優(yōu)化細化船體生產設計的探討

魏建國

摘要：隨著現代化信息技術的發(fā)展，某些應用軟件在船體三維設計的過程中得到了廣泛的應用，并取得了良好的作用效果。這些軟件的出現，改變了傳統(tǒng)了船體設計思路，加快了現代造船業(yè)的更好發(fā)展。船體生產設計階段的相關工作開展能否達到預期的效果，直接影響著船體各個構件的質量可靠性。優(yōu)化船體生產設計，不僅有利于節(jié)約造船企業(yè)的生產成本，也會提高船體分段構造的工作效率，增強船體不同構件的安全性能。本文將對船體生產設計階段如何優(yōu)化展開深入地探討。

關鍵詞：優(yōu)化細化；船體；生產設計；探討

1優(yōu)化細化船體生產設計的意義

在以前，船體建造是采用零件直接在船臺上裝配成船的“整體散裝法”。船舶設計只提供“造什么樣的船”的圖紙和資料，至于“怎樣造船”以及“如何組織船舶生產”大多依賴工人的技術和管理人員的指揮，船舶設計與制造、船體與舾裝都處于完全分離的狀態(tài)。隨著新工藝和新技術的不斷應用，如何合理組織生產成為提高生產效率的關鍵，就要求把設計與生產統(tǒng)一起來——即生產設計。船體生產設計的過程可以說是在紙上進行“模擬造船”的過程，就把工人在現場施工中需要解決的問題在設計階段由技術人員來解決的一種設計。就是從生產設計開始入手，對船體各個部件的尺寸精度進行控制，最大限度的減少其他環(huán)節(jié)的工作量，實現外場少修割或無修割，達到快速裝配和搭載，實現一次定位的目的，從而最大程度的縮短船體的建造周期，降低船舶建造成本。船體生產設計，涉及面廣而且繁雜、細致，對設計人員要求較高，不但需要具有結構設計和施工工藝知識，還需要具備一定的現場施工和管理的經驗。

2船體生產設計中的相關內容

2.1船體生產設計中的胎架

為了實現精度造船的發(fā)展目標，滿足分段裝配的實際要求，需要對船體生產設計中的胎架進行必要地分析和控制。在分段建造的過程中，很多構件的制作都需要利用到胎架。當胎架的精度出現細小的偏差時，后期的分配過程將會造成重大的工作失誤，曲面分段的建造無法達到預期的效果。因此，為了避免這些現象的出現，胎架在具體的設計過程中，需要保證它尺寸規(guī)格的準確性，包括線型的光順等。同時，為了擴大活絡胎架的應用范圍，技術人員應該加強這種裝置不同方向之間的連接，避免分段裝配中變形現象的出現。

2.2船體生產設計中的余量和補償量

在船舶生產制造的過程中，各種構建的質量能否達到設計方案的具體要求，直接影響著船舶的使用效果。船體的生產設計階段，構件尺寸規(guī)格是否達標，阻礙著各項生產流程的順利開展。當構件的尺寸出現重大的誤差時，造船企業(yè)的生產成本也會逐漸地加大。因此，技術人員在船體生產設計的過程中，應該在系統(tǒng)構建時設置一定的補償量。這種補償量可以有效地替代余量，保證構件尺寸的規(guī)格，提高分段建造的生產效率。同時，采取這樣的措施也避免了構件生產加工中變形情況的出現，縮短了船塢周期。

3詳細設計階段

3.1傳統(tǒng)詳細設計過程

傳統(tǒng)的詳細設計過程為通過參照初步設計的船室布置圖，進行基木結構建模，然后對模型進行強度校核，各種應力分析，繪制二維典型橫剖面圖，以及各種送審圖。圖紙與模型間還是不存在聯系，修改比較繁瑣，需要分別獨立修改。并且?guī)缀跖c初步設計脫節(jié)，假設初步設計有問題，只有重新從初步設計再做一遍，結構分析模型也要重新建立，圖紙也要手工對應修改。在進行應力分析的時候，需要全新建模，但這個模型僅能應用于強度校核，其他環(huán)節(jié)不能使用，這更是一種資源浪費。對于從初步設計繼承來的東西，只有一個大框的概念，沒有細節(jié)，所有設計都要從新做起。對于船體詳細設計要輸出布置圖，各種節(jié)點詳圖，舾裝專業(yè)的詳細設計只能出一些原理圖，離真正的可行性設計相去甚遠。在傳統(tǒng)概念中，詳細設計還是以輸出二維圖紙為主，供牛.產設計建模使用，沒有想到如何將詳細設計真正于生產設計做一個整合。船體專業(yè)與舾裝專業(yè)在詳細設計階段，幾乎是兩個不相關的過程，沒有任何參考關系，相對獨立的做自己的設計，這樣極易在后續(xù)的生產設計中埋下隱患。經常會發(fā)生詳細設計中的舾裝系統(tǒng)沒有考慮到船體結構，造成很多難以處理的問題，待問題出現后，又只能返回詳細設計進行修改，設計人員不堪其擾。

