現(xiàn)代造船精度管理的

現(xiàn)代造船精度管理的第1頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日一、造船精度管理的發(fā)展歷程二、造船精度管理體系結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)技術(shù)、理論基礎(chǔ)三、國內(nèi)研究動態(tài)、研究內(nèi)容和初步成果四、現(xiàn)代造船精度管理的發(fā)展趨勢第2頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日一、造船精度管理的發(fā)展歷程（一）國外發(fā)展概況造船（船體建造）精度管理在國外經(jīng)歷下列發(fā)展歷程：1、早在1940年起，人們開始把公差與配合的概念引入造船業(yè)，探索各個工序合理的公差；五十年代起根據(jù)公差要求在工件裝配邊加放一定的余量，裝配時修割。2、50年代末，一是前蘇聯(lián)應(yīng)用船體建造預(yù)修割技術(shù)，成功使用激光經(jīng)緯儀進行分段預(yù)修割后上船臺。二是日本應(yīng)用質(zhì)量管理技術(shù)，用統(tǒng)計技術(shù)控制船體零件的尺寸公差。60年代起造船界運用數(shù)理統(tǒng)計技術(shù)和尺寸鏈技術(shù)探索船體建造公差和合理分布問題。3、精度造船成熟于日本70年代造船業(yè),通過生產(chǎn)實踐積累經(jīng)驗，用經(jīng)驗數(shù)值或公式解決熱變形的補償量問題，貨艙平直分段已做到無余量，曲型分段放余量。第3頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日4、精度造船完善于80年代日本石川島播磨船廠，該廠應(yīng)用電子計算機開發(fā)出補償系統(tǒng)，已做到所有船體分段無余量制作。日本日立造船公司有明工廠在建造大型船舶時，已經(jīng)做到從號料開始，在加工、分段建造、塢內(nèi)合攏等方面均實現(xiàn)了以補償量代替余量。5、從2001年，韓國三星巨濟船廠開展巨型總段建造模式的研究，這對精度造船提出新的要求，韓國大宇造船廠已逐步開發(fā)出巨型總段的精度控制和激光三維定位測量技術(shù)。使2000-5000噸的巨型總段能夠無余量下塢搭載，縮短船塢周期，降低造船成本。第4頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日（二）國內(nèi)發(fā)展概況1、70年代初期，大連船廠與大連工學院實行廠校合作，率先從事船體建造精度管理的研究，并在24000噸級油輪的平行舯體分段上實現(xiàn)了預(yù)修整上船臺裝配的精度控制。2、1978年初開始國內(nèi)興起了一股研究和推行精度造船的熱潮，大連、滬東、江南、上船、廣船等紛紛成立課題組研究精度造船。期間，中國造船工程學會工藝、材料學術(shù)委員會兩次組織學術(shù)交流，起到了進一步加力助推的作用。到1982年8家骨干造船企業(yè)取得了一定的成就，初步實現(xiàn)了貨艙區(qū)分段精度造船，艏艉分段預(yù)修整后上船臺。第5頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日3、1984年8月，中國船舶工業(yè)總公司技術(shù)部及時召開了船體建造精度管理工作會議，在總結(jié)以往經(jīng)驗教訓的基礎(chǔ)上，一致認為，應(yīng)重新組織起來，研究推廣這項先進技術(shù)。同年10月，正式成立了中國船舶工業(yè)總公司船體建造精度管理指導組，負責組織、推動、指導系統(tǒng)內(nèi)各船廠開展船體建造精度管理工作，起到了重要作用。4、90年代至本世紀初，特別是近五年，骨干造船企業(yè)隨著技術(shù)改造和科技進步，全面推進建立現(xiàn)代造船模式，初步實現(xiàn)了“一改、三化、兩結(jié)合”的目標，不斷圍繞精度管理尋求新的突破。以外高橋船廠、大連船舶重工為代表的骨干造船企業(yè)在充分吸收借鑒國外先進的精度造船理念和方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)實際和典型產(chǎn)品實際形成了自主的造船精度管理核心技術(shù)和管理特色。盡管我國在精度造船方面取得了進展，但還沒有形成一個完善的補償量數(shù)據(jù)庫和一整套管理技術(shù)體系，且大多局限于尺寸精度的研究，與日、韓先進造船強國還有一定差距。第6頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日問題、難度、信心●造船精度管理在我國的研究推行，已經(jīng)有了四十多年的歷史，經(jīng)歷了一個曲折坎坷的發(fā)展過程，取得了螺旋式的發(fā)展，但并未取得系統(tǒng)突破。究其主要原因，其中制約該項技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)代造船理念、精度設(shè)計思想手段方法、精度檢測技術(shù)和工具手段、精度數(shù)據(jù)庫管理和應(yīng)用軟件、特別是精度管理體制機制和隊伍建設(shè)等的嚴重缺失和滯后是十分重要的原因?！窬仍齑夹g(shù)作為日韓造船業(yè)的核心技術(shù)，處于商業(yè)保密狀態(tài)，中國造船業(yè)很難學到其精髓。國內(nèi)較為系統(tǒng)研究還是在80年代后期由船舶總公司組織的。國內(nèi)的造船精度管理目前仍屬于船體建造精度管理階段，還沒有延伸到舾裝件的制作和安裝；而船體精度控制技術(shù)目前也僅限在船體中部平直貨艙區(qū)域以補償量代替余量，首尾機艙區(qū)域分段依然加余量制造。目前國內(nèi)研究也限于主尺度控制的理論方面，對船體的線型和結(jié)構(gòu)位置研究較少，對船體精度管理體系的研究方面也較少。第7頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日●令人欣喜的是，經(jīng)過多年的努力，兩大集團公司和地方骨干造船企業(yè)的硬件設(shè)施和管理手段與日韓先進造船企業(yè)已經(jīng)相差不大，關(guān)鍵是建造技術(shù)和管理技術(shù)上的差距較大。把造船精度管理作為實施精益管理的重要抓手和突破口，作為提升建造技術(shù)和管理技術(shù)的重要措施，作為提高企業(yè)核心競爭力的重要手段，作為應(yīng)對造船新規(guī)范實施的重要辦法，放在企業(yè)建模的突出和重要位置來抓已經(jīng)形成共識。當前制約造船精度管理的軟硬件條件已經(jīng)有了很大改善和提高，只要奮起直追，就一定能夠取得突破。

