基于现代造船模式的船舶管系精度控制研究

   基于现代造船模式的船舶管系精度控制研究

吴振兴1,陈龙2    

1.扬州辅臣船舶设备安装有限公司 江苏扬州 225200

2.上海繁金实业有限公司江都分公司 江苏扬州225215

摘要:船舶管系精度控制是船舶制造中的关键技术之一，船舶精度的控制可以降低船舶的闭合和修理率，从而提高作业效率，缩短作业时间。在“壳-涂一体化”的现代船舶建造模式下，区域装配技术和精密造船技术得到了持续的发展，并将船舶的精度控制技术拓展到了装配和管系的精度控制。通过对管束精度的控制，确保了管束的尺寸在允许的误差范围内，从而改善了管束装配和装配的质量。与船体精度控制相结合，可以提高船舶分段加工的总体精确度，降低船舶闭合时躺装件问题，为船舶按壳、板、涂一体建造创造条件，对提高劳动生产率，缩短造船周期，增强船厂造船生产综合能力，具有十分重要的意义。

关键词:现代造船模式;船舶管系;精度控制

引言:

新世纪初，中国船舶工业迎来了一个快速发展的十年，十年来，造船完成量几乎翻了20多倍。自2010年起，中国造船完工量、新订单量、手持订单量三项指标均已超越韩国，一跃成为全球最大的造船国"。但近年来，造船行业一直处于低迷状态，航运公司仍将面临着需求短缺和产能过剩的双重压力。因此，船舶的建造质量是影响船舶生产质量的重要因素，而高水平的安装技术可以大大缩短船舶的建设周期，减少造价，提高工人的工作环境，而船舶的建造质量无疑是最重要的。

一、船体精度控制技术发展及现状

二十世纪四十年代初期，业界兴起了品质管理，造船企业也将容差的观念引进到船舶制造工艺中，藉由不断探讨各工序间的合理容差，来管理船舶制造工艺；50年末期，苏联利用激光经纬仪成功地完成了船体结构的预修，并在装配过程中增加了加工余量，并在组装过程中进行了修整，日本采用了统计学方法对船舶构件进行了尺寸误差的控制；60年代以来，数理统计与尺寸链技术在船舶制造领域中的应用，探讨了船舶结构公差的合理分配；上世纪70年代，造船工业开始采用经验值或公式来解决热变形的补偿性问题，货舱的平直部分已实现了无余，而曲线段的加留量；80年代，采用电子计算机研制出了能实现全部分段无余的精确补偿系统；日本公司在上世纪90年代研制成功了“MONMOS”测控系统，该测控系统采用微型棱镜和旋转标靶，测距范围达2到100米，一个大尺寸的测距误差只有几毫米；在21世纪，韩国造船厂对大型总段的建造方式进行了深入的探索，并发展了大型总段的精确控制与激光立体定位技术。

二、管系精度问题产生的原因

（一）人为因素

管系系统的制造、安装，涉及到设计、施工、检验、技术人员的参与，若没有充分的沟通和监控，将会产生不同的效果。例如，每年春节后，外来人员大量流动，老手为了高薪跳槽，新招工技术不过关，造成工程质量不佳；如果建筑工人在测量资料时不能及时发现并通知别人，这将会引起其他的错误。在制造和安装时，会出现一些精度不高的问题[。

（二）资源因素

管系系统的制造和安装，包括人力、物力、场地、设备、技术等资源。员工的技术能力、理论水平、工作态度等都会影响到他们的工作。设备资源也是一种辅助工具，比如弯管机、相贯线切割机、管子加工流水线等，由于长期的维修，机器的加工精度无法达到要求，无法生产出高质量的产品[1]。

（三）材料因素

管材的材料种类繁多，规格繁多，不同规格的管材在变形、机械性能等各方面都不同，从而导致弯曲、焊接等工序的精度状况不同。前一道工序的产物也是材料，比如在分段和闭合的过程中，管子就是材料，如果管子本身的质量问题，就会造成管系的精度问题。

(四）方法因素。

管系的制造和安装涉及到许多技术方案、设计方案、检测方法、施工方法等。这些方法的影响不容忽视，例如管系的安装和位置，有些人按照设计图上的位置，有些人则根据坐标转换后的位置来找，这样会造成安装上的错误。科学、先进的生产技术与组织方式是保证管系精度的关键[2]。

