舰船行业集约化检验技术的研究与应用

顾 香 石鸿飞

引言

舰船装备经过几代的发展，显现出批量化、大型化、复杂化以及经济价值高等发展趋势；为了解决现有试验和检验模式下管控不完善、层级不明确、“模块化（区域化）”的集成度低、质量数字分散、数据原点不够明确、效率低、成本高等问题，舰船装备的生产已向现代化大协作方向发展，贴近实战化考核要求，着重验证系泊以及在航行状态下舰船、系统和设备工作的协调性、稳定性、安全性等主要功能和性能指标的符合性。同时，数字化技术应用、信息传输的规范化使得数据采信和共享变成可能，在我国舰船装备已成批量建造以及顾客代表制度调整的背景下，质量管理理念与方法手段的应用使质量监督效率与装备建造发展存在较大差距。因此，需要寻求适应新时代、满足舰船行业新要求的产品质量检验管理体系，即舰船行业集约化检验技术。

1 舰船行业集约化检验技术解析

集约化是指在社会经济活动中，在同一经济范围内，通过经营要素质量的提高、要素含量的增加、要素投入的集中以及要素组合方式的调整，来增进效益的经营方式。其本意是指在充分利用一切资源的基础上，更集中合理地运用现代化管理与技术，充分发挥人力资源的积极效应，以提高工作效益和效率的一种形式。根据集约化的概念不难发现，集约化理念可以广泛运用到社会经济活动的各个领域和层次之中，并为其提高效率、创造效益。因此利用集约化理念来实现舰船行业检验的质量管控，在理论上是可行的。

1.1 系统设备分级

舰船的建造是一个巨系统工程。舰船性能的实现大致分为平台和特装两个阶段。工程管理抓工程主线，以一种自上而下穿透式的方式考虑生产资源能力与生产需求的平衡，以服务于最终工程目标为目的，划分平台和特装两大模块。根据不同系统技术属性把舰船划分为若干一级系统来构架平台和特装的性能试验，一般包括船体与舰船装置、电力系统、推进系统、全舰保障系统、特装系统等。将一级系统根据其技术属性分为二级系统并逐级细分为三级系统、四级系统，直至末端设备被确定为唯一独立的组件。采用树图统计学方法将细分的系统层级进行归集，如图1所示。

图1 典型工程主线与系统融合模型

1.2 试验项目分层

分层是对试验项目进行分类、分组和协同的过程。系统/设备末端组件的试验项目一般分为综合保障、安全防护、系统功能、单机特性四个层组，形成项目组件模型，以便更容易地理解试验项目（见表1）。不同层组之间在其特征或结构方面有很大差异，每个层组为不同的需求相关方提供不同关注点。每个层组中的项目组件颗粒度尽可能小。可使用分层法为工具完成该步骤的设计。

表1 项目组件模型

1.3 形成关联数据链

运用关联图统计方法分析项目组件与映射要素之间的关联。通过项目组件与映射要素之间的关联分析，运用试验差异分析矩阵分析同一项目组件在不同阶段（即不同环境下）映射要素数据的关联，形成关联数据链（见图2、表2）。将关联数据链进行差异化分析，分成差异化数据链、常态化数据链。常态化数据链关联试验项目的数据，是不受安装平台变化而变化的固化数据；差异化数据链关联试验项目的数据，是随安装平台变化而变化的数据，通过与安装平台变化的关联分析，总结规律耦合因素，在多样本质量数字回归分析统计后，重新设计对应质量数据的采集。

表2 试验差异分析矩阵（举例）

图2 关联图

2 识别船试关重项目、关重数据

以舰船在系泊航行试验阶段的性能检验为研究对象，试验项目通过安全和运行成熟性、重要性、复杂性进行关重（关键件、重要件）识别、评价和分类，确定关键、重要、一般质量数据，构建质量保证分级管控。在各级各阶段质量保证分级管控的过程中，通过数据有序成组集约化的采集，最终实现质量数据的采信。舰船行业集约化检验技术应用研究实现了技术指标有效检验、模式合理、数据可靠、层级清晰。

2.1 按成熟性识别

按其在每个领域可利用的经验和成熟度来识别，衡量是否是有经验的单位和人员，以及被证实的设计和工艺。一般从设计成熟性、采购成熟性、制造和建造成熟性、运行成熟性、管理成熟性角度分析识别。

2.2 按安全和运行重要性识别

识别方法应考虑所描述的各领域或项目对一级系统总的安全和满意运行履行的每一功能的重要性。一般来说，防止或减轻对舰员安全和健康可能造成过量危害的假想事故的系统、设备、部件有关的组件或项目，属于关键项目；不包括在关键项目内，但如果未能按设计额定值工作、可能影响一级系统按设计额定值运行能力，并且对安全影响不是最重要的系统、设备、部件，故障不会危及舰员安全且与运行关系重大的项目，也属于重要项目；用于支持一级系统正常运行的系统、设备、部件，属于一般项目，此类项目的功能故障不会危及安全且不足以影响一级系统按设计额定值运行能力。