第8頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日二、造船精度管理體系結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)

技術(shù)、理論基礎(chǔ)簡介（一）造船精度管理體系造船精度體系作為造船質(zhì)量體系的一個子系統(tǒng)，精度管理體系也與質(zhì)量管理體系類似，主要包括組織體系、精度標準、資源管理、精度控制、測量改進和信息技術(shù)等幾個方面。第9頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日造船精度管理體系組織體系精度標準資源管理精度控制測量改進信息技術(shù)組織人員方針目標管理職責檢驗標準補償標準工藝標準設(shè)備工具造船物資設(shè)施工裝系統(tǒng)控制過程控制精度測量持續(xù)改進應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫第10頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日（二）船體建造精度管理的關(guān)聯(lián)技術(shù)船體建造精度管理是一門交叉學科，涉及到很多新工藝、新技術(shù)。關(guān)聯(lián)的技術(shù)有軟件技術(shù)、信息技術(shù)、設(shè)計技術(shù)、裝配技術(shù)、焊接切割技術(shù)、成型矯正技術(shù)、測量技術(shù)等各個方面。第11頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日三維設(shè)計系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)構(gòu)工藝性分總段劃分技術(shù)精度分配技術(shù)排板套料技術(shù)組立技術(shù)搭載技術(shù)焊接技術(shù)切割技術(shù)機械成形校正技術(shù)火工成形校正技術(shù)常規(guī)測量技術(shù)激光測量技術(shù)經(jīng)緯儀測量技術(shù)數(shù)字信息技術(shù)設(shè)計技術(shù)裝配搭載技術(shù)焊接切割技術(shù)成形矯正技術(shù)測量技術(shù)船體建造精度管理關(guān)聯(lián)技術(shù)第12頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日（三）精度管理的基礎(chǔ)理論船體建造精度管理是個系統(tǒng)問題，它的基本理論有系統(tǒng)工程理論、工業(yè)工程理論、控制論、PDCA質(zhì)量循環(huán)理論、尺寸鏈理論、木桶理論和過程控制方法、數(shù)理統(tǒng)計方法和有限元分析方法等。技術(shù)核心是尺寸補償量的加放，使之以補償量取代余量。管理內(nèi)容是健全精度保證體系、建立精度管理制度、完善精度檢測手段與方法、提出精度控制目標、確定精度計劃、制定預(yù)防尺寸偏差的工藝技術(shù)措施等。第13頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日精度管理的基本理論和基本方法基礎(chǔ)理論基本方法系統(tǒng)工程工業(yè)工程控制論PDCA質(zhì)量循環(huán)理論尺寸鏈理論木桶理論過程控制方法數(shù)理統(tǒng)計方法有限元分析方法第14頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日三、國內(nèi)最新研究動態(tài)、研究內(nèi)容

