精度的毕业设计概述.docx
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精度的毕业设计概述
毕业设计（论文）
精度控制技术在造船业的应用
学生姓名：
曾铭
指导老师：
王德联
专业名称：
船舶工程技术
渤海船舶职业学院
2014年6月
摘要
近几年国内船厂大规模的扩充国内造船能力不断增强，中国的造船已经成为了世界第三造船大国，但我们的核心竞争力和日韩先进造船企业相比有着相当大的差距。
从船体建造而言，我们的精度管理差距更加明显。
船体建造精度管理（PrecisonControlsforHullConstruction），从国外引进至今，目前已在国内造船上得到较快的应用和发展。
我们研究日、韩及其他先进造船国家之所以在造船技术上得以快速发展，根本一点就是推行精度管理的结果。
造船精度管理是最符合精益造船思想的，是精益造船的重要特征。
造船精度管理就是用数理统计的方法，通过对造船生产过程中的加工精度管理和焊接热变形的误差控制，用补偿量代替余量的办法，减少造船加工、装配和焊接当中的无效劳动。
日本船厂一般都专设精度管理组织，负责组织和推进全厂的造船精度管理。
关键词：
精度管理精益造船补偿量
ABSTRACT
Inrecentyearsthedomesticshipyardlargescaleexpansionofdomesticshipbuildingabilityincreasesceaselessly,Chineseshipbuildinghasbecometheworld'sthirdshipbuildingbigcountry,butourcorecompetitivenessandJapanandSouthKoreaadvancedshipbuildingenterpriseshaveaconsiderablegap.Fromtheconstructionofthehull,theprecisionofourmanagementgapmoreevident.Shipbuildingprecisionmanagement（PrecisonControlsforHullConstruction）,introducedfromabroadsofar,currentlyinthedomesticshipbuildinggetsrapidderdevelopmentandapplication.
WestudyJapanese,Koreanandotheradvancedshipbuildingcountriesthatinshipbuildingtechnologytotherapiddevelopment,fundamentalpointiscarriedouttheresultsofprecisionmanagement.
Shipbuidingprecisionmanagementismostconsistentwiththeleanshipbuildingthought,istheimportantcharacteristicofleanshipbuilding.Shipbuidingprecisionmanagementisbyusingthemethodofmathematicalstatistics,throughtheprocessofshipbuildingproductionmanagementandprocessingprecisionofweldingheatdeformationerrorcontrol,useofcompensationinlieuofallowanceway,reduceshipbuildingprocessing,assemblingandweldingoftheinvalidlabor.Japaneseshipyardsaregenerallydesignedforprecisionmanagementorganization,responsiblefortheorganizationandadvancetheshipbuidingprecisionmanagement.
Keywords:
precisionmanagement;LeanShipbuilding;compensation
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第1章前言……………………………………………………5