3.2AVEVAMarine詳細設計過程

AVEVAMarine的詳細設計繼續(xù)使用初步設計的分船模型，建立RSO參考面，創(chuàng)建功能板架，通過剖視可以直接得到典型橫剖面圖以及各種送審圖。不論要進行怎樣的調整，都可以直接修改三維模型，二維的圖紙自動與之匹配，也可以在二維圖紙中激活模型進行修改，三維模型也會與之對應修改，也就是二維圖紙與三維模型之間存在關聯性。對于強度校核，AVEVAMarine中提供有限元分析接口FEM，直接將功能板架轉化為添加網格的可分析板架，輸出到ANSYS或者是Partan中，進行有限元分析，不再需要重新建立強度校核模型，節(jié)省時間，數據統(tǒng)一，準確。還可以進行船體幾何形狀計算（包括靜水力、穩(wěn)性交叉曲線計算等），水動力計算（快速性、操縱性、耐波性），裝載工況和總縱強度計算（可進行交互式裝載），船容計算，破船穩(wěn)性計算，谷物穩(wěn)性計算（許用重心高、許用谷物移動力矩），法規(guī)計算（噸位計算、干舷計算），裝卸貨物次序表，船臺下水計算，傾斜試驗報告，舾裝數計算等，并可以輸出阻力數據，航速功能數據，螺旋槳敞水特征曲線，航速功率曲線（急停，回轉，Z型操縱，短期規(guī)則波響應，動力定位）。這諸多計算不再需要通過不同計算軟件完成，極大減輕詳細設計人員的工作量，數據的準確性也得到的保障。

4生產優(yōu)化設計階段

4.1傳統(tǒng)生產設計過程

傳統(tǒng)的生產設計，根據詳細設計的基木結構圖，重新建立生產設計所需的模型，再進行設計出圖。無形中就造成了浪費，詳細設計的模型完全不能使用，僅作為參考而存在。生產設計中發(fā)現的詳細設計錯誤，只能反饋回詳細設計階段，由詳細設計部門修改后，再次送審，待退審意見到達后，才會再次下發(fā)圖紙，流程繁瑣，完全沒有時效性，是船廠設計周期所不能接受的。

4.2AVEVAMarine生產設計過程

AVEVAMarine的生產設計繼續(xù)使用詳細設計的三維模型數據，直接按照分段劃分，將其拆分為生產所需的分段，然后對模型添加各種生產信息并進行設計出圖。如果詳細設計有問題，在生產設計階段，可以直接對模型進行修改，然后將模型信息反饋回詳細設計人員，讓其確認，無誤后對詳細設計模型進行刷新即可。二維的生產設計圖紙同樣和三維模型之間具有關聯性。在船體結構建立之后，可以提早為舾裝專業(yè)建模提供準確的背景參考。生產現場的船體和舾裝構件間的碰撞問題是修改量最大，制約建造周期最大的不利因素，舾裝專業(yè)在建模時可以通過實時檢查，確保舾裝件與船體構件之間沒有碰撞，再生產設計階段便把問題消滅在萌芽中。AVEVAMarine在生產設計階段，最重要的步驟便是裝配計劃的編制，確定組立裝配順序，用以指導生產。

結語

船體生產設計階段的優(yōu)化，需要對從多個方面進行綜合地考慮。由于船體結構的復雜性，不同構件的生產制造對于技術的要求非常高，不但影響著造成企業(yè)的成本開支，也會降低企業(yè)的生產效率。因此，采取有效的措施優(yōu)化船體生產設計，將會逐漸地改變這種不利的發(fā)展現狀，增強造船企業(yè)的綜合競爭力。文中通過對船體生產設計階段相關內容的從闡述，客觀地體現了做好優(yōu)化設計工作的重要性。

參考文獻

[1]鄒鴻鈞，蔡繼清.造船"生產設計"的探討[J].武漢水運工程學院學報.1979（03）

[2]胡珍伍.標準化玻璃鋼示范漁船船體結構優(yōu)化設計研究[D].大連理工大學，2013，（05）.

（作者單位：大連中遠海運重工有限公司）