和初步成果（一）研究動態(tài)（二）研究內(nèi)容（三）技術(shù)突破（四）初步成果第15頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日（一）研究動態(tài)

1、從戰(zhàn)略高度抓造船精度管理隨著造船企業(yè)建模工作的進一步深化，精度造船正在成為實現(xiàn)造船總裝化、管理精細化、信息集成化的重要載體。骨干造船企業(yè)緊密跟蹤國外先進造船企業(yè)最新動態(tài)，把造船精度管理作為提升企業(yè)核心競爭力的重要手段。伴隨造船總量和規(guī)模的迅速擴大，中船集團公司把造船精度管理作為推進建立現(xiàn)代造船模式、實施精益造船的重要抓手和突破口，作為應(yīng)對實施PSPC標準、提高鋼材利用率、和勞動生產(chǎn)率的重要基礎(chǔ)支撐來抓，并先后下發(fā)多個相關(guān)文件，指導和促進企業(yè)做好造船精度管理工作。國內(nèi)骨干造船企業(yè)相繼將造船精度管理作為重要課題來抓，既是應(yīng)對當前金融危機、化解船市風險的重要舉措，更是提升企業(yè)核心競爭力的長遠戰(zhàn)略行為。

第16頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

中船集團公司加快推進造船精度管理的思路和辦法是：首先抓統(tǒng)一企業(yè)領(lǐng)導班子思想、強力推行；二是抓精度管理的體制、機制、隊伍建設(shè)；三是抓全員（含外包工）的宣貫、培訓；四是抓指導文件的編制；五是抓精度軟件的開發(fā)應(yīng)用；六是抓評價指標體系建立與改進。并且明確由集團公司經(jīng)濟運行部和建模辦牽頭組織，目前正在規(guī)范有序地實施。第17頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

2、從系統(tǒng)角度抓造船精度管理造船精度管理是一個企業(yè)建造水平和管理水平的集中體現(xiàn)，是一項系統(tǒng)工程，是全面、全員、全過程的管理，涉及造船設(shè)計、制造、管理的多個環(huán)節(jié)；既需要有先進的理念和技術(shù)為基礎(chǔ)，又要有好的體制、機制和工作方法作為保證。越來越多的骨干造船企業(yè)從單純抓建造技術(shù)為主向建造、管理關(guān)鍵共性技術(shù)過渡，向系統(tǒng)層面發(fā)展。越來越重視精度管理體系建設(shè)和技術(shù)、管理等基礎(chǔ)建設(shè)，尋求真正意義上的突破。外高橋造船公司為了加強造船精度管理，2008年成立了精度管理部統(tǒng)籌造船精度管理，加強了體制、機制、隊伍建設(shè)，初步形成了自己的一套精度管理體系、精度管理規(guī)定、精度管理流程、精度管理表格以及精度管理標準等，并在典型產(chǎn)品的精度管理方面取得了積極的成果，發(fā)揮了示范作用。第18頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

(二)研究內(nèi)容主要包括，造船精度管理的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和方法、精度管理的相關(guān)標準、精度管理的實施方法，以及精度管理的工具工裝及軟件等。具體內(nèi)容包括：

1、精度管理的組織體系研究主要研究精度管理部的主要工作職責、組織結(jié)構(gòu)、精度管理部中各科室的工作內(nèi)容，以及研究以產(chǎn)品精度為合格標準的物量考核體制，并以此改進與勞務(wù)隊的結(jié)算方式，增加競爭機制，并更切實地推行5S管理。

2、船體建造精度基準書與精度標準編制主要研究典型船型各階段各工序的精度管理點，最終制定出適用于號船的精度管理基準書與精度標準。第19頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

3、精度測量表設(shè)計主要研究典型船型按分段繪制的精度測量表，以確定零件、部件及分段的控制尺寸或控制點的理論值與實測值。

4、模擬搭載研究主要研究總段和船塢主船體精度控制基準、模擬搭載的工作程序、測量和分析等。

5、補償量和余量加放基準研究主要通過對分段制造過程中及總組與搭載過程中的焊接收縮與變形量的測量與分析，編制出不同焊接方式、焊接規(guī)范及板厚下的補償量與余量加放基準。

