船体安装阶段块定位指标体系研究外文翻译资料

 2022-08-02 12:25:29

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《科学技术》(2002)6:58 - 167

船体安装阶段块定位指标体系研究

Takechi, Kazuhiro Aoyama，和Toshiharu Nomoto

东京大学工程研究生院环境与海洋工程系，日本东京，平州，本高，7-3-1

摘要:在船体生产中，管理活动的准确性至关重要。架设阶段的块定位操作是架设管理的关键环节。分段定位的质量不仅决定了最终船体的精度，也决定了装配阶段的生产率和成本。我们之前已经提出了计算机辅助精度管理的基本概念。精度管理活动包括“精度计划活动”和“精度测量活动”。准确性测量活动包括检查和应对不准确性。我们还提出了一个精度测量指标体系:一个是完井精度(如直线度、平面度)，另一个是施工精度(如各部件的相对连接形状)。本文详细阐述了块体安装阶段的定位精度指标。块体定位作业的质量由该系统进行评估:完成船体的精度由公差概念进行评估，施工过程的精度由人工成本概念进行评估。然后实现了该系统的原型。该指标体系与优化软件iSIGHT相结合，确定最佳块定位过程。最后给出了块体位置优化过程的实例。

关键词:精度管理·工程知识·定位·指标·优化

1、介绍

近年来，船体精度管理一直被视为一项重要的生产技术

降低成本，使用自动焊机。现代测量和计算机技术高度发达。基于这些技术的计算机支持的精度管理的基本概念在前面已经解释过。1 许多其他研究活动现在都是基于这一概念执行的。2

砌块安装阶段的砌块定位作业不仅决定了船体外形的最终质量，而且对后续作业的生产率和成本有很大的影响。换句话说，分段定位操作是船体施工精度管理的关键环节。成为一名熟练的块定位技术人员需要至少10年的培训。区块定位技术向下一代的转移正成为一个严重的问题，因为现在技术熟练的技术人员年龄偏大，年轻一代一般不愿意在重工业工作。此外，由于全球造船业的激烈竞争，每个船厂都有必要增加产量。块定位的生产工艺是增加工程量的主要瓶颈之一。例如“Tsurigime”。在整个操作过程中，由起重机支撑的弯曲块的位置。如果能通过提高精度来缩短操作时间，可以大大提高船厂的生产率。

由于最近测量技术的进步，很容易测量10米船体块到精度1毫米。此外，计算机技术的发展，如测量数据处理、基于计算机分析的仿真、块定位操作的优化等。3 ，将有助于现代化的块定位过程。

如上所述，将计算机辅助块定位系统作为开发新的精度管理系统的一部分具有许多实际的优点。在本文中，an的概念

Takechi等人:定位指标

在实现精确三维几何测量的基础上，提出了一种精度管理系统。论述了基于评价指标的块体位置支撑系统的构建。

2块定位操作及精度管理

2.1块定位操作

Ioku将分段定位操作定义为“码头阶段的操作，满足最终船体几何精度标准，并使后续操作最高效。”4 “船体几何形状的精度标准是日本造船质量标准(JSQS)，该标准是由日本造船学会钢铁造船研究委员会的一个小组委员会制定的，现在是每个造船厂的标准。”5 块定位操作的目的之一是建立船体的形状。后续工序为管件(焊前工序)、焊接、发动机安装、管件等。块定位的另一个目的是最小化这些操作所花费的时间。因此，块体定位作业的目的有两方面:一是建立船体形状，二是尽量减少后续作业的劳动。

建立船体的形状。保证船舶的功能(速度和载货能力):如传动轴的直线度、龙骨的直线度、双层底的平整度、上甲板的外倾角等。

最小化的劳动。例如，装配和焊接操作。为了达到这些目标，块定位技术人员应具备:

-具备较强的技能，能够建立块精度管理系统;

-运用简单的测量工具，例如钢卷尺、水平量尺、带钢丝的标枪等，在头脑中构思出一个非常复杂的船体形状的技巧;

