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摘要：随着我国船舶工业的发展，对船体结构的有效设置提出了更高要求，并应采取必要的措施优化船舶结构，以达到预期的实际应用效果。本文分析了船舶管道设计布局的具体要求，指出了管道系统设计布局中的主要缺陷，探讨了布局优化的方法和发展方向。
关键词：船舶；管系设计；管路系统；水泵
船舶管道系统分布在船舶的舱室中，用于输送气体和液体管道系统，包括管道、阀门、法兰、管道支架、减振器和其他部件。船舶管路系统分布于整个船舶所有舱室，各部分，合理的管道系统布置是保证船舶安全，操作方便，维修方便，机械正常运行的重要前提。
1.管系设计布局的要求
船舶管系对船舶制造有很大的影响。在生产过程中，船舶管路受到多重因素影响，主要符合以下要求：
（1）经济需求。管道长度尽可能短，管道数越少越好。
（2）安全需求。在较大振动设备布置中应避免管道，如泵、压缩机等；油管应避免在高温蒸汽和其他高温管道和设备布局、管道安装应满足机械要求，同时，考虑到管道系统的扩张会影响使用，安装时应考虑管路布局的灵活性。
2.管系设计布局存在的缺陷
目前，在管道系统布置图中，管道系统的布置主要用于铺设管道，在平面（通过AutoCAD软件）中，船体的类型和相关结构按一定比例绘制。在确定了舱室主要机械设备的安装位置后，应绘制管道系统的布置图，然后根据放样总图生成系统的布置图，并进行管件加工和生产。
目前，有许多设计方法的缺陷：
（1）平面设计方法不能表达复杂的三维管道之间的关系，不容易在设计阶段避免管道，管道和设备之间的短路，和要求在现场放样完成设备安装布局后，串行设计的这种方法不利于生产周期的缩短。
（2）人工放样和设计管道布局的最大缺陷是，设计布局的结果很大程度上依赖于设计者的经验和专业知识。
3.船舶管路布局优化
3.1船舶管路布局优化中的管系初步设计
船舶管道系统的初步设计是详细的船舶设计的基础，与后续设计过程的发展有关。因此，在优化管道布局时，必须注意管道系统的初步设计，并在实际应用中提高整体布局的合理性。船舶管路系统的初步设计主要包括：
在船舶管道系统初始设计完成后，需要对管道系统进行详细的设计，以确保整体布局的合理性。海洋管道系统的详细设计内容主要包括：（1）结合管道原理图，加强具体方向设置的合理性，确保船舶管道系统平面综合布置图的合理设计；（2）在管道系统的详细设计阶段，应灵活运用各种优化措施，提高管道详细设计的效率，在优化资源配置的同时降低设计成本。（3）管道系统的总体布局应满足安全、可靠、可行性、操作和维护、经济等方面的要求。
3.2 船舶管路布局优化中的管系详细设计
在船舶管道系统初始设计完成后，需要对管道系统进行详细的设计，以确保整体布局的合理性。
海洋管道系统的详细设计内容主要包括：（1）结合管道原理图，加强具体方向设置的合理性，确保船舶管道系统平面综合布置图的合理设计；（2）在管道系统的详细设计阶段，应灵活运用各种优化措施，提高管道详细设计的效率，在优化资源配置的同时降低设计成本。（3）管道系统的总体布局应满足安全、可靠、可行性、操作和维护、经济等方面的要求。
3.3船舶管路布局优化中的管系生产设计
为满足船舶管道布置优化的具体要求，应采取必要措施，注意管道系统的生产设计，以保证管道布置的合理有效性。生产设计要点包括：（1）熟悉详细的图纸、设备信息、规格等相关的船型文件和三维软件数据库的初始化。（2）加强三维软件的合理应用，使复杂的三维管道设计问题能够得到有效的处理，避免管道安装过程中的干扰。同时，在可靠的三维软件的支持下，降低设计人员工作强度，优化管道布置，实现管道安装图和管道零件图的自动生成。此外，还需加强船体模型、数据库、设计图纸的严格控制，以最大化布局的合理科学化。
4.管系优化布局的发展趋势
随着自动化和信息技术的飞速发展，现代造船模式向数字化发展，设计模式也向自动化发展方向发展，传统的管道系统优化布局模式应遵循科学技术创新。因此，船舶配管系统的优化设计应在以下几个方面进行研究。
4.1 进行三维数字化放样
基于三维的数字化造船模式已成为现代造船工业的发展趋势，迫切需要进行三维数字管道布局设计。三维数字管道布局具有管道布置和设备安装的优势，设备的安装可以在管道安装阶段完成，从而缩短了生产周期。此外，三维数字管道布局可以模拟管道和设备之间的三维关系，避免在生产阶段进行返工和材料浪费。近年来，国内的主要航运企业（如广州造船厂、渤海造船厂等）已经在三维数字管布局中进行了有益的尝试——引进国际先进的三维设计软件（如Tribon、CATIA等），达到了一定的效果。
4.2 实现自动化管系布局
提高管道设计的效率和精度的基本方法是自动化管道系统的布置。三维数字化管道系统的布局从二维平面发展到三维空间，但其本质上依赖于经验丰富的设计者，设计不一定是最优的。国内外学者对管道系统的最优布局进行了大量的研究，如试验、动态规划、迷宫方法、逃避方法、单元生成方法等等。经过多年对管道布置优化设计的研究，已经取得了一些研究成果，一些行业已经形成了一个小范围的自动管道布置系统，但算法中仍存在一些问题，并没有形成完整的自动管道优化系统。
4.3 检测反馈手段的数字化
虚拟化在现代造船模式中起着非常重要的作用。目前的虚拟化仅限于设计效果的演示和生产结果的演示，这在指导生产方面用处不大。提高虚拟化的作用在生产过程中，我们应加强监测和反馈手段，开发三维在线监测手段，实时监测、三维数据的收集管道安装，并与三维设计效果图，和安装误差太大的部分报警提醒，施工人员应及时纠正，在提高生产水平的同时缩短生产周期，降低生产成本。
结束语
船舶管道系统的布置是船舶设计和生产的重要组成部分，在实践中，主要取决于设计人员的经验。因此，布局优化的发展方向主要是实现三维数字放样、自动布局优化和三维在线监测与反馈。此外，实现三维布局、自动化和虚拟化也是数字造船模型的客观要求。
参考文献：
［1］范小宁.船舶管路布局优化方法及应用研究［M］.北京：冶金工业出版社，2016.
［2］樊江，马牧，杨晓光.航空发动机外部管路自动敷设研究［J］.机械设计，2013，20（07）.
［3］张大船.专家系统在管道工程设计中的应用［J］.炼油设计，2013，32（01）.系统，2014（10）.