(xiàn)在：（1）拼板對接的角變形，一般都有5～8mm，最大的達(dá)到15mm；（2）T型材的組裝焊接彎曲變形大，有的達(dá)到5～15 mm；（3）部（組）件、分段自由邊的波浪變形較多；（4）結(jié)構(gòu)角焊縫焊接后造成的板平整度差、構(gòu)件自身的垂直度差。

導(dǎo)致上述焊接變形的原因主要有：（1）焊接人員的技能水平較低；（2）追求焊接速度，加大焊接電流進(jìn)行焊接；（3）拼板、部（組）件焊接的場地不平整；（4）焊接順序混亂；（5）未采取剛性固定；（6）焊角過大。

4.6 胎架及工裝

胎架是保證船體線型光順、外型尺寸正確的專用工藝裝備，胎架在很大程度上決定分段的質(zhì)量。胎架樁頭的水平度差、胎架支柱的剛度不夠，都會直接影響到分段的精度質(zhì)量。此外，各個制作階段缺乏必要的工裝設(shè)施來保證中間產(chǎn)品的精度，也是影響分段精度的一個間接因素。

5 總組及合攏中存在的問題

據(jù)船廠檢驗部門統(tǒng)計，在船體搭載階段發(fā)現(xiàn)的56項精度問題中，其中因為分段制作精度產(chǎn)生的質(zhì)量問題為44項，占精度問題總數(shù)的78.6%。在這些分段制作精度問題中，又以變形錯位、結(jié)構(gòu)不垂直、施工錯誤、外板錯位各占了精度問題的20%左右。在搭載中反映出來的問題，多數(shù)是由分段制作階段的問題引起的，但搭載階段在分段、總段定位方面也存在著一定問題，一些分段由施工隊自行定位，還有一些分段是由正在成長中的定位人員定位的分段，由于人員技能水平不高、經(jīng)驗不足，為了局部的數(shù)據(jù)放棄了一些主要的關(guān)鍵控制點，使得精度問題在搭載階段加劇。

6 船體精度管理和控制的方法

船體分段制作產(chǎn)生的精度問題不管涉及到哪到工序，都需要花費人力物力來整改，這就增加了制作成本，增加了分段建造周期。下面針對船體精度管理方面提出幾條對策：

（1）完善工廠的精度管理指導(dǎo)文件。如精度管理流程、精度獎懲措施等，并監(jiān)督實施；

（2）制定出科學(xué)合理的船體精度控制方案，用于指導(dǎo)現(xiàn)場精度管理作業(yè)；

（3）加強船體建造各工序精度控制的力度，使精度管理巡檢常態(tài)化，并將巡檢結(jié)果以報告的形式公示；

（4）精度管理人員多與施工人員交流，運用精度數(shù)據(jù)庫為船體建造提供數(shù)據(jù)支持和工藝指導(dǎo)；

（5）精度管理人員認(rèn)真做好數(shù)據(jù)收集和整理工作，不斷修正、完善精度管理數(shù)據(jù)庫；

（6）施工部門認(rèn)真研究圖紙，預(yù)估建造過程中可能產(chǎn)生的問題，制定出合理有效的應(yīng)對措施；

（7）各施工單位整改當(dāng)?shù)拦ば虬l(fā)生的精度問題，不允許將帶有精度問題的產(chǎn)品流入下道工序；

（8）做好精度宣傳和管理培訓(xùn)工作，不斷提高管理人員和施工人員的精度意識和技能水平。

精度控制是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它貫穿于船舶制造的整個過程，各階段相互影響，要建立一套適合造船行業(yè)的精度管理體系，精度管理必須變被動管理為主動管理。

參考文獻(xiàn)

[1]周秀琴，馬曉平.船體建造精度控制方法研究[J].造船技術(shù).2011（1）.

[2]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計實用手冊（船體手冊）[M].國防工業(yè) 出版，1998.

[3]宋偉偉. 淺談船體分段建造的精度管理與控制[A].現(xiàn)代經(jīng)濟信息.1001 -828X（2016）.