（五）环境因素

管系的精确性管理是一个复杂的过程，而一个好的管理环境、技术环境、实施环境都有助于提高管理的准确性。比如，管系布置少，结构简单的货舱区，管系安装容易，施工条件好，管系出现精度问题少；在机舱区，由于设备的配置和空间的限制，使其在关闭过程中受到了严重的影响[3]。

三、管系精度控制的管理措施研究

（一）建立完整的精度控制管理体系

船舶精度管理系统是船舶制造企业进行高精度管理的重要保证。在船舶精确度管理系统中，没有把精确度管理融入到精确度管理系统中，而在现代船舶中，船体精确度和精确度都要实行统一的管理，从而建立起一整套的精确度管理系统。

精确性管理组织，指的是在整个船体的制造与制造中，运用一种科学的精确控制方法和精确的管理系统，把所有影响到船舶制造精度的因素都纳入到精确的管理之中，并且通过建立和正常运作的组织系统，使得船舶制造的精确度管理一直处于规范之内[4]。

（二）建立管系精度控制管理要点及精度标准

由于管系施工工艺复杂，仅对某一工艺或某一工艺进行控制，无法提高管系安装的精度，因此，必须实行全过程的精确控制。为了确保管系的最后精确度，对整个生产流程中各个环节的精确度进行了有效的控制，并着重于管系的加工、安装等环节的精度控制，并制订了精度控制的关键和标准。

四、管系精度控制的技术方法研究

（一）管系定位基准技术研究

对施工船舶管系精度问题的原因进行了分析，结果表明：在施工中，由于选择和安装基准不够精确或不一致，造成管线安装精度问题。船体参考线是测量管系尺寸的重要参考，必须实行统一的基准，才能确保管系在同一基准下进行。在船体和船体装配精度统一的思想下，管系的安装和定位基准应与船体的位置基准保持一致[5]。

（二）合拢管、设备碰头管设置研究

船舶制造是一项非常复杂的工作，船体和管系在装配和关闭时最易发生故障。船舶结构的精确性管理是以补偿量替代余量，从而降低了闭合过程中的检修工作量。为进一步改善管系闭合的精度，在加强制造、安装过程的精确性控制中，在邻近的分段上增加了闭合管和设备接头管，以降低闭合过程中管系的研配、返修工作量。

（三）管系安装工程分解技术研究

根据现代船舶制造模式，建立了管系的加工和安装模式，但管系托架的设计主要是管系加工，大多数的管系都是采用表面加工的方法来进行，这样可以提高管系制造的效率，但在组装和安装阶段，都会要求一个分段或一个区域的管系，将所有的管系都分配到生产现场，而这些管系的数量最多也就是四五百根左右，这样就会导致大量的管系堆积在一起，同时也很难从大量的管系中选择合适的管系。管系安装项目分解是把管系安装与船体施工的结合，重点是对管系安装施工分解和总合拢施工分解。

五、结语

综上所述，精密造船技术是现代造船技术中的一项关键技术，它能极大地提高制造效率、缩短建造周期、提高生产效率、改善工程质量。船舶制造技术的进步使精密控制技术由船舶精度向机件精度方向发展，而管件精制控制则是机件精度控制的关键。采用管系三维设计、管系族制造、管系分段预整装、管系单元装配等现代造船技术，推动了管系设计、加工和安装的进步，并在各个阶段进行管系的精度控制，使船体精度与管装精度同步发展，实现中间产品成品化程度不断提高，中间产品的质量越来越好。

参考文献：

[1] 王振中. 基于现代造船模式的船舶管系精度控制研究[D]. 大连理工大学.

[2] 单文强. 基于现代造船模式的精度管理研究[J]. 中国科技纵横, 2019.

[3] 邵志杰, 吉李祥, 张威,等. 基于精益生产的船舶精度控制研究[C]// 中国造船工程学会造船工艺学术委员会造船企业精益生产学术研讨会. 2011.

[4] 李晨, 白晓泽. 现代化造船模式下的分段精度控制工艺研究[J]. 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术:00196-00196.

[5] 曾宪诚. 基于现代造船模式的造船精度管理研究[C]// 中国造船工程学会造船工艺学术委员会造船企业精益生产学术研讨会. 2011.