6、劃線基準書編制編制適合提高精度管理水平的構(gòu)件對合線設(shè)計基準書和劃線基準書。第20頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日（三）技術(shù)突破：1、船體分段的三維測量與分析技術(shù)2、模擬搭載技術(shù)3、精細化精度管理技術(shù)4、全過程精度管理技術(shù)第21頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日現(xiàn)代造船精度研究的技術(shù)突破：手工方式PDA、CAD方式專用系統(tǒng)方式

測量使用卷尺

~1990年手工計算計算機數(shù)據(jù)表計算日韓已淘汰國內(nèi)大部分船廠

1990~2009年測量使用全站儀坐標轉(zhuǎn)換使用PDA數(shù)據(jù)記錄使用PDA計算機數(shù)據(jù)表計算簡單的專用系統(tǒng)無數(shù)據(jù)庫支持日韓普遍水平國內(nèi)先進船廠精度管理的發(fā)展歷程：

2009年后測量使用全站儀坐標轉(zhuǎn)換使用PDA數(shù)據(jù)記錄使用PDA專用的數(shù)據(jù)庫支持專用的精度管理系統(tǒng)專門的統(tǒng)計分析功能變形預(yù)測功能下一代精度管理系統(tǒng)第22頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日1、船體分段的三維測量與分析技術(shù)傳統(tǒng)的分段精度測量表一般只測量外板型值，分段完工后的長度、寬度、高度、垂直度等項目。這種精度分析方法無法關(guān)注分段的建造細節(jié)，不能全面地分析分段的完工精度，測量數(shù)據(jù)也不能用于后續(xù)的總組與搭載。第23頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日船體分段的三維測量與分析技術(shù)目前較先進的分段測量方式是使用全站儀和PDA，測量分段上所有精度關(guān)注點的空間坐標值，然后根據(jù)測量的結(jié)果，計算出各點的偏差值、分段的長度、角度、平面度、平行度、垂直度等項目上，對分段進行按基準線對齊、按端線對齊、按平面對齊、扭曲分析等各種精度分析，并且測量結(jié)果可應(yīng)用到后續(xù)的總組與搭載中。第24頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日船體分段的三維測量與分析技術(shù)

基于良好的三維操作環(huán)境，完成分段精度管理任務(wù)，導入模型、定義測量點、測量項目、生成分段測量任務(wù)、測量數(shù)據(jù)導入并自動數(shù)據(jù)對中、報表設(shè)計與分析。第25頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日2、模擬搭載技術(shù)

船舶在建造過程中，從加工到船塢每個階段不可避免的產(chǎn)生誤差，而誤差只有在船塢搭載時顯現(xiàn)最為明顯。模擬搭載就是預(yù)先了解要搭載上的總段精度偏差值及船塢(船臺)內(nèi)基準分段的精度偏差值，在電腦中進行模擬演示并分析得出有效的修正方案，在平臺上進行切割修正實現(xiàn)吊裝過程在確保精度情況下一次定位。第26頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日模擬搭載的總體流程(1)數(shù)據(jù)測量采集掌上電腦(PDA)與全站儀連接進行搭載分段測量，基準分段測量。(2)設(shè)計模型因為模擬搭載要依靠設(shè)計模型為基礎(chǔ)，要先從TRIBON中調(diào)出相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)。在TRIBON模型中生添加管理點。(3)單位分段測量采集的數(shù)據(jù)與模型設(shè)計數(shù)據(jù)連接生成偏差值，掌握搭載、基準分段的精度現(xiàn)況。(4)模擬搭載將搭載模擬生產(chǎn)的偏差值與基準分段生成的偏差值連接。在模型生成中重疊和間隙的偏差值。(5)精度校對表格在模型生成中重疊和偏差值打印出來，根據(jù)精度校隊表格現(xiàn)場施工作業(yè)。第27頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日2、模擬搭載技術(shù)第28頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日3、精細化精度管理技術(shù)

精細化精度管理，是指在每型船的生產(chǎn)設(shè)計與建造之前，就制訂出該船的《精度控制基準書》?！毒瓤刂苹鶞蕰肥前捶侄晤愋秃蛥^(qū)域編制的目標產(chǎn)品在零件加工、組立、總組、搭載各階段的精度控制要點與具體措施，它是生產(chǎn)設(shè)計、建造工藝、現(xiàn)場精度管理等各方面的基準文件之一。第29頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日第30頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日第31頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日4、全過程精度管理技術(shù)

