關(guān)于精益造船的精度過程管理研究

陸曉萍

摘 要：目前為止，世界上最為先進的生產(chǎn)模式之一就是精益生產(chǎn)模式，這一模式的成功逐步在世界上掀起了一股精益管理的浪潮。本文主要以精益生產(chǎn)的模式為主要出發(fā)點，對于現(xiàn)代造船業(yè)的主流程進一步分析討論，并將其作為著力點，探究船舶精度在現(xiàn)代社會精度控制中的應(yīng)用，如信息化技術(shù)、三維立體測量分析、精度控制的理論和方式等。

關(guān)鍵詞：精益造船;精度;管理研究

隨著世界經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)的不斷進步，世界造船業(yè)的競爭壓力逐漸加大，后金融危機年代結(jié)束所造成的人民幣的升值、各種原材料價格的升值、勞動力成本日益攀升等內(nèi)部和外部的影響因素，對于國內(nèi)的造船行業(yè)的生存狀況產(chǎn)生了巨大的沖擊。同時，在新船訂單量的日漸萎縮和過度膨脹的造船行業(yè)中的矛盾也逐步凸顯出來，新船建造的價格戰(zhàn)爭一觸即發(fā)，國內(nèi)的造船行業(yè)的利潤時代已經(jīng)逐漸到來。然而各行各業(yè)生存的本能就是追求利益最大化，如果要實現(xiàn)這一共同目標(biāo)，需要我國的船業(yè)能夠堅持轉(zhuǎn)換現(xiàn)代的造船模式，在造船成本以及造船效率等方面不斷縮小和世界上先進造船行業(yè)的巨大差距。所以，精益造船已經(jīng)逐步成為了我國各大主流造船公司相互競爭和研究的對象之一。

一、現(xiàn)代化的造船業(yè)的作業(yè)主要流程

隨著我國的造船工藝技術(shù)的逐步創(chuàng)新發(fā)展，我國的造船模式已經(jīng)開始逐步向巨型總段建造、平底建造和造船的整體流水線等多種模式共同發(fā)展。依照現(xiàn)代造船模式的原理和機制，它的作業(yè) 主流程可以反映出的是通過中間產(chǎn)品為導(dǎo)向的作業(yè)分解方式。這一方式可以把最后的產(chǎn)品，按照不同的制造等級，對于中間的生產(chǎn)過程進行再次分解和組合。而且對于不同產(chǎn)品在不同階段的任務(wù)分解提出相對的特征需求，其中涵蓋了明確的科學(xué)技術(shù)要求和制作工藝手段;嚴格把控中間產(chǎn)品的質(zhì)量和精度指標(biāo)，以及在進行作用任務(wù)時所獲得的生產(chǎn)資料等，進而在我國船舶建設(shè)過程中提升行業(yè)的生產(chǎn)效率，減少不必要的勞動時間，從而實現(xiàn)真正意義上的精益化生產(chǎn)。在現(xiàn)代化的造船模式中，生產(chǎn)商可以通過精益生產(chǎn)原理的不斷引進，依照船舶總體裝化的建造方向，利用當(dāng)前制造生產(chǎn)的科學(xué)技術(shù)手段，研發(fā)和實行相關(guān)的作業(yè)流程和資源配置的優(yōu)勢分析，通過相關(guān)船業(yè)的主要核心配置特征和方式，進一步優(yōu)化建設(shè)柔性的準生產(chǎn)線路，實現(xiàn)船舶的整體均衡以及有序的建設(shè)，提升船舶的建造效率和資源的有效利用率，盡量縮短造船行業(yè)周期，提高整體的船舶建造水準。

二、現(xiàn)代造船模式的主要支撐技術(shù)就是精度的控制

我國現(xiàn)總裝造船模式的主要技術(shù)就是精度的控制，造船精度的控制是現(xiàn)代造船業(yè)的重要科技之一，也是我國造船行業(yè)實現(xiàn)精益造船的重要特點之一。