2.3 按照复杂性识别

组件或项目也能按照所涉及的各个领域的单位、职能和活动的复杂性来识别。一般从设计复杂性、制造和建造复杂性、运行复杂性、管理复杂性角度分析。其中，设计复杂性仅反映设计过程的复杂性而不是组件或项目功能的复杂性。

3 集约化检验技术实船应用

系统装备的研制属性一般分为新研、改进和沿用三个类别。根据领域中成熟性、复杂性以及在安全和运行上的重要性进行分析识别，设置为关键项目、重要项目和固化项目；对设置的三类项目的试验数据再进行分析识别，形成关键数据、重要数据和固化数据；按照试验数据的重要程度，建立识别质量关重数据及其认证方法的集约检验模式，解决关重数据不明确、“关键少数”不突出、层级不清晰的问题，实现试验项目分级管控、质量数据有机采信。典型识别模型如图3所示。

3.1 设置关重数据

关键数据：受安装平台变化影响且实船尚未验证或性能指标的数据；

重要数据：不受安装平台变化影响但实船需要验证的数据；

一般数据：不受安装平台变化影响且实船不需要验证的数据。

3.2 试验项目分级管控

综合考虑被确定系统/设备、组件或项目及数据的成熟性、复杂性、在安全和运行上的重要性，评价和分类成三个不同的质量保证级别。第Ⅰ级表示一组控制最严格的质保要求等次，一般为新研设备/系统；第Ⅱ级表示一组控制的严格程度低于第一级的质保要求等次，但远高于第Ⅲ级，一般为改进设备/系统；第Ⅲ级一般为在用设备/系统。对每一领域的每一质保级别，再进一步划分并选择各项质保要求的等次。一等要求完全执行规定的质保要求，是最严格的等次，一般为关键项目；二等对应相同的质保要求，严格程度低于一等但高于三等，一般为重要项目；三等一般为一般项目。最后按每一领域、每个级别、每项质保要求，确立所有适用的质保要求的相应等次，进行质量分级管控。一般分三个级别，为顾客级、公司级、部门级。其中，顾客级领域一般由甲方代表负责质量管控；公司级领域一般由公司质量管理部门负责管控；部门级领域一般由生产部门负责质量管理工作的科室负责。另外，甲方代表及公司质量管理部门不仅只管控对应的领域，对部门级领域及其他流程中的质量相关事宜均保留职能职责，突出各层级管控关注重点。

3.3 试验数据科学采信

试验项目分级管控为质量数据的有机采信奠定了基础，合理机制在正常运行下使得后续试验可以科学采信前序充分验证的质量数据，避免了不必要的重复试验，减少了数据的重复采集，使得质量数据形成成组的采集、有序的传递、科学的采信。性能试验项目分级提交时须提供该层级试验验证时的有效质量数据，公司质量管理部门的各专业检验员可采信生产部门质量员提供的部门级项目的数据；甲方代表可采信公司质量管理部门专业检验员提供的公司级项目的数据。

3.4 信息化融合

随着两化融合，信息化的运用是新时代舰船性能试验的集约化检验体系构建的保障。江南造船集团开发的数字化造船集成系统把试验项目的分级管控从线下转变到了线上，通过平台看板查询各层级项目的管控状态，信息化带动工业化、集约化的步伐大步向前。

4 实施预演

本着试用先行、风险可控、评估定案的原则，确定方案实施首先在舰船电气系统（一级系统）范围内进行，并根据电气系统特性初选了电站系统（二级系统）作为试点实施预演，单机恢复和系统恢复的2028项试验项目通过裁剪重复减少为1459项，试验数据采集从10379组减少至7953组；每个单机组负载试验从3小时缩短至1小时，并联试验从23组缩短至4组，6台机组运行时间从41小时缩短至10小时，试验效率实现49%的提升，大幅度减少了资源和能源投入，降低了约40%的试验成本。

5 结束语

舰船行业集约化检验技术应用研究的成果已广泛应用于集团在建的高新产品项目，包括特装系统子系统和接口试验、推进系统、电力系统、全舰保障系统等。在民用产品方面，大型集装箱和大型液化气船已应用该技术进行管控、安装、调试、验收。通过舰船行业集约化检验技术应用研究，保证了试验程序可控、模式合理、数据有效、层级明确；数字集成度提高，职责清晰，实现了试验与使用相一致，使产品品质大幅提升，并向着精细化管理迈进了一步。同时，试验得以大幅缩短周期，减少资源消耗，优化试验流程，提高试验效率，也降低了装备研制进度的风险。