船體建造的全過程精度管理是指從設(shè)計、原材料板的切割、加工、部件裝配、分段制造，吊運、總組、搭載、切割機精度、胎架精度、余量補償量加放、反變形加放、精度管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、變形預(yù)測等影響船體建造精度的各環(huán)節(jié)予以管理的技術(shù)。由于船體建造精度影響因素多，涉及范圍廣，因而，必須綜合利用先進的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、CAD技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種船舶設(shè)計軟件的接口技術(shù)、有限元計算技術(shù)等各種現(xiàn)代技術(shù)與手段，來實現(xiàn)全過程精度管理。

第32頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

在全過程精度管理方面，船舶工藝研究所數(shù)字化造船國家工程實驗室已與上海船廠、上海交通大學、江蘇科技大學等單位合作，即將完成一套基于數(shù)據(jù)庫和CAD技術(shù)的船體建造全流程精度管理系統(tǒng)，其主要功能包括與各設(shè)計軟件的數(shù)據(jù)接口、精度管理圖和精度管理表繪制、精度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、結(jié)構(gòu)變形預(yù)測、通用精度管理等。第33頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日（四）初步成果以中船集團公司為例，已經(jīng)形成以下初步成果:1、編制《造船精度管理指導文件》，作為指導和促進骨干造船企業(yè)實施精度管理程序性文件。2、開發(fā)《造船精度管理應(yīng)用軟件》，以數(shù)據(jù)庫和軟件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)快捷、準確、可視化的信息集成化管理。3、編制《造船精度管理評價要求》，從定性和定量的角度對實施效果做出分析、評價，進一步有針對性的加以改進。第34頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日指導文件的主要章節(jié)1范圍2術(shù)語和定義3造船精度管理體系4船體建造精度管理的關(guān)聯(lián)技術(shù)5船體結(jié)構(gòu)的尺寸基準5.1主船體的尺寸基準5.2船體零部件的尺寸基準5.3船體分段的尺寸基準5.4搭載的尺寸基準6精度標準第35頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日6.1標準的分類6.2精度標準的作用6.2.1精度管理的基礎(chǔ)文件6.2.2精度設(shè)計的依據(jù)6.2.3工藝裝備選型的技術(shù)依據(jù)6.2.4考核船體建造質(zhì)量的基本準則6.3標準的制訂6.3.1標準制訂原則6.3.2標準制訂的依據(jù)6.3.3標準的修訂6.4以產(chǎn)品精度為合格標準的物量考核體系第36頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日6.4.1各區(qū)域精度考核項目及評分方法6.4.2各精度考核項目的評分基準6.5補償量及余量加放基準書6.6基準線設(shè)計基準書6.6.1基準線的概述6.6.2船體主要區(qū)域基準線施工位置6.6.3基準線設(shè)置6.6.4基準線施工流程6.6.5基準線運用示例6.6.6基準線通用事項6.6.7船塢定位及基準線運用6.7劃線基準書6.7.1平面分段劃線施工流程第37頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日6.7.2曲面分段劃線流程7.模擬搭載設(shè)計與施工工藝7.1模擬搭載的總體流程7.2模擬搭載評定標準7.3模擬搭載基準7.4模擬搭載管理要點7.5船體精度控制的實施8設(shè)備、工具、工裝和軟件9檢測技術(shù)9.1檢測工具的分類和簡介9.2檢測工具的使用注意事項9.3檢測技術(shù)的應(yīng)用9.4全站儀檢測和應(yīng)用第38頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日

中船集團公司建模推進辦中船集團公司

造船精度管理工作

階段性評價要求第39頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日中船集團公司精度管理工作階段評價表（表1、表2）

表1

第40頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日第41頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日四、現(xiàn)代造船精度管理的發(fā)展趨勢

造船精度管理是精益造船的主要技術(shù)，在縮短造船周期、降低造船成本、提高造船質(zhì)量、應(yīng)對PSPC標準、提高鋼材利用率和勞動生產(chǎn)效率等方面具有重大意義。目前世界的船體建造精度管理技術(shù)發(fā)展很快，有以下幾個方面的發(fā)展趨勢：第42頁，共48頁，2023年，2月20日，星期日1、船體零件加工設(shè)備向數(shù)控化、自動化趨勢發(fā)展，船體零件的加工精度越來越高，對船體精度管理和控制相應(yīng)更加有利。如，數(shù)控卷板機、數(shù)控切割機和數(shù)控水火彎板機的出現(xiàn)，使零件的加工精度更加適應(yīng)嚴格的精度造船要求。2、從部分加放精度補償量向全船全部用精度補償量取代余量（零件冷熱加工的余量不算）的方向發(fā)展。日本有的船廠已經(jīng)