船舶建造仿真系統在船體裝配課程中的應用

吳 晶，魏莉潔

（南通航運職業技術學院，江蘇南通226010）

船舶建造仿真系統在船體裝配課程中的應用

吳 晶，魏莉潔

（南通航運職業技術學院，江蘇南通226010）

船體裝配是一門綜合性強、指導船舶生產的實用型課程。但由于實訓條件的限制，目前該課程仍以傳統教學模式為主，將船舶建造仿真系統應用于船體裝配課程中，對于實現理實一體教學，解決現場實訓條件不足等方面都有著很大優勢，可以突破現場教學的限制，使學生迅速掌握理論知識，提高實際操作能力，讓課堂變得更高效。

船舶建造仿真；船體裝配；理實一體化

0 引言

船體裝配課程是船舶工程技術專業的核心課程，主要包括船體部件裝配、分段裝配和船臺總裝等內容。通過本課程的學習主要是培養學生的船體裝配工藝裝備選用、胎架制作、裝配工藝制訂與實施、船體焊接變形糾正與預防、船體建造測量與檢驗等職業能力。因此船體裝配是一門綜合性強、指導船舶生產的實用型課程，最好的教學方式是讓學生親臨船體裝配車間參觀學習，然后自己動手裝配焊接。但由于實訓條件的限制，目前船體裝配課程還是以傳統教學模式為主。將船舶建造仿真系統應用到船體裝配課程中，能很好地解決這個問題。

1 船舶建造仿真系統介紹

船舶建造仿真系統包括“演示模式”和“交互模式”兩部分。“演示模式”是以真實船廠為背景，演示船舶制造的整體流程，主要包括船廠漫游、船型演示和工藝流程三部分；“交互模式”通過教學指導和訓練測評模塊，對船舶建造工藝過程進行模擬操作，人機互動。具體內容和項目如表1所示。

船舶建造仿真系統覆蓋了船舶建造的各個環節，在船體裝配課程中，可結合課程內容，將船舶建造仿真系統應用于教學過程中。本文僅以船體裝配中的散貨船“中部總段裝配”為例簡述仿真系統在船體裝配課程中的應用。

表1 船舶建造仿真系統主要內容

2 船舶建造仿真系統應用實例

散貨船的中部總段是由底部分段、舷側分段（左右兩舷）、甲板分段和橫艙壁分段組成的。中部總段是在這些分段全部建造完工后進行裝配的。由于船體分段尺寸一般都較大，現場教學需要大型分段模型進行演示，還需要吊車、腳手架、支墩等較大的設備配合，更需要與現場劃線、定位、自動（手工焊）焊接、檢驗測量等工藝，教學效果雖好，但工期較長，需要投入的成本很高，更重要的是教學過程中存在安全隱患。因此采用船舶建造仿真系統進行教學既能讓學生有身臨其境的現場感，又能將理論與實踐結合起來，更能通過互動的操作提高學習興趣。

散貨船的中部總段的裝配結合船舶建造仿真系統進行“教”和“學”，具體安排過程如表2所示。

表2 中部總段裝配項目教學安排

2.1 模型演示，復習相關知識

為了讓學生理解建造過程，首先啟用船舶建造仿真系統中的“演示模式”。在“船型演示”系統中打開散貨船，點擊船舶模型，可查看船體中段剖面，如圖1所示。模型可以根據需要調整角度，通過演示可復習散貨船中部總段的結構組成及特點，為后面的學習裝配打下基礎。

圖1 散貨船船體中段剖面

2.2 理論講解，教學指導

散貨船中部總段的裝配順序，是以雙層底部分段為基準，而后按工藝要求，分別將預先裝焊好并經矯正檢驗合格的艙壁分段、舷側分段、甲板分段依次吊到底部分段上進行組裝。

裝配流程講解可在船舶建造仿真系統中進行教學指導。在“交互模式”中找到“總段裝配”，選擇“教學指導”。此過程將理論知識與動畫演示結合起來進行講解，內容包括：總段類型、裝配場地、裝配方式、工藝裝配、裝配工具和虛擬裝配演示等，具體如下：

1）裝配場地：外場裝配區

2）裝配方式：正造法

3）工藝裝備：胎架/支墩

4）裝配工具：自動焊機、半自動焊機、手工焊接設備、活絡卷尺、粉線等。

5）虛擬裝配演示：裝配工藝流程。如圖2所示。

圖2 船體中部總段裝配流程圖

教學過程中，按照圖2中的流程進行逐步講解及演示。其中裝配場地畫線還需要選擇肋骨檢驗線、總段中心線、船寬線；總段測量檢測選擇需測量的項目及方法，包括：分段兩端肋位長度（鋼卷尺）、分段寬度（鋼卷尺）、分段高度（鋼卷尺）、上下中線（線錘）、兩端肋位框架垂直度（線錘）、構件垂直度（線錘）、四角水平度（水平儀和水平軟管）；公差選擇需要選擇相應的檢驗公差標準包括：分段長度偏差（±4 mm）、分段高度偏差（±4 mm）、艙壁垂直度（﹤0.1%h且﹤10 mm、四角水平（±6 mm）、肋骨線偏差（±3 mm）。