這一技術(shù)的基本原理就是通過數(shù)理統(tǒng)計的方式，經(jīng)過對造船生產(chǎn)整個過程中出現(xiàn)的加工誤差，以及焊接變形和另外過程的精度管控，利用補償值代替余量，進而使得船體在進行加工、配置以及焊接的過程中的無效勞動盡量減到最低。就目前來說，國內(nèi)外的先進造船行業(yè)，大多數(shù)設(shè)立了相對完善的精度管理組織體系。把各部門的精度職責(zé)細化、明確，并在精度設(shè)計、精度控制標(biāo)準、精度測量分析方法、精度信息化集成、造船精度工裝研發(fā)等各方面取得了一系列的成果。

（一）船體精度測量以及分析技術(shù)方面的創(chuàng)新

隨著我國造船行業(yè)的工藝技術(shù)不斷提升，總段建造巨型化、舾裝完整性等多項技術(shù)指標(biāo)的具體要求都在逐漸提高，與之相應(yīng)的船體精度控制技術(shù)也會隨之發(fā)展。船體建造的精度管理工程的主要目標(biāo)就是通過控制中間產(chǎn)品的精度，如分段、巨型終端的精度要求，進一步要求船體的精度控制，對于輔助這一技術(shù)的檢驗方式、分裝工具、分析技術(shù)類型等也帶來了革命性的轉(zhuǎn)變。特別是其中對于船體精度測量方式的變革，使得船體部件的測量精度和數(shù)據(jù)參數(shù)得到了使用方面的延續(xù)。

當(dāng)前，我國相關(guān)企業(yè)經(jīng)常使用到的測量工具是卷尺、水平測量儀、經(jīng)緯儀以及模板測量等，一般來說較為常用的傳統(tǒng)測量形式是直接測量法和水平距離投影法這兩種。這兩種釋放的測量過程較為迅速，但是容易受到外界因素的影響，不具備較高的測量精度，在工序的實用性和延續(xù)性方面可能較差。與較為傳統(tǒng)的二維度測量分析方法，高精度的三維立體測量方式和相關(guān)的三維分析軟件從外引入國內(nèi)，可以及時給我國船舶建造行業(yè)的精度控制帶來一場變革性的創(chuàng)新。新型的測量方法可以利用全站儀等多種高精度的檢測設(shè)備，檢測空間點上的三維立體坐標(biāo)數(shù)據(jù)，及時對所處空間的測量點進行較為準確的定位。通過多次現(xiàn)場實際效果的使用對比，不難看出，全新的精度測量、相關(guān)的分析技術(shù)和先前傳統(tǒng)的方式存在巨大的優(yōu)勢，對我國現(xiàn)代造船工藝技術(shù)的進步也會帶來一場具有深遠意義的變革。

（二）精度操控體系和信息集成化的不斷融合

我國現(xiàn)代造船行業(yè)不斷追求造船模式發(fā)展的重要手段之一就是信息的集成化，其中主要包括造船方面的設(shè)計、生產(chǎn)以及管理手段的數(shù)字化程度最后共同達到信息共享以及平臺統(tǒng)一的結(jié)果。目前的重點任務(wù)就是不斷解決設(shè)計、生產(chǎn)以及管理之間的信息保持流通順暢，實現(xiàn)上下道工序的無縫連接。隨著企業(yè)精度管理內(nèi)容和制度的不斷深入，逐步建立起一條從船體設(shè)計源頭出發(fā)，貫穿整個船體建造各個環(huán)節(jié)之間的精度信息集成化平臺和措施，已經(jīng)達到了各方的共識，也就成為了工程現(xiàn)場生產(chǎn)的一項迫切需求之一。根據(jù)全球船廠所持訂單量分析顯示，我國的造船技術(shù)在全球居于領(lǐng)先地位，如下圖所示：

全球船廠手持訂單量圖

船體設(shè)計的精度信息技術(shù)主要包括有關(guān)的數(shù)字化設(shè)計軟件、應(yīng)用軟件以及有關(guān)的數(shù)據(jù)庫分析技術(shù)。世界上很多先進的造船行業(yè)已經(jīng)逐步開始在生產(chǎn)中廣泛研究和運用，這其中的主要手段有：

