船體3D方式精度管理關鍵點研究

代飛

船體3D方式精度管理關鍵點研究

代飛

（上海交通大學，船舶海洋與建筑工程學院，上海200030）

主要對3D方式的精度管理方法進行簡單研究，通過對3D精度管理的簡介，輔以基準面與基準點的原理與工藝說明，明確3D精度關鍵控制點與控制方法，明確基準面分析的優勢，論證3D方式精度管理模式在產品建造中對船體精度與生產效率的良性幫助。

精度管理；3D方式；基準點；基準面

船舶制造作為勞動密集型產業，在整個施工過程中需要耗費大量的勞動力。作為世界造船大國而非造船強國，中國造船產業想在世界范圍內提升競爭力，就必須果斷優化現有技術與方法，尋求更佳的發展出路。科學、可行的精度管理技術是一門綜合性、系統性的科學，通過對船體建造全過程進行系統地精度控制與管理，不僅可以提升產品品質，更可以通過規范流程、制定制度、執行標準等管理方式，科學地提高生產效率，縮短建造周期，降低產品不良返工率，實現成本控制。在如今新造船行業大環境下，良好的精度管理技術可以快速提升企業的競爭力。

1 船體3D精度管理及其與2D方式的主要區別

2D精度管理，主要工作為“測量”，無法實現各階段生產工作的有效銜接，導致船體結構在生產的過程中可能會發生影響正確性與精密度的獨立性“精度合格”，但是相鄰產品存在交互的逆向誤差，最終導致相類似的問題重復發生，累計誤差普遍存在等現象，引發修正作業，生產效率低下。這類不完整精度管理體系不但不能體現出精度管理的成果，更難以實現通過先進技術提升管理水平。造船精度管理技術需要解決的一個重要課題就是如何通過良好的過程控制與誤差消除，實現全工序的有效銜接管理，來解決在生產過程中產生相鄰累積精度不良等問題，即“3D精度管理技術”。

2D與3D方式的主要區別在于，2D精度技術是在各個工序中將誤差分散，不能將問題充分暴露，3D方式精度管理，可以將所有精度不良問題按照各工序要求充分暴露，并根據實際生產需要選擇最合適的時機進行修正，從而杜絕產生累積誤差與精度不良。

2 基準理論是3D方式精度管理重要方法

2.1 明確基準，制定精度管理基準書與精度檢查單

3D精度控制工作的重中之重，是制定精度管理全過程施工的“法律”，在精度管理基準書中明確規定：船體從下料開始，直至搭載結束每個分段的基準面與基準點，明確各個階段精度管理關鍵控制點及控制難點等，施工人員則需要按基準進行施工、過程控制及最終精度驗收。精度作業基準書作為各階段工作的作業指導，主要用于施工輔助、過程控制及預防管理，輔助進行測量數據的銜接管理。

要實現精度管理結果的判定與交接，需要根據實際產品來制定各工序的檢查項目與檢查記錄表，即《精度檢查單》。在檢查單填寫過程中，應遵循基準分析原則，確認基準①、②、③三個基準點作為測量與分析基準點。其中，基準點的選取應以單個分段為基本單位，根據最終大合攏狀態確定，多選取為分段對合面端面上與對合分段直接接觸面上不易產生形變的關鍵節點，后根據基準書要求將三個基準點的三維基準坐標置0匹配后進行誤差分析，以確認最終問題，進行判定與修正。

2.2 基準的定義

所謂基準，是船體從設計開始直至主船體全船貫通整個建造過程中所需要遵守的建造起始準則，基準以船體分段為基本單位，每個分段根據最終船臺大合攏狀態，確定三個基準點，基準點兩兩連線后在船體基礎坐標系中構成基準面（X、Y、Z方向），最終依照基準明確各個階段船體制造的劃線順序、裝配建造順序、過程控制標準及最終搭載基礎。

基準的統一在整個環節中起到承上啟下的作用，由于精度管理工作覆蓋了從船體設計開始的整個建造流程，因此各個階段的基準也必須統一，即從設計開始的各環節精度控制，都應該遵循最終大合攏基準，根據大合攏順序來反推各階段基準，并在實際生產施工時按照反推基準進行作業。

2.3 基準點與基準面的設置原則

根據實際中組、搭載順序，在船體余量設計階段應將基準面端面設計為無余量端面，確保自由端為無余量端，這樣可以確保在相應中組、搭載時控制產品的完工數據能夠直觀、準確的進行測量。對基準點，應設定為基準面端面上與對合分段直接接觸面上的關鍵節點（坐標方向上不易產生形變的坐標點），以確保分段不會因為節點變形及位置偏差造成測量分析數據偏差。

