产品的精准设计、制造和使用

中国船级社 刘孟云

工作中，收到某客滚船跳板绞车质量反馈，该绞车在营运后短时间内就出现了传动齿轮变形、断裂等质量问题，更换受损零部件后仍然不能从根本上解决问题。经调查分析，导致该绞车产生质量问题的主要原因：一是该绞车从设计到实船安装都是按系泊绞车设计制造，并非起货绞车；二是设计工况与实船营运环境不符，频繁的承受冲击载荷，致使受力零部件破坏；三是使用/操作不当，人为造成超载运行。

产品设计精确、制造合格、使用得当是避免类似质量事故根本办法，特别是类似本案中跳板系统的产品，由于跳板、绞车、控制系统等各部分分别在不同制造厂制造，最后在船上组合安装，任何一个部分存在不足或缺陷都将影响整个系统的正常运行，甚至事故。

如何做到设计精准

设计准确首先就要清楚设计对象和目标功能。本案中的跳板绞车是起升绞车，属于起重设备零部件，主要设计根据是《船舶与海上设施起重设备规范》（简称起规），设计内容包括机械结构、控制系统及选配钢索等，并按起升绞车的验证要求完成试验。从本案来看，建议制造厂与订货方不仅将重点放在性能参数和基本功能上，也要更多重视产品的实际用途对产品设计影响。

此外，设计工况的确定除考虑标准作业工况、作业状态外，还应考虑产品拟在实船上的特殊工况。设计既源于实践，又能指导实践，两者相辅相成。本案中，如果在产品设计之初，能基于目标船营运港区开展有效调研，准确了解该作业港区的工况和使用特点，收集该类产品的使用案例，就能做到精准设计，避免质量事故。

如何确保制造合格

产品制造合格包括生产过程控制和成品试验。制造过程的控制包括从材料验收、加工到装配等整个质控过程，质量水平的保证依靠制造厂整个质保体系的有效运行和完善的工艺及落实。本案中，主轴、小齿轮、大齿轮这几个关键受力构件的材料选择虽然都与批准图纸一致，但绞车制造过程中，还应关注以下问题，如齿轮精加工后的热处理工艺及验证方式不完善、缺少表面无损探伤、齿轮装配对中检查以及齿轮啮合效果等都只是凭经验值来验收，因此，这些关键零部件加工、检查和装配过程质量的不确定性也是导致产品质量的必然因素。

最后一道质量关就是成品试验，是检验产品整体质量的必要步骤。本案中，由于产品按系泊绞车设计，也导致了产品检验/试验项目与起升绞车区别较大（见表），因此在成品试验时很多功能未能得到测试，用在跳板系统上就会暴露问题。

表 绞车试验内容

据上所述，成品检验是确保产品质量的必要手段，但因为有些缺陷和问题在成品试验时很可能不会被发现，在使用一段时间后才会暴露。因此，产品厂应依靠全面质量控制，把过程控制做好做实，并结合有效的成品试验，方能称得上是制造合格的根本之法。

如何才能正确使用

编制一份准确、方便的使用说明书是精准设计的内容之一。常规产品做到这一点比较容易，但是本案中，因为跳板、绞车、控制系统由不同制造厂生产，最后在船上组装完成跳板系统，导致船上缺少一份系统全面的使用说明书，无法指导船员开展培训和正确使用。类似这种制造模式的产品不止跳板系统，需要系统设计方、船东、船厂共同监督协调，避免漏洞。

此外，产品厂应重视明确产品质保职责。

其他建议

以上案例分析充分说明，产品设计精确、制造合格、使用得当是从产品酝酿到实船应用整个生命周期的质量保证，是避免质量事故的根本方法。为实现这一目标，建议如下：

1、产品可分为标准型和目标型，标准型产品是已有实践应用的“标准件”，按需选配即可；而目标型产品则需要充分了解产品用途，收集相近或相关产品的应用数据，必要时还需要进行模拟试验来反复验证。因此设计之初就应明确产品及其零部件的类型，做好对应的数据资料采集。

2、明确设计环境是精准设计的第一步。设计环境包括温度、湿度、振动、倾斜、抗电磁干扰等各个影响条件，必须从整体出发统筹考虑。如起重机的设计温度决定了材料的选择，特别是冲击性能的要求，就算是符合材料标准/规范的材料，也不一定符合《船舶与海上设施起重设备规范》的要求，因为规范对材料韧性的要求还跟材料规格有关。

3、优化技术协议。通常，技术合同重点是产品售价和性能参数，往往容易忽略产品用途和质保内容，这为后续产品设计和售后都会带来很大的风险，甚至法律风险。本案就是一个典型案例，绞车制造厂的技术协议里对产品用途描述错误，质保内容含糊不清，就算产品厂为售后做了很多工作，船东对其产品质量也没有认可。

4、做好产品制造关键点识别与控制，明确并量化过程检验指标。虽然这一要求通常在认可时才会提出，但是作为不需要认可的产品，制造过程同样适用，只有这样，才能控制或减少制造过程中的质量问题，从根本上提升产品质量。

5、成品试验不能孤立无援，要讲究系统配合。产品设计时不仅要包括“标准型产品”的选型，更应通过型式（首次）试验予以验证，因此，试验台的完整性、效率和综合性能至关重要，特别是只能在船上进行系统试验的产品，如本案中的绞车、操舵系统中舵机等。

6、制造合格、正确运维两方面承前启后、相辅相成。是确保产品稳定运行的唯一保证。因此，产品设计制造过程中就要将运维考虑其中，做到方便、快捷和有效。运维中发现的问题也应通过有效的渠道反馈到制造厂，促进其提升产品品质，以锚绞机轴承处牛油嘴的为例，如果在离合和刹车等空间狭小位置设计成直角型，就能方便运维时加注牛油，否则牛油嘴就成了摆设，何谈运维。

中国船级社助力 “大湾区一号”顺利交付

2020年8月14日，由中国船级社（CCS）审图和建造检验，招商局邮轮制造有限公司为深圳招商迅隆船务有限公司建造的豪华观光游览船“大湾区一号”轮顺利交付。

“大湾区一号”是招商工业海门基地首次承接的钢铝混合结构双体客船，船长71.88米，宽18.72米，乘客定额350人，营运航速14节，配备了中车株洲电力机车有限公司自主研制的永磁同步发电机和船舶直流配电系统，创新绿色、生态、节能技术，达到了“零排放、低能耗、超静音”的标准。“大湾区一号” 的建造周期为8个月，CCS从概念设计、实船设计建造到船舶交付，全程提供了强有力的技术支持和优质高效的服务。