第2章为何要推行精度管理.....................................................5
2.1推进精度管理的论述…………………………………….5
2.2国内外研究开发现状和发展趋势…………………………7
第3章船舶总组精度控制案例
3.1总组工具和工装优化前后分析……………………………10
3.2总组定位精度数据表优化前后分析……………………….13
3.3总组精度控制基准优化分析………………………………..18
第4章船舶搭载精度控制案例
4.1搭载精度测量数据表的优化…………………………………24
4.2推进精度管理的作用和意义…………..………………….…25
4.3推进精度管理的条件…………………………………………26
第5章如何推行精度管理
5.1推行精度管理计划…………………………………………28
5.2推行精度管理的体制和方法………………………………………...28
5..3精度管理如何控制，需要具体解决控制技术和控制手段问题…………………………………………………………………………………………….30
5.3.1船体建造精度管理中的对合基准线控制………..30
5.3.2要研究完善全船余量和补偿量设置………………32
5.3.3全船理论线和全船结构理论线…………………….36
5.3.4精度管理如何解决施工控制措施……………..…36
5.3.5要对变形和反变形进行研究………………………..39
第6章精度管理与国外的差距…………………………………...49
结论…………………………………………………………………………………….52
参考文献……………………………………………………………………………..53
答谢语…………………………………………………………………………………54
第1章前言
船体建造精度管理（PrecisonControlsforHullConstruction），从国外引进至今，目前已在国内造船上得到较快的应用和发展。
我们研究日、韩及其他先进造船国家之所以在造船技术上得以快速发展，根本一点就是推行精度管理的结果。
造船精度管理是最符合精益造船思想的，是精益造船的重要特征。
造船精度管理就是用数理统计的方法，通过对造船生产过程中的加工精度管理和焊接热变形的误差控制，用补偿量代替余量的办法，减少造船加工、装配和焊接当中的无效劳动。
日本船厂一般都专设精度管理组织，负责组织和推进全厂的造船精度管理。
第2章为何要推行精度管理
2.1推进精度管理的论述
精度控制的含义是制造过程的统计控制。
精度控制的最主要的目的是持续地提高生产效率。
精度控制反馈信息的分析结果可指导详细设计、公差和工艺方法的调整，从而协调各分道生产线的工艺流程。
当一个流程处于统计控制范围之内时，它所制造的中间产品的精度正好满足下道装配作业的要求，而不会出现使生产中断的返工。
这样，精度控制是一种以最低的工时成本维持均衡的作业流的生产机制。
协调造船过程作业流所需要的精度水平几乎总是在船东和船级社所规定的公差范围内，因此，实际精度高于业主所期望的精度是统计方法用于生产控制的一种副产品。
随着科学技术的发展，以及在生产实践中不断认识尺寸偏差发生的规律，船体建造精度管理的水平将随之提高。
图1是船体建造精度管理的评价指标与精度管理水平等级的关系：
图1精度管理水平等级的关系
图中：
1）全船余量的加放率y，—船体工件的装配接头边缘留余量和不留余量的比率。
呈反比曲线关系，xy=k（k＞0），随船体建造精度管理水平等级x的提高而降低。
2）全船补偿量加放率y—船体工件的装配接头边缘加放补偿量和不加放补偿量的比率。
呈抛物线关系，y2=2kx（k＞0），随船体建造精度管理水平等级x的提高而增加。
3）全船预修整率y—船体船体工件的装配接头边缘留余量中能作预修整处理的比率。
在精度管理的初级状态，它将随船体建造精度管理水平等级的提高而增加，但到一定程度后，又随全船余量的加放率的降低而减少。
4）现场修整率y也呈反比曲线关系，xy=k（k＞0），随船体建造精度管理水平等级x的提高而减少。
船体建造精度管理水平等级的提高在很大程度上受船厂的生产技术、管理水平、设备能力、工人的技术素质、建造船舶的类型与等级、经济合理性等一系列因素的制约。
因此，盲目追求过高水平的船体建造精度管理是不现实的。
2.2国内外研究开发现状和发展趋势
中国造船业近几年发展迅速，造船产量连续11年居世界第三位，船舶工业将成为我国的支柱性产业。
