探討數(shù)字化船舶建造技術的有效運用

摘要：隨著科學的進步，計算機的廣泛應用，一些新型技術越來越廣泛的應用于各個領域。我們主要探討了綜合化船舶建造技術在實際施工過程中的經驗成效，與過去生產模式的差異，詳細說明了數(shù)字化船舶建造工藝在數(shù)學放樣中、生產設計理念、作業(yè)圖紙的實際施工情況以及在安全運行、綠色船舶建造等等的推廣運用和所取的成績。

關鍵詞：數(shù)字化技術；綠色造船；應用

應用計算機網絡和多媒體技術對船舶設計方案實行三維輔助組建模式，完成生產圖紙設計，有可行性、可修改更新的造船工藝流程，就是數(shù)字化船舶建造技術。數(shù)字化造船技術是優(yōu)化船舶生產設計理念，縮減建造時間，節(jié)省能源材料損耗，向綠色造船趨勢發(fā)展的一項重要內容。它是現(xiàn)代數(shù)字化造船體制中最重要的技術環(huán)節(jié)，也是船舶設計、工程管理、船舶建造三大數(shù)字化項目中發(fā)展最迅速的技術應用。我們主要闡述了在實際施工過程中從船舶建造仿真技術、綜合放樣、自動完成零件生產圖紙設計、船用材料數(shù)據等方面的數(shù)字化船舶建造技術應用程序，所獲得的實際效果，探討其實用價值。

一、數(shù)字化船舶建造仿真技術的應用

1.1船舶整體型線放樣和有限元模型制作的技術

傳統(tǒng)的船舶設計工作只是平面圖紙的展示，感染力不足。利用三維技術創(chuàng)新進行船舶放樣設計，可以完整的表現(xiàn)設計師的設計理念，增強作品的真實性，并可以直觀效果制作圖。

對于復雜的構造，比如舾裝設施和船體的接合安裝作業(yè)就可以實行三維可視圖形處理，把復雜的船體構造設計進行簡單化處理，直接提升了放樣精確性減少了返工次數(shù)，一些復雜結構需要做局部強度運算，三維模型，可以直接導入軟件中應用，避免重復繪圖問題，型線的光順與放樣都屬于一個軟件，使得性能和艙容計算結果和實際的誤差很大程度上縮小了，而且可以規(guī)避重復繪制型線現(xiàn)象。

1.2生產和施工設計的數(shù)字化應用

生產設計方案利用三維技術和共享數(shù)據庫系統(tǒng)，作業(yè)圖紙選取分段半立體方式展示部件加工安裝數(shù)字化應用，是船舶生產的一大舉措，也是數(shù)字化系統(tǒng)的關鍵所在，應用軟件功能結合自身特點，設計合理的，有實際利用價值的運行模式。

在沒有使用數(shù)字化船舶建造技術前，以船臺正裝、散裝為主進行船體結構的建造方式，即使有分段建造，也只是邊水艙的獨立建造程序，分段合攏技術完全依據施工經驗進行，零部件的拼裝只能依照平面圖紙作業(yè)，沒有嚴格的建造精確度，返工現(xiàn)象嚴重，造成工時大量消耗，材料浪費嚴重，成本核算增加，面對這些問題，利用數(shù)字化新技術推廣，做了如下優(yōu)化調整：

第一，在零件放樣中取消所有內部部件的余量，做出最細致的三維建模，控制外板和主甲板合攏處的余量范圍，必須小于50毫米。嚴格把控零件尺寸，曲面結構的余量加放。

第二，盡量利用數(shù)控機切割所有的零部件。這樣做的好處是尺寸可以和仿真模型一致，利用人機結合模式整合套料作業(yè)，保正材料發(fā)揮最大功效。

第三，使用相同的零件編碼標準，套料圖，零部件加工圖以及分段安裝圖使用完整的編碼技術，部件名稱編制進行數(shù)字化處理，可以展示其安裝位置和工藝流程。這些編碼計算機自動生成，使工作人員易于操作，材料安置順序排列，提升了場地使用效率，加大了安裝場地并且提高了作業(yè)效率。

第四，分段劃分方式利用計算機網絡實行三維可視化劃分方案，依照船臺的起重重量，空間結構科學設計出分段的重量、重心位置，實行模擬合攏實驗，在分段合攏作業(yè)中，把握其精確度，提升分段施工的安全高效性。分段安裝選用了半立體圖形處理方式，摒棄了傳統(tǒng)的平面圖形顯示，綜合應用數(shù)字化編碼，可以極大滿足作業(yè)需求，在精密復雜的結構安裝中，才可能再拆分成平面圖形處理。