1.加入精度設(shè)計的相關(guān)理念

在整個傳統(tǒng)原始設(shè)計的階段，應(yīng)該及時加入精度設(shè)計的理念，通過數(shù)年的數(shù)據(jù)庫累積和現(xiàn)場操作中的不斷摸索，盡早建立相對完善的一整套的剩余量、焊接補償值、反變形值等精度信息的加放準則。在傳統(tǒng)的設(shè)計過程中應(yīng)該把這些相關(guān)的精度數(shù)據(jù)逐漸完善到數(shù)字化的虛擬模型中，進而在設(shè)計方面上提升船舶的整體精度質(zhì)量。

2.設(shè)計有關(guān)的精度數(shù)據(jù)庫

船體精度的數(shù)據(jù)庫的種類復(fù)雜、數(shù)據(jù)龐大，記錄和分析起來較為困難，需要借助網(wǎng)絡(luò)計算機數(shù)據(jù)庫的管理和收集。在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺上，主要的功能是對分段的精度報檢管理和數(shù)據(jù)采集的總匯進行輔助手段，把信息大量繁雜的工序，記錄更多的統(tǒng)計工作專輯到網(wǎng)絡(luò)計算機自動處理和操作，節(jié)約人力物力，為整個數(shù)據(jù)庫的采集和查詢以及未來的分析工作提供了更大的方便和簡潔。

3.建立相關(guān)平臺

應(yīng)該早日建立相對完善的精度信息平臺，在溝通上下道的精度信息。所以的精度數(shù)據(jù)信息基本可以做到在信息平臺上實現(xiàn)快速的封閉流轉(zhuǎn)，很大程度上減少了人為影響的因素。與此同時，還可以盡早實現(xiàn)上下道工序之間的信息實現(xiàn)數(shù)字化的急速流轉(zhuǎn)，在施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的很多問題就可以及時反饋出船體的設(shè)計中樞，進行相應(yīng)的改良和完善;在整個設(shè)計的過程中出現(xiàn)的精度問題也能夠及時發(fā)現(xiàn)，避免了事故的影響擴大化。

4.開發(fā)相關(guān)操控軟件

可以根據(jù)相關(guān)生產(chǎn)的實際需求，生產(chǎn)商應(yīng)該開發(fā)大量的船體精度操控的專業(yè)設(shè)計軟件，盡量協(xié)助現(xiàn)場的實際操作，逐漸完善我國產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的船體精度控制和檢驗。就目前為止，我國的船舶行業(yè)在整體層面上的精度信息化水平仍然處在較低的層面，相關(guān)的操作技術(shù)使用和傳播還在初級階段，有待建立起一套相對完善的產(chǎn)品精度數(shù)據(jù)化的信息管理系統(tǒng)和平臺，盡早實現(xiàn)信息的有秩序的管理和操控，進一步提升相關(guān)企業(yè)內(nèi)部的精度信息的溝通程度。通過信息一體化的精度管理系統(tǒng)就會把企業(yè)中各個生產(chǎn)工序的信息逐漸轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容，使得所有采集到的信息集成一體，進而使得企業(yè)中的精度管理人員能夠盡早、及時且準確的掌握在生產(chǎn)過程中可能會出現(xiàn)的精度問題，在生產(chǎn)的各個階段中，所有的中間產(chǎn)品的精度實時情況，進一步增加對于生產(chǎn)過程中的監(jiān)管和掌控，對我們在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題能夠得到第一時間的措施手段并加以解決。

（三）船體建設(shè)的精度控制的基礎(chǔ)理論

在世界上的先進船體建造精度的控制方面是集多種技術(shù)和理論形成的，如系統(tǒng)工程理論、工業(yè)工程理論等。基本方式還有在過程中進行控制的方式、數(shù)理統(tǒng)計方法以及有限元分析的方式等。