在世界船舶行业中所占份额有2000年的6％提高到2005年的20％，2008年上半年中国手持订单达到35%以上。
达到世界第二，到2015年我国的船舶产量将达到2400万载重吨，争取达到“世界第一”。
在全球的经济的快诉发展和WTO的推进下,造船业处于繁荣周期。
造船业正经历向中国转移的产业,呈现由欧洲→日本→韩国→中国的路径。
首先：
劳动力成本优势是中国造船业崛起的根本因素之一,造船业是劳动,技术,资金三要素密集的行业,劳动力成本很重要.日本,韩国都出现劳动力不足的问题,造船工人高龄化的现象.造船工人的工资也是跟日韩竟争的优势.其次，中国拥有很长的海岸线，可以比较容易扩建造船基地。
中国造船企业的劳动力优势,产能优势集中体现在散货船﹑油船等常规船舶建造上，其造船周期已接近国际先进水平。
国内的造船企业与日韩的差距虽然正在逐渐缩小，但仍不容忽视，尤其是高技术船型，与先进的造船强国日本、韩国相比，我们在设备、技术和管理都存在差距。
在设备使用上，全站仪国内造船企业使用的还比较少，作为数字化精度管理控制，我们数据的测量方式因精度测量设备全站仪使用频率的不同与韩国相差很大。
韩国、日本、中国造船产业技术竞争对比表：
韩国
日本
中国
设计水平
基础设计
100
100
85
细节设计
100
95
75
生产设计
100
95
65
生产技术
切割
100
100
80
焊接
100
100
80
外观
100
100
70
搭载
100
100
70
管理水平
价格管理
100
100
60
材料管理
100
100
60
生产管理
100
100
60
人力管理
100
100
65
参照国外先进管理模式，结合我们当前实际测量和控制盲点，我们必须以全站仪和精度软件为依托，优化我们数据测量和分析方法，优化我们的作业流程，建立一套以数字化精度控制为导向的精度数据收集、整理、分析的科学管理体系来提高船舶总组、
搭载的精度控制水平。
韩国国内主要船厂精度管理设备保留现状如下表：
船厂
精度仪器
主要事项
现代重工
SOKKIA2130R
SOKKIAMonmos
精度管理人力：
约150人
全站仪，Monmos装备约70台（不包括劳务队）
三星重工
SOKKIA2130R
SOKKIAMonmos
精度管理人力：
约100人（造船80人，海工20人）
全站仪约100台，劳务队80余台
大宇造船海洋
PENTAX
TOPCON
TRIMBL（NIKON）
精度管理人力约100人（不包括搭载管理）
使用大量的PENTAX全站仪
全站仪约120台（不包括劳务队）
现代尾浦造船
SOKKIA2130R
精度管理人力约40人
全站仪约30台（不包括劳务队）
现代三湖重工
PENTAXR322
全站仪60余台（不包括劳务队）
STX造船
PENTAXR322
全站仪约40台（不包括劳务队）
韩进重工
SOKKIA2130R
SOKKIA4130R
全站仪约40台（不包括劳务队）
成东造船海洋
SOKKIA2130R
精度管理人力约20人
全站仪约10台，劳务队约20台
第3章船舶总组精度控制案例
船舶总组精度控制的核心在整体精度管理中是连接分段精度和搭载精度的桥梁，在控制总组精度时不单纯要考虑分段精度局部偏差的修正还要考虑对后续搭载的影响，其是船坞搭载精度控制的
前提和保障。
在精度控制的严肃性和控制等级上相对于船坞来讲是要高出一个等级的。
为此平台精度控制是整个船体建造精度管理中相当重要的一个部分。
本文对此问题是基于某造船公司的生产现场的实际情况来分析总组精度控制。
3.1总组工具和工装优化前后分析
按照当前某造船公司的总组平台规划和所接船型，决定了现场总组的平台只能实现胎位的固化而不能实现总组胎架水平度的固化，为此当前情况下只能是分段吊装前预先调节所用工装的水平度。
常规使用的工装工具是水泥坞墩上面垫木板的组合实际上因木板材质不可能相同，分段吊装后因木板材质不同区域的下沉量就不同导致水平发生偏差就必须进行用手动油泵进行调整，尤其是总组分段有时涉及四只分段，即每吊装一次则重力增加水平度一直是一种动态的变化过程，直到全部分段吊装结束才是静态过程，这样消耗大量劳动力还不能很好确保总组水平±4mm的要求。
而水平度是总组精度控制的基础，必须严格控制。
总组使用坞墩
总组使用手动油泵
为此提出了我们的优化方案既更改了平台总组使用工装和工具（具体见下图）
总组使用电动液压油泵
总组改进后使用可调节工装