第五，根據分段設計理念，設計船體結構制作分段立體模型還有一個關鍵作用是，給舾裝設施，管路設計，電氣整體放樣提供一個基礎平臺中心，讓管路零部件，電纜和其他設施配件的走向顯示在船體分段立體模型中，可以更為直接的展示布局成效，規(guī)避過去作業(yè)時互相重疊以及矛盾現(xiàn)象的產生。

傳統(tǒng)舾裝設施，管路設計、電纜的設計和零件放樣，都是按照原理圖和布局圖實行的，致使同時放樣過程會出現(xiàn)互相矛盾，相互重疊的狀況，返工現(xiàn)象嚴重。針對這些不良問題，我們整合了新型放樣技術創(chuàng)新，每個專業(yè)技術人員利用相同的數(shù)字化建造體系，科學制定工作計劃以及合理的區(qū)域劃分方案，在計算機中整體繪制舾裝三維圖像，綜合管路體系，電纜完整走向圖。統(tǒng)籌有序的安排船體結構模型制作完畢后進行分段建造程序時，別的專業(yè)可以開始布置和放樣工作，設計期間要與專業(yè)零件布置協(xié)調合作，保證最大程度利用艙內空間。數(shù)字化船舶仿真系統(tǒng)可以最大化減少管子、活動管、電纜等方面的浪費。

二、數(shù)字化造船技術對安全運行的效應以及今后發(fā)展方向

2.1數(shù)字化造船對安全生產的作用

因為可以獲得最精確的整體船泊的分段重量、重心位置的數(shù)據信息，這樣就可以按照船廠起重設施的布局，起重技術的特征進行優(yōu)化分段設計、指揮吊裝操作，極大的減低了吊裝搬運的危險程度。

數(shù)字化船舶建造技術為船舶下水作業(yè)提供了更完善的理論根據，因為在船舶作業(yè)時，下水時的完工量只是一部分，并每船的下水重量分布狀況不均，甚至利用母型船換算方式也不能獲得準確數(shù)據信息，利用人工計算對船舶分段完工量有差異性，因而對重量分布不均下水作業(yè)重量、重心位置、壓力的計算方式，一直是技術薄弱的中小型船舶企業(yè)的難題，對此，應用數(shù)字化船舶仿真技術給船舶下水計算提供了解決方案，這是因為船舶仿真技術自身就是按照建造程序進行拆分船體部分和分段構成，計算速度快準確率高。下水時重量計算、中心位置、壓力情況的數(shù)據信息對船舶下水的安全運行起著舉足輕重的作用，所以，很大程度的提升了船舶下水的安全系數(shù)。

因為數(shù)字化分段綜合放樣的應用，給分段舾裝項目、管路裝置、電纜混合安裝都奠定了基礎，大力減少了交叉施工，這樣就規(guī)避了作業(yè)安全隱患，為設備安裝等工作環(huán)境提升了可靠性。

2.2今后的發(fā)展設想

合理應用工程現(xiàn)場數(shù)字化技術體系，把三維電腦模型制作直接用于現(xiàn)場施工，可以在施工現(xiàn)場及時查找需要的作業(yè)數(shù)據，減少了不必要的環(huán)節(jié)，可以提升生產效率節(jié)約能源。

設立工程管理信息集成體系建設，對倉庫管理制度，供應采購項目，成本核算體系，工程管理部門，數(shù)據庫管理，一步步實施船舶運行管理數(shù)字化建設。

進一步提高已有的數(shù)字化船舶建造技術水平，在實際工作中，軟件系統(tǒng)要及時更新，找到最合理的軟件產品，發(fā)揮其最佳效用。

三、結束語

我們簡單介紹了數(shù)字化船舶建造技術的應用程序，雖然獲得了一些成績，但是離理想的目標還有一定的差距，還需要更深化發(fā)展和完善其設想，讓它有更高層次的提升技術創(chuàng)新。我們分析了實際工作的具體情況和措施，希望可以為中小型造船企業(yè)提供指導，從而起到借鑒作用，推動船舶業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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作者簡介：葉健飛，出生年月：1976.4.25，性別：男，民族：漢族，籍貫（精確到市）：福建省南平市，當前職務：設計師，當前職稱：工程師，學歷：在讀研究生，研究方向：舾裝、涂裝、內裝.