1.系統(tǒng)管理的工程理論

系統(tǒng)論就是通過互相結(jié)合、作用和依賴的若干組成成分的更加科學(xué)方式，是一種對于所有涉及的系統(tǒng)都具有的普遍意義和價值的科學(xué)方式。在船體的設(shè)計工廠一般要考慮到工作人員、擁有的物資、機械設(shè)備、資金鏈、任務(wù)以及生產(chǎn)信息的六要素，共同統(tǒng)籌可以使得整個船體工程、質(zhì)量、成本以及服務(wù)分合等要求和標(biāo)準。系統(tǒng)工程理論一般適用于船體建設(shè)精度過程操控的系統(tǒng)、全面體系的建立。也就是對影響船體精度操控體系各方面的造船物資、工廠的組織體系、機械設(shè)備工具、精度設(shè)計等進行相對完善和全面的系統(tǒng)管理控制，才能夠及時確保船體建設(shè)精度能夠符合相關(guān)的精度標(biāo)準和規(guī)定。

2.工業(yè)工程理論

工業(yè)工程理論主要是通過對于數(shù)學(xué)、物理以及社會科學(xué)等多方面的專業(yè)知識和技術(shù)的綜合運用，用以工程分析以及設(shè)計的原理和方式，對整個操控體系所取得的各項成果進行下一步的確立、預(yù)測以及評價。其中這一種理論追求的則是系統(tǒng)整體的優(yōu)化和提升。工業(yè)工程理論主要在造船精度管理的過程中起到工作分析和運用等作用。確立船舶生產(chǎn)的工作內(nèi)容以及組織相關(guān)人員，對于生產(chǎn)船體精度問題的專業(yè)人員、存儲的物資、機械設(shè)備、能源以及相關(guān)信息等多種因素進行下一步的工程管理分析，早日確立主要因素，用來采取一定的精度處理措施。

3.反饋閉環(huán)控制理論

在整個系統(tǒng)的操作工作中，反饋控制可以給定操控信號，使得動作裝置開動，動作結(jié)果通常是由感覺檢測裝置檢測出來，并進行不斷的反饋與定信號進行比較。如果進行比較時出現(xiàn)差異，偏差的信號就會依照控制動作進行下一步動作，一直到偏差的信號逐漸消失為止。反饋閉環(huán)控制一般用來船體建設(shè)精度管理的過程操控和精度補償量的確立。船體建設(shè)的過程中可以依照精度控制標(biāo)準和規(guī)定對于切割、精加工、設(shè)立以及總組搭設(shè)等多個工序過程中進行的質(zhì)量管控過程，進一步發(fā)現(xiàn)精度超過規(guī)定的標(biāo)準，及時采取預(yù)防措施和手段，確保船體的建造精度。

（四）船體建設(shè)的精度控制的基本方式方法

基本方式還有在過程中進行控制的方式、數(shù)理統(tǒng)計方法以及有限元分析的方式等。

1.數(shù)理統(tǒng)計方式

依照我們統(tǒng)計的樣本數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析，可以得出一定的規(guī)律化分布或者數(shù)值的方式。數(shù)理統(tǒng)計方式可以利用到船體精度上，也就是在造船過程中進行精度測量數(shù)據(jù)的采集、整合以及統(tǒng)計處理方式，用來不斷完善船體建設(shè)的精度補償系統(tǒng)平臺。

2.有限元方法

有限元方法主要是一種通過離散化的數(shù)值進行計算的方式，通過網(wǎng)絡(luò)電子計算機，可以有效的分析計算復(fù)雜的船體工程結(jié)構(gòu)。有限元方式可以利用數(shù)學(xué)的離散、單元分析、總體組集以及代數(shù)求解等多項操作和步驟。有限元的計算方式可以應(yīng)用到船體的分段、終端等在吊運時結(jié)構(gòu)增加的確立，盡量避免吊運時產(chǎn)生的形變影響到船體精度，進而實現(xiàn)我國造船行業(yè)在船體建造過程中進行全過程的精度管理和控制。

三、結(jié)語

本文主要由船體的分段組立建設(shè)流程出發(fā)，圍繞著這一系統(tǒng)的精度操控以及補償量加放的兩個核心問題，從而進一步詳細地探究了造船分段精度控制體系，總體概括了分段精度操控的流程和方式，對提升我國船廠造船的精度水平具有高度的指導(dǎo)意義。

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