因为水泥坞墩变为螺旋式刚性平台，很好的避免了总组定位结束后水平度不受重力增加而发生的动态变化。
即使有局部的下沉变化也是在1~2毫米这样始终能保证水平的静态管理。
若局部水平度偏差结合电动油泵来进行调整，而螺旋式支撑旋转圈数和其高度变化是一个固定值，方便于调整。
3.2总组定位精度数据表优化前后分析
因为受测量工具的限制和现场测量安全上考虑我们所使用的数据表严格意义上讲只是两维的精度数据表，而分段本来也就要求三维的精度保证。
之前使用的精度数据表如下：
某型船艏部总组精度数据表
从上面数据表可以很明显看出所有的尺寸均是在一维空间上测量，结合后也只有二维空间尺寸，若常规测量方法得出三维尺寸则将消耗大量测量劳动力且繁琐，实际在快速生产中是不现实的。
这样对于总组数据控制上提供分析时就不能全面。
在引进了先进的全站仪后这样就可以优化所有的总组精度测量表下面两张数据表是上面同类型总组分段优化后的数据表，具体如下：
某型船总组精度数据表
优化后某船型艏部总组三维精度测量表
上图可以看出，所有总组精度控制点的位置和理论三维尺寸全部在数据表上体现，实际测量的偏差值直接填入括号中，这样细化了测量人员对测量点的概念，也明显降低了测量人员的技能要求，对后续数据分析提供了完善的数据保障，有了全方位的数据总组精度控制就可以明显上升一个台阶。
3.3总组精度控制基准优化分析
总组精度控制基准是精度控制过程中的指导性文件，要提升总组精度控制水平，在制定总组精度控制基准时焊接变形和焊接收缩是必须要考虑的。
因外高桥所建造船型为超大型船舶国内老厂的焊接收缩和焊接变形在总组阶段可借用的相对较少，为此在多年的对相关船型数据积累上我们不断优化了我们总组的精度控制基准。
即在控制水平度，长度和抛势等尺寸方面我们重点优化了相关定位控制基准。
下面是某型船艉部总组按吊装顺序优化的精度控制基准（这里面包括了吊装顺序、焊接反变形、焊接收缩加放和总体焊接顺序）
总组精度控制基准：
●101分段落墩后，做好肋骨检验线。
●划出FR25—FR40肋骨理论线尺寸为12000mm加（+3--+5mm）
●划出中心搭载基准线，100MK检验线。
●调整四周水平，复查中心线。
●机座水平±2mm以内管理。
●整体水平在尾端加放5mm反变形
总组精度控制基准：
Ø旁板定位FR46半宽加（+3～4mm），7000A/B。
ØFR47横隔舱中心线，半宽确认。
Ø旁边上部水平±4mm管理。
Ø先进行内外底板对接焊，其次进行纵桁、纵骨的对接焊，然后进行构架与内、外底板间的角焊接。
施工时必须偶数焊工对称施
图6
总组精度控制基准：
Ø旁板定位FR46半宽加（+3～4mm），7000A/B。
ØFR47横隔舱中心线，半宽确认。
Ø旁边上部水平±4mm管理。
Ø先进行内外底板对接焊，其次进行纵桁、纵骨的对接焊，然后进行构架与内、外底板间的角焊接。
Ø施工时必须偶数焊工对称施焊，尽量消除焊接变形
上面是总段总组过程中相关精度控制基准，我们在总组时水平局部加放5mm，焊接收缩局部加放了3mm。
通过在焊前加放后续船的焊后跟踪测量能很好的保证总组控制的精度要求。
第4章船舶搭载精度控制案例
坞内搭载是船体建造过程中的最后一道精度控制程序，其精度控制水平和主要受分段和总组的影响，从控制上难点来讲相对总组则较为简单，因总段吊装重量较大多数为200吨到600吨左右，导致调整难度相对较大。
下面从数据表和搭载精度控制基准上来分析。
4.1搭载精度测量数据表的优化。
下图是原先的使用的数据表，某型船上边舱总段搭载数据测量表下图是优化后的总段数据表
以上两张搭载精度定位数据表，最大的差别是直观，数据全部由两维的变为三维的数据、所有需要测量点数据的明确，优化后便于数据的分析。
提高了定位的精确度和测量的深度和广度。
4.2推进精度管理的作用和意义
精度管理的目的是推行无余量造船，加快船体建造速度，降低成本，从而提高企业总体技术和管理水平。
其优点十分明显：
1）减少了无效劳动。
不实行造船精度管理，分段在装配过程中会产生大量的间隙或错位，需要去修补，对留有余量的结构部分还需要进行切割，这些工作大大延缓了工程进度。
通过造船精度管理，提高分段的制作精度，可以大大减少不必要的作业时间，提高作业效率。
2）降低了作业难度。
造船精度较差的船体装配，一般都需要水平较高的有经验的高级技工来进行安装的调整和定位。
实施精度造船后，各种部件、结构件和分段的尺寸精度提高了，船体装配成为简单的要素作业，这就大大降低了工人的熟练化程度，从而减少了作业时间，缩短了生产周期。