-模拟两种或两种以上的块体定位方案，并根据船体形状的精度公差和后续作业的生产率选择最佳方案的技能;

-在砌块安装过程中指导精度管理关键点和允许的精度公差的技能。

此外，一名经验丰富的定位技术人员考虑了几何块的变形

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由于太阳的热量，由于重力块改变其位置，以及由于焊接等原因。一个熟练的定位技术人员需要评估许多项目，并判断它们的组合效果。

2.2精度公差和精度管理

精度公差是一个典型的精度管理概念，在任何大规模生产系统，如机械工程行业。6 机械工程中的精度公差指标大致可分为两类。一个是精度公差控制，另一个是公差分布。

精度公差控制的目的是检查由两个或多个具有给定精度公差的基本零件装配而成的最终产品是否能达到所要求的功能。公差分布的目的是从经济和可靠工程的角度确定各零件的精度公差。精度公差控制与公差分布是相辅相成的。在公差分布的概念中，精度公差范围应该根据工艺能力进行权衡。

精度公差范围小，加工成本可能高，但通过质量检测的产品都能达到要求的功能。由于在这个过程中，废弃产品的数量一般都会增加，这将增加生产成本。反之，由于精度公差范围广，加工成本可能较低，但生产出来的产品可能达不到要求的功能。如果发布的产品质量差，公司也会失去其优质的品牌形象。因此，有必要通过生产率和成本之间的平衡来确定可接受的精度公差。

如上所述，在造船工业中，确实存在JSQS等精度标准。然而，使用系统精度公差概念进行精度管理的情况非常少见。下面列出了一些可能的原因。

-标准化和标准化的困难，因为造船业通常是按订单制造的系统。

-相当大的质量差异，因为几乎所有的造船操作都是面向劳动力的。

-不可避免的变形(由于焊接、重力、太阳的热量等)意味着严重的精度损失。

个很好的概念，但是需要新的指导方针

3区块定位指标

度量的概念是最近才出现的。传统的统计质量控制技术，例如计算机软件的质量管理，不能应用于这一领域，因为很大一部分工作依赖于个别工人的智力努力。在这种情况下，必须制订生产率和质量标准。必须确定度量方法(例如，如何收集和处理数据)，并创建模型(例如，成本模型、质量模型等)。最后，需要对标准和模型进行比较，并进行分析评价。质量或度量的这个标准被定义为度量。度量概念的关键点是:

-应明确衡量什么;

-解释测量值的方法应明确;

-测量结果与工作质量之间的关系应是明确的。

在此，提出了块定位操作的度量方法，并给出了块定位操作质量的定量评价方法。

3.1保证船体形状，尽量减少劳动

如2.1节所述，块体定位的主要目的是确保船体的正确形状，并尽量减少后续操作的劳动。这里，提出了两种精度管理的指标:完井精度和接头精度(图1)。完井精度是保证船体形状的指标，通过精度公差进行评价。关节的准确性是最小化所涉及的劳动的指标，并由随后的以劳动为导向的操作的总量来评估。在此基础上，建立了块定位质量定量评价系统。实际构造块中特征点的三维坐标测量是十分必要的。测量点为结构件的转角和交点。

3.2完井精度

通过保证完井精度来实现船体的造型。完成的准确性是绝对的准确性，即，一个比较的名义

Takechi等人:定位指标

图1所示。两种类型的精度度量

图2所示。公差带

形状与实测形状，由精度公差估计(图2)。

3.2.1定位公差

定位公差是测量一个点的位置精度的标准。它表示在特征点的标称位置的容许范围内，即块的一端，各部分的交点等。其中，几何球表示位置的精度公差范围，中心为公称位置，球的半径为精度值。

3.2.2直线度公差

直线度公差是测量直线度精度的标准。它是

Takechi等人:定位指标

表示在公称线的容许范围内，即船舶的中心线、梯子的轴线、传动轴的轴线等。这里，几何圆柱形式表示直线度的精度公差范围，其轴线为公称直线，圆柱底面半径为精度值。

rm(i)

