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船舶总组搭载精度控制研究鲍彤，曹志兵0引言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。精度管理是企业核心竞争力的之一，涉及到企业的原材料消耗、劳动力耗时、施工安全性、船舶建造质量、企业的效率、新工法新工艺推广、订单的多样性和附加值船的订单获得，是现代造船企业不可或缺的最基础技术能力。精度管理的深入研究很多国内船厂都在开展，但受仪器、理念、方法等诸多限制还是停留在二维的模式测量和分析模式上，当前没有一家船厂能取得突破性的成果，和日韩精度管理的水平的差距明显。如何转换我们的思维变二维的精度管理成三维的精度管理，实现一套精度管理的数字化测量、采集、分析的控制管理体系，实施模拟搭载是我们当前面临的重大课题。中船工业集团对上海外高桥造船有限公司的定位是要建设成国内造船业的模版、是新技术和科学管理的引导者，公司作为一家新兴的造船企业在企业持续发展过程中也同样的受精度管理的影响，为此提升公司的精度管理水平，形成标准而先进的精度管理模式是刻不容缓。船舶总段总组和坞内搭载的精度控制在船体建造后行过程中发挥着重要作用，若这一阶段精度控制不良出现的后果和单个分段精度不良后果相比影响面更广、破坏性更大，总组搭载时精度控制对船舶合拢时周期和建造质量影响深远。尤其船坞作为企业核心的造船资源，精度水平的高低因影响吊装效率和施工效率，同时也对坞期的缩短产生重大的影响。本文以总组和搭载的精度控制为突破口辅助三维的全站仪为辅助工具来加强我们的数据分析的完整性和增加对相关控制点的研究来提高我们的控制水平。1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20051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10010085细节设计1009575生产设计1009565生产技术切割10010080焊接10010080外观10010070搭载10010070管理水平价格管理10010060材料管理10010060生产管理10010060人力管理10010065参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。2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SOKKIA2130RSOKKIAMonmos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SOKKIA2130RSOKKIAMonmos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PENTAXTOPCONTRIMBL（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SOKKIA2130RSOKKIA4130R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2船舶总组精度控制研究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。2.1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。3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）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。2.2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：某型船总组精度数据表总组使用坞墩总组使用手动油泵总组改进后使用可调节工装总组使用电动液压油泵4某型船艏部总组精度数据表5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6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。2.3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）7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1)上部BLOCKJOINT部REVERSE100MK施工mm图底部定位总组图2）CENTER搭载基准线FR25.FR40理论线尺寸为12000mm装配前加（3-5mm)管理3）机座水平±2mm以内管理图底部定位图level水平管理点±2mm以内管理8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水平±4mm管理图旁板定位总组图旁板旁板图旁板定位总组图旁板横舱壁总组精度控制基准：旁板定位FR46半宽加（+3～4mm)，7000A/B。FR47横隔舱中心线，半宽确认。旁边上部水平±4mm管理。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焊，尽量消除焊接变形。总组精度控制基准：旁板定位FR46半宽加（+3～4mm)，7000A/B。FR47横隔舱中心线，半宽确认。旁边上部水平±4mm管理。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焊，尽量消除焊接变形图69求。3船舶搭载精度控制研究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。下面我们从数据表和搭载精度控制基准上来分析。3.1搭载精度测量数据表的优化。下图是我们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我们优化后的总段数据表10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。3.2搭载精度控制基准优化下图是我们某型船货舱区域的搭载精度控制：搭载图偶数焊工对称焊接1搭载图22偶数对称焊接精度管理事项401(CORR.BHD)横膈壁垂直度，宽度尺寸确认±5mm管理62B，63B装配定位半宽+5mm，甲板（D.K）水平±5mm62B，63B,63C，63C装配定位水平±5mm管理11上述搭载定位数据的优化，作为了现场施工的工艺性文件，在统一了所有精度管理人员的思路和施工的标准。大大提高了现场精度控制水平。3.３模拟搭载的研究模拟搭载是基于所有数据三维测量的基础上来开展的，这里面涉及到数据的测量，数据输入电脑后分析，确定最终总段接头的余量实现系统内的模拟搭载。最后倒出数据修正接缝余量实现现场搭载的一次定位。ａ．操作程序现场实物测量方式最终导入电脑的三维模式分析及数据表的生成。搭载图水平点±5mm以内管理12ｂ．现场操作事例下面是某船甲板模拟搭载的演示，操作步骤是先测量船坞与甲板相接口的数据，后测量要搭载甲板相应接口数据，将所有数据导入模型分析，得到最终的余量修正数据。搭载接口测量数据13搭载甲板精度数据测量数据导入电脑后分析，得出最终余量修割量分段50K大肋板2处错位.需要开刀.14下图是模型里面分析图分段50K与分段50J前后接缝处切割余量10mm.STB'D部割6-8mm15从上述分析可以得出：预先搭载总段和其相应结合处需要在预先搭载前所需要修正的余量。而且同时可以得出主要构件错位情况，即预先得到总段搭载时结构错位情况便于及时适当调整。4精度管理体制的更新和优化为了实现所有总组数据和搭载数据在施工过程中的可控管理，在管理体制上我们作了认真细致的分析，特别在总组和搭载区域成立了专业的定位班。其概念是在配合调整前