3）有利于高效焊接。
由于船体的焊缝精度得到了控制与提高，这使得高效焊接设备的使用成为可能。
同时，高效焊接设备的使用使生产效率得到了明显的提高，焊接的质量也得到了进一步的稳定和提高。
4）提高了产品质量。
裂纹或变形之类的船体结构的缺陷，主要是由于初始的不完善或不精确的结构零件的强制连接引起的残余应力产生的，实现造船精度管理后，各种间隙、余量和错位大大减少，船体结构内的应力分布趋于均匀，船体强度得到了强有力的保证。
5）加快了建造节奏。
分段精度的提高，同时提高了搭载速度，成为快速搭载的基础，也是公司提升物量的基础。
4.3推进精度管理的条件
推行精度管理与造船科技水平密切相关，主要表现在：
1）设计软件版本的提高
造船专用集成软件KCS—TRIBON系统的版本不断提高，可以根据全船余量和补偿量布置图的内容，通过生产设计解决板和结构的边缘补偿量、锥型补偿量和内部收缩补偿量等；通过系统建模，可以解决样板、样箱、胎架及各类辅助线的设置，通过建模所体现出的精度内容，细化到作业图纸上，从而对提高装配精度创造了可行的条件，同时也方便了精度数据统计。
2）工艺装备改进和创新，科技手段的提高，工作站之类的计算机开发，为推行精度管理创造了硬件条件
平面分段流水线是精度管理的成果；T型材流水线，数控等离子切割机、高精度门式切割机、型钢和光电切割机等，都与精度管理有关；大型加工设备如400吨肋骨冷弯机、22米2000吨三星辊等设备的使用，提高了加工精度；600吨大型龙门吊，为总组分段后的无余量搭载创造了硬件条件。
CO2焊接设备和FCB三丝焊、多头角焊机、垂直气电焊等自动焊接设备大量推广，减少了变形和收缩。
20mm大间隙通过，有利于船坞搭载时合拢间隙的控制；自动划线功能可设置100mm对合线和直剖线、中心线、肋骨检验线、水线等设置，有利于控制分段变形和扭曲等。
测量、定位工具如激光经纬仪的开发，为造船船体分段无余量制造和船台（船坞）无余量搭载定位奠定了可行的基础；API第三代激光自动跟踪仪，能比照设计CUVRE建模线型的符合程度，可以确保外板线型施工与设计原型进行实地控制，并能对分段、总段、搭载在任何状态下进行测量和准确定位。
生产布局合理，生产车间、场地大，有利于作业环境和安全施工的改善。
3）工艺方法和设施的改进，降低了船体分段尤其是几何分段制造的难度，减少施工工作量。
如双层底延伸、肋板拉入法的实施等。
工艺设施的改进。
如搁凳及其移动架、分段定位支撑和保证尺寸支撑、搭载用保距桥型梁的应用等。
4）体制体系的建立是精度管理有效推进的保证。
第5章如何推行精度管理
5.1推行精度管理计划
主要解决参考线、收缩因素、计划余量、精度目标和实际结果分析等。
为了实施精度控制计划，必须建立下列制度：
1）尺寸控制制度：
最大限度减少中间产品尺寸变化的方法；
按船体分段的类型，对尺寸变化的限值进行分级；
确定上述分级所需的相应的工艺过程。
2）内部信息交流制度：
将加工和装配中遇到的问题反馈给负责精度控制的具体项目人员，由负责精度控制的项目人员分析解决，向车间提供其所遇到问题的解决办法，并反馈给施工图设计部门，以避免今后出现类似问题。
5.2推行精度管理的体制和方法
精度管理要形成一套体制体系，贯穿造船全过程。
如制定年度精度管理计划，确定基本方针、工作重点，各阶段精度控制项目、控制的目标值和实际测量值，责任单位，工艺流程基准系统等。
1）目前管理的组织体制。
某公司专设精度管理组织体制，由总经理亲任领导小组组长，下设精度管理工作组，与各厂不同的是公司专门设立精度管理室，负责推进全厂的精度管理工作，推进设计、生产的精度控制方法的研究和实施。
生产部门有精度测量小组或拉划线小组等三级机制。
现场问题要形成反馈—精度管理室汇总、分析—设计—现场的循环反馈渠道；同时，CIMS管理集成系统已引进到实际应用阶段，通过CIMS和OA网传递管理信息，对提高SWS综合管理水平将会起到十分明显的作用。
2）管理方法探讨
近年来，国内各大型船厂都在抓缩短造船周期，推广二个一体化，即壳、舾、涂一体化和设计、工艺、制造一体化。
但能否真正做到，取决于船厂的主体技术水平和生产管理水平，否则只能是形式上的盲从。
一体化造船是由分道建造法等四大主体技术构成，而精度控制则是分道建造法的支柱，因此具备二个一体化的前提条件是精度管理水平的提高。
应当说，船体建造的可控因
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