船舶設計制造中的并行工程與分道建造技術

關俊瓊

摘 要：把握好船舶船體建造及檢驗的重要節點，是提升船舶質量及效率的關鍵。本文通過對并行工程以及分道建造技術的特點分析，重點探討關于并行工程與分道建造技術在船舶設計建造過程中所需要的相關技術及應用。該項技術的應用，在一定程度上可達到縮短造船周期，完善造船工藝的需要。

關鍵詞：船舶;設計;并行工程;分道;建造

1導言

在新時代的背景下，我們對于船體的結構設計和建造工作慢慢變得個性化，我們的設計構思出發點是對客戶的需求進行深度解讀，貼合其想法，針對每個細節進行優化處理。目前，國際上使用的主流計算技術就是建立開放式方程模型，這一過程需要投入大量的人力、物力和財力，但是在分配計算船舶動力能耗時，十分有限，分配結果難以達到最優，尤其是面對眾多的方程時，方程模型難以解決非線性強、變量維數高的問題。

2并行工程理論

并行工程是相對傳統產品開發過程而言的，更加強調產品開發的同步性而非傳統產品開發中的“串行”式次序性，并行工程又稱為同時工程或者生命周期工程。并行工程的出現以及現階段對生產周期的要求，使以往以串行工程為主體的傳統企業組織體制和工作流程，以及從業人員的思維方式都產生極大改變。并行工程的實質就是一種系統集成方法，它對產品設計及相關的工藝過程都采用并行的方式來處理，并且是用管理、生產和經營等多種不同的方法來集成產品的設計、制造及其他相關過程。

并行工程的實現需要在設計階段開始就能夠完成設計人員的集合，形成多功能的一個協同工作基礎，通過有效管理和通信實現信息共享，有序地進行各項工作的交叉與并行，從而能盡早考慮到整個產品的各個因素，以確保設計與制造的一次成功，減少產品的建造周期。并行工程具有重視用戶要求、注重成員合作、高效通訊協同工作等特點。

3 故障并行計算研究

船舶各個部件消耗能量不同，產生的故障也有所不同。船舶行駛時分為平行形式和斜向行駛方式，這2種方式診斷故障信號過程不同。平行航行主要是利用拖輪航行，船舶的船艏和船艉都需要使用相同的速度航行，但是在實際工作時很難達到這一要求，所以先由一端停靠;斜向行駛的夾角必須小于10°，這樣才能確保運行的安全。因此各船舶電力設備故障并行計算公式時要從平行行駛和斜向航行兩方面探討：

（1） e（t）=r（t）？c（t）。式中：e（t）為平行航行時船舶電力設備的故障信號值;r（t）為平行航行時船舶正常狀態的所有信號值;c（t）為平行航行時船舶正常運行信號值。平行航行通常需要建立動態系統，設立理論和實驗方法，并建立模型，系統和參數要保持不斷變化，從而為故障診斷提供依據。船舶平行航行診斷電力設備故障信號時要考慮各個參數和狀態，使系統更加精確，在實際分析中，這種方法很難應用到復雜設備。

（2） u（t）=r′（t）？c′（t）。式中：u（t）為斜向航行時船舶電力設備的故障信號值;r'（t）為斜向航行時船舶正常狀態的所有信號值;c'（t）為斜向航行時船舶正常運行信號值。基于模式識別方法的船舶電力設備故障信號診斷適用于船舶斜向行駛，使用統計學理論建立模式識別過程，記錄船舶運行過程產生的參數，并生成對應模式。不同的故障狀態擁有的參數也不同，因此需要在數據庫中找出合適的模板進行匹配。這種方法適用于所有復雜和未知的問題，而且診斷過程簡單，方法有效。故障診斷對于綜合性要求極高，診斷時需要應用數學知識、力學知識、機械知識、電子知識、測試知識、人工智能知識和計算機知識，診斷時要考慮船舶的工作環境，以及天氣惡劣。

4并行工程與分道建造技術在船舶工程中的應用

4.1并行工程下的船舶設計建造系統結構

將產品開發的整個過程視作一個集成過程是并行工程的一大特點，也是并行工程與傳統生產方式的根本區別。在并行工程應用于船舶建造中，可以利用全局視野的角度對船舶建造的整個過程甚至是船舶的整個生命周期進行與之相對應的管理、控制和優化，并對已有過程進一步完善和提高。

