船舶产品工艺可靠性保证技术

2022-09-28李佳男李江波

船舶物资与市场 2022年9期

李佳男，余庆，李江波

（中船黄埔文冲船舶有限公司，广东广州 510715）

0 引言

船舶产品的制造工程相对复杂，其中涉及到的工艺技术高达数十项。在建造过程当中,如因工艺或人为因素导致所涉及的软件与硬件等存在缺陷，则会影响到船舶可靠性。船舶产品工艺可靠性保证，旨在避免建造过程中船舶产品固有的设计可靠性的降低，从而采取系统化技术方法及工作项目。工艺可靠性保证技术则是在船舶产品建造过程中形成的完整控制体系，最终为船舶产品可靠性提供相应保障。

1 船舶产品工艺可靠性保证技术体系

结合我国现阶段船舶产品建造过程中的工艺可靠性保证要求来看，其所涉及的工艺可靠性保证技术主要由管理技术、设计分析技术、控制评价技术以及可靠性保证要求等几个模块构成。具体来讲，在船舶产品制造过程当中的工艺可靠性保证要求是其余相关可靠性保证技术的应用目标与依据。只有在明确有关船舶产品工艺的可靠性要求前提下，才能够确保管理技术、设计分析技术、控制评价技术等切实有效开展。另外，其所涉及的技术主要是为了能够满足船舶产品制造过程当中的顶层工艺可靠性保证要求，因此，有关工艺可靠性保证要求与分支技术之间始终存在双向影响关系。

工艺可靠性管理技术是贯穿船舶产品制造全程的主要技术，其能够对船舶产品建造过程中的各阶段有关项目内容以及工艺可靠性实施有效协调规划，并提供良好的策划性可靠保障。明确各项工艺的准确开展时间，呈现出较高可靠性，对工艺内容实施规定。船舶产品制造过程当中所涉及到的可靠性设计分析技术、控制评价技术等所产生的数据信息，同样需要借助管理技术进行集中储存、反馈后再次利用，进一步证明了这一技术与其他技术之间同样存在双向作用关系。

工艺可靠性设计分析技术主要是借助更加先进的数据分析技术以及信息系统，对当前船舶产品制造过程当中的羸弱环节以及关键性工艺过程进行分析，从而发现可靠性缺失之处。通过结果分析确定控制对象，加强可靠性处理，并对最终可靠性处理完成的结果进行及时反馈。随后进行再次分析，确保最终的可靠性影响程度处于船舶产品工艺可靠性可接受范围之内，进一步证明了工艺可靠性设计分析技术对工艺可靠性控制技术具有直接影响。

船舶产品工艺可靠性评价主要是对产品制造过程当中所涉及到的工艺以及最终结果进行综合评判，通过对有关工艺经验进行总结，确保做出结论反馈为船舶产品工艺可靠性的改进提供有效参考。工艺可靠性保证技术构成图如图1所示。

图1 船舶产品制造过程中工艺可靠性保证技术构成

2 船舶产品制造过程可靠性保证要求

船舶产品制造过程当中的工艺可靠性保证要求在确立产品制造项目开始时设定，作为后续工艺可靠性保证设计分析以及控制评价的关键依据，同样是整个工艺可靠性保证技术中的核心要求。有关调查研究显示，船舶产品在制造过程当中，其可靠性会受到多种不同因素影响。因此，工艺可靠性保证技术要求是为了能够确保船舶产品在制造全过程中始终具有良好可靠保证而产生的[1]。而工艺可靠性保证技术的应用以及最终能够避免可靠性降低的程度，需要设定相应的参数进行衡量，衡量参数称为工艺可靠性保证参数。有关船舶产品制造过程当中的工艺可靠性保证要求，则需要结合该参数体系中的具体内容进行研究分析。具体来讲，包括在船舶产品制造过程当中影响可靠性的有关要素分析，在船舶产品制造过程当中有关工艺可靠性要素的敏感性分析，针对船舶产品制造工艺的可靠性保障要求以及工艺可靠性保证参数体系。

3 工艺可靠性管理技术

在船舶产品制造过程当中，涉及到的工艺可靠性管理技术主要是依靠管理方法为可靠性保证工作提供相应指导，确保工艺环节能够顺利展开，并呈现出基于管理状态下的可靠性保证。因此，工艺可靠性管理技术包括船舶产品制造过程当中针对工艺可靠性所做出的工作策划，关于工艺流程的fracas，船舶产品制造过程中工艺可靠性的评价审核，以及工艺可靠性数据信息的管理收集等。

4 工艺可靠性设计与分析技术

船舶产品工艺可靠性保证技术中所涉及的可靠性设计分析技术，主要是对影响工艺可靠性的相关因素进行设计分析。通过对当前船舶产品制造工艺以及系统流程可靠性实施设计并分析其中的影响要素，借助分析可能引入的相关缺陷，尽可能地避免在工艺流程中因缺陷引入导致的可靠性风险。工艺可靠性设计分析技术，其目的主要是为了能够达到提前预防的效果，从而为工艺可靠性提供更加精准的保障。该技术包括PDM设计技术、工艺参数设计、故障模式工艺系统识别以及建立工艺可靠性预测系统等，均能够对船舶产品制造过程当中的工艺进行精准分析后实施完善设计，从而确保工艺可靠性的提高。