圖3為吊裝邊底分段，圖4為裝配完工的船體中部總段。

圖3 吊裝邊底分段

圖4 裝配完工的船體中部總段

2.3 加深理解，訓練測評

學生理解中部總段裝配的基本工藝之后，即可進行對應的“訓練測評”。此過程中學生通過反復練習，理解中部總段的裝配工藝，之后還可對學習情況進行測評。系統可根據操作者錯誤次數給出評分，測評結果分為：優秀、良好、中等、及格和不及格五個等級，測評結果也可作為課堂考核參考。

3 船舶建造仿真系統應用于船體裝配課程的意義

船體建造仿真系統中的裝配仿真訓練，是以某船廠的實際船舶裝配為背景，利用VR技術在特定環境條件下模擬裝配過程。將其運用于船體裝配課堂教學具有重要意義，具體體現在以下幾個方面：

3.1 場景真實，便于教和學

仿真系統中的每一個裝配工序都有相應的場景，從選擇裝配場地與設施開始，歷經零件及部件安裝、胎架選擇與構件吊裝、分段舾裝與翻身、大型分段裝配工藝選擇、船臺畫線、船臺吊裝工藝及合攏等的全過程，模擬將船體零件組合成部件，形成分段、總段、直至整個船體的動態過程。比如船體中部總段的裝配是在外場進行裝配，裝配工具、測量工具以及定位方法等都清楚真實。教師可根據課時及課堂內容需要進行相應的講授，同一過程可實現反復多次操作講解，使用方便。真實的船廠建造場景更便于學生的理解，也對將來的工作性質和崗位也有了基本的了解。

3.2 人機互動，實現理實一體

理實一體化的教學模式具有明確的教學任務和目的，能夠提高學生的學習興趣。船舶仿真系統使學生不用去船廠，就可以自己動手進行船體裝配的訓練。操作訓練過程可反復進行，不受工程進度以及成本的限制，直到熟練掌握為止。能使學生在有限的實訓條件下，盡快掌握裝配的流程、理解裝配工藝、了解裝配工的工作內容，從而提高操作技能。

3.3 完善的評估程序，激發學習興趣

仿真系統中的測評程序使學生在類似于游戲闖關的互動中，不斷發現問題，解決問題，讓學生能夠對所學的知識進行自我評價，變被動學習為主動學習，從而提高學習效率。也便于教師對學生的學習態度、學習成果進行綜合評價。

綜上所述，將船舶仿真系統應用于船體裝配課程中，對于實現理實一體教學，解決現場實訓條件不足等方面具有重要意義。

[1]魏莉潔,蔡厚平,施利娟.船體裝配仿真實訓系統的設計與開發[J].船海工程,2014(6):48-51.

[2]何志標.“船體加工與裝配”項目導向型課程的設計與實施[J].船海工程,2011(4):30-33.

[3]魏莉潔,何志標.船舶建造工藝[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,2010.

[4]許俊云.仿真軟件在課程設計中的綜合運用及問題對策[J].中國現代教育裝備,2012(7):28-30.

[5]楊海燕,龔海燕,吳晶.基于項目化的“船體裝配”課程改革探析[J].南通航運職業技術學院,2013(3):114-117.

［責任編輯：秦錦文］

The Application of Shipbuilding Simulation System in the Course of Hull Assembly

WU Jing,WEI Lijie
(Nantong Shipping College,Nantong 226010,China)

Hull assembly is a very practical course which has srtong comrehensiveness and guide the production of shipbuilding.However,due to the condition limitation of practical training,the course still adopts traditional teaching mode.The application of shipbuilding simulation system in the course of hull assembly has great advantage in realizing the integration of theory and practice teaching,solving the problems of deficiency of training conditions,breaking through the limitation of field teaching,students can quickly grasp the theoretical knowledge and improve their practical ability,and make classroom teaching more efficient.

hull assembly;shipbuilding simulation;integration of theory and practice

G712

A

2095-5928（2016）06-45-04

2016-10-15

吳晶（1985-），女，湖北谷城人，講師，碩士，研究方向：船舶與海洋工程設計制造。

魏莉潔（1963-），女，遼寧阜新人，教授，碩士，研究方向：現代船舶建造技術。

10.16850/j.cnki.21-1590/g4.2016.06.013