并行工程現階段在船舶設計建造中應用主要依賴于網絡和數據庫，通過網絡的連接和數據庫的資料對比，使各類專家對產品模型進行統一的設計、分析，確定船舶的設計可靠性和相應的制造性能，各類專家可以利用網絡將不同的意見反饋匯總并利用數據庫進行相關分析，從而修改產品模型數據，實時上傳產品模型使不同的使用者能夠同時在新修改的模型上進行相關操作，直至完成所有相關任務。這種方法不僅有利于提升整體工作效率、減少設計時間，而且由于充分考慮了船舶在設計、建造、使用等整個生命周期各階段可能出現的各種問題，從而進一步提升了船舶設計質量。同樣，在船舶建造階段，并行工程的方法也能提升船舶建造效率，改善船舶建造質量。

4.2船體結構骨架檢驗

在船體結構骨架檢驗過程中，檢驗人員需要仔細對照施工圖，確保設計方案的落實情況，完全根據設計圖紙進行放樣。該階段的檢驗任務主要是對船舶船體結構骨架的各銜接部分尺寸進行檢測，包括結構骨架形式、鋼板拼接形式等，確保其符合設計要求。在對船底板尺寸檢測過程中，要確保實際拼接情況以及接縫焊接質量符合要求，保證船體結構的整體性。船體結構骨架對整個船舶船體建造質量有重要影響，因此必須確保檢查數據的準確性，真實反映船體各部分尺寸的拼接情況，使其能夠滿足實際使用需求。

4.3分道作業的支撐技術

船舶要實施分道建造還需要船廠在實施建造前，對原生產模式下的生產線進行調整，形成適應分道建造的新生產線，同時還需要轉變管理思路，形成與之相應的管理制度。此外，由于涉及到不同專業之間的交叉施工，因此需要各專業之間加強協作，減少施工過程中的摩擦，增加施工效率，同時有利于分道作業的完成。完成前述準備后，船舶需按照成組技術以及相似性原理，對中間產品進行分類、確定工藝流程，以保證生產的并行進程和均衡性。因此，分道建造技術除了需要相應的軟件外，還需要生產等方面的硬件和與之相適應的生產技術的支撐。分道作業主要包含如下技術：

（1）合理的分段劃分

船體分段劃分的合理性是否能順利實施船體分道建造的關鍵技術也是基本要求之一。分段劃分是在船體生產設計過程中完成的，它不僅需要考慮分道建造的原則與分段劃分的相似性，同時還需要考慮船廠生產設施、生產能力等實際情況，最終形成科學、合理并能夠符合船廠實際生產情況的分段。

（2）推行船體精度控制技術

基于船體建造標準，結合精度計算、管理方式和建造工藝等方面因素，分析船體建造過程的尺寸精度以確定生產補償量和控制精度，使現場生產的修正量最小化，提升現場工作質量和工作效率。

4.4對斷梁進行優化處理

在整個船體的建造中，對于斷梁問題的優化處理也是不容小覷的。如何有效、安全的對斷梁問題進行一個優化，是急需我們解決的問題。我們的操作步驟是，對斷梁進行一個合理的定位分析，然后將其分段處理，在斷梁的每個作用部位點行進焊接處理。是實際的工作生產中，我們要避免出現拆東墻補西墻的情況，要避免出現截斷新梁去補舊梁的情況，這樣對整體工作量的減少也是具有一定的幫助意義。我們可以引進新的理論線結構，這個結構的優點是，既可以保證梁的整體結構在強度上的剛硬也可以保證對梁的結構不會造成任何的影響變換，這樣也可以打消客戶對于截斷新梁去補救舊梁的擔憂。

結語：相較于傳統的故障獨立計算方法，故障并行計算方法在診斷電力設備故障信號時計算量要更小，計算時長要更大，計算結果的準確性要遠遠高于故障獨立計算方法。目前，分道建造技術在我國的應用已經日趨成熟，但是并行工程的實施依然受到很多因素制約，仍有很大提升空間，需進一步研究與實踐。并行工程與分道建造技術合理的組合與使用，是現代造船模式發展的需要。它將使我國的造船工業得到進一步發展，并向著世界造船強國的目標邁進。

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