4.1 PDM技术

PDM（Production Data Management），即产品数据管理技术，是船舶产品制造过程当中工艺可靠性保证技术环节常见的现代信息技术之一，主要是对产品生命周期中所涉及到的全部信息数据实施精准管理，包括对与船舶产品有关的任何零部件数据、产品配置、CAD文档等相关信息实施全面化描述管理[2]。借助PDM技术，确保在船舶产品制造过程当中所涉及到的工艺数据信息在全过程的监督控制之下，在更加精确的数据设计基础之上提高工艺可靠性。PDM技术的应用是跟随信息技术以及计算机系统发展而来的软件科学，PDM技术的应用不仅能够确保船舶产品制造工艺可靠性不断提升，还能借助科学技术的先进应用扩大自身实用功能范围。现阶段，能够对船舶产品制造工艺流程实施管理，对产品结构配置以及设计等实施管理，包括工艺集成、零件分类等，都能够借助PDM技术实现精准管理，从而确保各参数符合工艺设计需求。PDM技术的广泛应用进一步证明其船舶制造中的先进工艺与技术发展方向。以澳大利亚潜艇公司以及美国Ingalls造船厂为例，其中所涉及到的某型号船舶产品主要应用PDM技术，全面提高了制造工艺的可靠性。

4.2 PDM的信息系统

1）船舶产品工艺可靠性需求的PDM信息系统结构

在船舶产品工艺可靠性保证当中，应用到PDM技术，首先需要构建信息系统平台，确保各型号船舶产品制造过程当中能够协同统筹各环节之间的工作环境。组合信息源异构数据，包括CAD系统以及非CAD系统，确保各工艺流程能够在完整的信息数据下开展设计制造[3]。以船舶产品的开发流程作为工艺主线，实现有关产品信息的共享与传递，确保良好的保密性与安全性。要求在船舶产品的工艺周期内，严格限制访问权限，提高生产信息使用安全性与可控性。基于这样的信息系统平台，按照船舶产品的设计质量要求，完成工艺流程执行计划并控制当前工艺技术状态。促使有关管理部门监控当前工艺开发进度以及制造工艺执行状况，针对不同产品类型的开发定义等设定更加灵活的信息属性。借助管理工具，结合CAD软件对当前船舶产品数据进行动态化生成整合，协同适应工作环境，更好地适应当前工艺流程的变化速度。确保在正确时间内传递产品工艺信息，发现工艺流程内存在任何影响工艺可靠性的因素并能够及时控制。PDM技术系统结构如图2所示。

图2 船舶产品工艺可靠性PDM系统

借助PDM技术，对当前船舶产品制造过程当中的工艺可靠性作出相应保证。例如，产品结构管理是对当前船舶产品的有关结构借助PDM系统作出描述，从而有效控制当前零部件，形成多视图管理状态。促使制造视图与工程视图二者之间相互转换，结合定制需求，对产品规格、材料属性等进行描述，从而确保在制造过程当中，各项工艺能够按照PDM所描述的数据进行操作。例如，有关船舶发动机制造过程当中，为了避免发动机磨料磨损，则可以借助PDM技术全面分析当前船舶所需发动机类型，从而分析造成发动机磨料磨损的影响因素，进一步确保制造过程当中发动机的流程工艺能够有效解决磨料磨损问题。结合实际来讲，造成船舶发动机磨料磨损的主要因素是由于摩擦当中进入摩粒或是摩擦面耐磨性受损等，为解决这一问题，需要在制造工艺当中确保各零件具有较为良好的清洁度。从工艺上来讲，促使发动机滤芯具有良好完整性，能够紧密连接各衔接结构，完全密封船舶空气系统，促使空气滤清器始终处于灰尘量相对较少的密闭空间当中。尽可能密封船舶发动机所有存在灰尘的空间，并检测其漏气系数，如若当前漏气系数不大于0.1%，则证明基于PDM技术分析下的有关制造工艺能够有效解决发动机磨料磨损问题[4]。

2）船舶产品工艺可靠性需求的PDM技术构建流程

在船舶产品制造过程当中应用到的PDM技术系统流程包括组建队伍、分析需求、软件选型以及系统设计等。对当前船舶产品的设计类型进行分析识别，随后根据设计要求，输出工艺技术并做好二次开发处理，根据客户需求，定制船舶产品。其目的是借助PDM技术系统构建基本船舶产品工艺处理环境，精准分析需求，对当前船舶产品所涉及到的工艺技术进行调试。在开发PDM技术系统时，要求以分析需求为主，完成有关船舶产品各项数据信息的集中统筹，才能够构建基于工艺可靠性保证的PDM技术系统。需要明确船舶产品当前生产制造过程当中所涉及到的有关数据，并对相关数据特征做好明确规划。对当前PDM技术系统用户分组做好系统性规划并分配不同权限，确保有关工艺数据访问处于安全状态。明确有关船舶产品数据项目储存策略，避免涉及到船舶产品制造工艺的数据丢失，否则将无法优化工艺可靠性。

5 工艺可靠性控制技术

工艺可靠性控制技术主要是针对船舶产品在生产制造过程当中的有关工艺进行试验，并寻找在船舶产品保质期内影响可靠性的相关因素并实施控制，从而确保船舶产品制造工艺具有良好可靠性。相对来讲，工艺可靠性控制技术包括对当前船舶产品制造工艺技术状态可靠性实施控制，对制造过程中工艺可靠性的有关影响因素实施控制，对涉及到工艺可靠性的原材料外购产品进行控制，以及对后续建成产品调试工艺维护工艺等可靠性进行控制等。

6 工艺可靠性评价

船舶产品的工艺可靠性评价主要是针对在制造过程中涉及到的工艺流程实施全面性评价。其中评价指标主要是涉及船舶产品的质量效果以及流程的制造效率等。借助评价技术能够对船舶产品制造过程当中的工艺不足进行总结，并做好相关经验整理，进而为后续船舶产品制造工艺的优化以及可靠性的提升提供借鉴参考，涉及到的技术包括对工艺技术以及工艺系统实施精准评价、船舶产品制造过程中的工艺可靠性评价法规、工艺可靠性技术特征分析以及工艺可靠性评价数学模型。