我

(2)

其中l为标称直线，pi为第i个测量位置(应该在l上)，ris为pm(i)与l之间的距离，为直线度公差(标量值)，Eis为直线度公差的度量。(i) m(i)m straightness straightness

3.2.3平面度公差

平面度公差是测量平面度精度的标准。它在公称平面的容许范围内表示。这里平面度的精度容差区域由与标称平面平行距离内的三维空间中两个平面之间的夹心区域来表示，区域宽度表示精度值。

我

(3)

其中S为名义平面，pm(i)为第i个测量位置(应该在S上)，dm(i)为pm(i)与S之间的距离，为平面度公差(标量值)，Eis为平面度公差的度量。flatness flatness

3.2.4完井精度评价函数

完成精度的指标表示为各部分中各精度公差的总和。3.2.1-3.2.3，乘以比例因子w。用户根据自己的判断，设置比例因子的值。i完成作业的准确性评价指标定义为t

(4)

我j

评估是在保证船体形状的情况下得出的。，则完成精度)取零或正实数。E的值t

161

将完井精度定量表示为超过精度公差限度。Eis的理想值为0，这表明所有的形状都在精度公差范围内。t 根据这个定义，这个值越低(非负值)，块的定位越好。

3.3关节精度

接头的精度是根据码头阶段的工时来估计的。它是从正在竖立的木块和已经竖立的木块的连接处的区域来评估的。通过比较两个块体的测量形状，计算出相对精度。利用联合信息将几何形状的测量信息转化为劳动信息。然后估计总劳动量，并通过这种劳动的定量值来评估关节的准确性。

3.3.1实测坐标转换为

差距和失调

计算节点精度的第一步是比较被架设体与被架设体的节点形状。在进行这种比较之前，必须测量两个块中所有点的坐标。

在两个块的焊接线的形状是由测量的点。然后这条线被分成单位长度的线段。两个块体的每个焊接线段的中心点用于数据采样。通过计算仿射变换A，将全局坐标系(船舶坐标系)从联合信息转换为局部坐标系(联合坐标系)。f计算了立块与已立块的焊接线段中心点坐标的差值。最后，根据坐标与仿射变换A之间的差值，计算出根间隙(面内差)g和失配(面外差)d的值(图3)。f 3)。

3.3.2从根差值计算劳动工时

根据第i条焊缝第j条焊缝中心段根部间隙g值计算出的劳动值如下图所示。四种操作涉及的路线差距:气割，焊接与增加腿长度，焊接与背景材料，和部分更新的操作。这四个操作的值是根间隙值的函数。

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1.火焰切割:l.当根部间隙小于应有的间隙时，或当接头过度重叠时，需要额外的劳动。cut–butt

2.焊接:l.当根部间隙大于正常间隙时，需要额外的劳动。overlay

3.当根间隙大于应有的值时，需要额外的劳力。strap

4.部分更新:l.当根间隙大于应有的值时，需要额外的劳力。renew-g

3.3.3计算劳动工时从

偏差值

从第i条焊缝中第j条焊缝中心位置的错位值d计算出的劳动值如下图所示。错配涉及三种操作:重新装配操作、部分重新装配操作和部分更新操作。这三个操作的值是失调值的函数。

1.拟合:l.当偏位大于应偏位时，需要额外的劳动。fitting

2.部分重新组装:l.当偏差大于应有的值时，使用额外的人工，包括重新焊接圆角接头。cut–fillet

3.局部更新:l.当失配大于正常范围时，需要增加人工。renew-d

图3所示。掩盖根部间隙和错位

Takechi等人:定位指标

这些函数的一些例子如图4所示。对于图4中的所有图形，焊接线段长度均为100mm。根间距或失调的值用横轴表示，而劳动工时的值用纵轴表示。

3.3.

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