任意分段都需要明確三個基準點，以雙層底底邊艙分段為例，對基準點①、②、③的確定規則如下：

（1）基準點①為第一基準點。船體各工序建造及測量分析時，應確保其在船體坐標系中與設計坐標偏差調整為[X=0/Y=0/Z=0]，即此點用于定位分段在船體坐標系中的整體位置。

（2）基準點②為第二基準點。在偏差調整時，第一基準點已經確定分段的三維位置，第二基準點應與船體坐標值同步設置，取一個變量X≠0[X：？/Y= 0/Z=0]。通過基準點②的設置，可將分段前后位置[X]與半寬[Y]進行固定，此時對于分段自身的其它精度控制點，除高度方向[Z]外，均為以基準面為基準的標準狀態下的誤差。

（3）在前后位置[X]及半寬[Y]確定后，固定基準點③，分段將實現與船體坐標系的基準匹配。通過基準①與基準②的調整，基準③僅有高度方向[Z]為可變量，故應將此點Z方向調整至Z=0[X：？/Y：？/Z= 0]，X與Y值則為建造誤差。

按照上述原則，確定每個分段基準點后進行分析，分段上各個測量點理論偏差都應為0，由于在建造過程中存在各類偏差，實際不一定為0.若偏差值小于精度標準要求，視為精度合格，超差則應立即修正后，方可向后流轉。

2.4 基準面分析方式的特點

相對于傳統誤差分析方式，采用3D基準理論對分段進行精度分析主要有以下幾點優勢：

（1）船體建造全盤統籌，基準統一。通過明確的基準面理論，做到船體建造各個工序施工順序的有效統一，從而最大程度的減少累積誤差與對合口反向誤差的產生，并可以更直觀、更明確的進行過程控制。

（2）放大誤差，及時修正，實現中間產品逐道合格，有效地實現各個工序制造誤差放大化暴露，便于逐道消除誤差，實現各階段產品“中間產品化”，確保各工位之間流轉的產品均能滿足精度標準，降低船體總裝階段誤差的累積與不可逆修正。

（3）降低對精度人員技能的要求，實現“傻瓜式”精度管理。通過基準理論進行分析后，對船體三維誤差可以明確顯示，不再需要依賴經驗豐富的精度人員依據個人經驗進行判定調整，現場施工人員與精控員可以直接根據分析結果定量調節修正，降低對專業人員的依賴程度。

（4）便于通過實際數據進行比對后利用偏差值直觀進行模擬搭載，降低對模擬搭載軟件等工具的依賴度。

（5）結合模擬搭載結果，以基準點為基準進行標準化定位，避免了因追求分段對合口線型及精度合格，而放棄總段、整船的精度的現象，可推進總裝階段標準化快速定位。

3 制定管理制度，開展精度控制人員技能培養與制度化管理

3D精度管理技術的推行與執行力密切相關。精度管理工作在明確了施工基準，實現了無余量設計的同時，必須制定相應的管理制度，通過教育與考核的方式來引導現場精度工作按規定執行落實，最終發揮時效性。對于精度管理工作中“人”的管理，必須圍繞三點建立相應制度，即自主管理制度、精度檢查制度、精度評價制度，把精度檢查與精度標準預植于過程管理與預防管理之中，通過制度化管理，獲得生產效率大幅度提升。

4 結束語

3D方式精度管理是今后造船精度管理工作的發展方向，本文對于船體建造過程中的3D精度基準面理論與方法進行了簡單的介紹，明確了相對傳統2D精度控制方法，3D基準點精度管理分析理論的優勢，闡述了基準理論對船體精度管理在數據傳遞、問題點暴露、累積誤差的消除等方面的重要性，明確了其對于提升產品品質提高工作效率的積極作用。

The Study of 3D Accuracy Management Key Points In Shipbuilding

DAI Fei
（School of Naval Architecture and Ocean Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai200030，China）

This article is a simply research about the 3D methods accuracy management in shipbuilding.Follow the introduce about 3D method accuracy management，accompany by datum plane/line concepts to confirm the key points and process，confirm the advantage of 3D method，to demonstrate this method is helpfully for shipbuilding products accuracy and work efficiency.

accuracy management；3D method；datum plane；datum line

U671

A

1672-545X（2017）02-0235-02

2016-11-12

代飛（1985-），男，山東青島人，中級工程師，本科，主要從事精度管理工作與研究。