杨鑫锋1 李合林1 郑园园2
1.江南造船集团 上海 201913
2.扬帆集团股份有限公司 浙江 316100
摘要：目前船舶业的发展十分迅速,各类企业都投入其中,这无形中增加了船舶企业之间的竞争。船舶的生产设计和制造相对比较系统,制造难度相对较大,其中不仅包含着较多的作业内容,而且生产设计分类的周期也相对较长。由此可见,需要从安装、管理等层面,对船舶生产设计装配加以优化,提高船舶生产的质量。
关键词：船舶；生产设计；装配优化
引言
船舶生产设计与制造本身是一项系统并且复杂的工程,不仅包含的作业内容比较多,并且船舶生产设计的工作量也比较大,生产设计分类多、 周期长,具有较大的复杂性,因此,安全并且高效的完成船舶的生产设计与制造工作,在极具关键性与重要性的同时,也具有较为突出的工作难度。尤其是随 着我国船舶制造事业的不断发展进步,在进行船舶生产设计与制造过程中,对于船舶制造设计的要求也越来越高,安全高效的完成船舶的生产设计与制造任务,其关键性与重要性作用意义也更加突出。
一、初步设计阶段
1.1 传统初步设计过程
传统的初步设计由最初的性能计算建模开始,经过分船,性能计算,不 断调整,然后输出二维总布置图。如果前期的性能计算或者分給计算出现 问题,图纸将重新绘制,完全没有关联性,每个步骤都是独立的存在,修改起 来比较繁琐且容易出错。在初步设计中,性能计算与输出图纸使用不同设 计软件,频繁的切换于不同的设计软件之间,对于数据的共通性造成了不可避免的障碍。只能将上一步的数据录入到下一个环节中,如果某次人为录 入错误,便对整体的计算准确性造成不可逆的影响。输出的图纸也是沿袭 传统的制图方式,使用 AUTOCAD 进行手工绘制,出错也是在所难免的,这 诸多的不利因素在初步设计的长期发展史中,不断被提及,人们也一直在寻 找一种全新的方式。
1.2AVEVA Marine 初步设计过程
AVEVA Marine 的初步设计是通过型值表,得到船型数据,在三维的立 体空间内建立船体外壳模型, 并对整船进行分舱, 系统自动生成舱室布置 图,然后根据分舱布置来对其进行性能计算,也就是验证分舱的可行性。如 果不满足要求,可以直接在三维环境中对分船进行调整,船室布置图自动与 之匹配,直到满足设计要求。相比于传统的初步设计模式,在数据的传递上 真正做到了?无缝连接,调节任何一个环节的数据,与之相关联的各个环节都会随之匹配。对于母型船变换,AVEVA Marine 更是十分快捷,自动缩放 主尺度,快速完成船型变换。
二、船舶的生产设计内容与管理体制分析
2.1船舶的生产设计内容分析
船舶的生产设计按照具体工程类型划分,主要有船体与舾装两个结构部分的生产设计，其中，船舶舾装生产设计主要是进行船装以及机装、电装等内容的生产设计实现，而船舶船体的生产设计则包含从船体的放样一直到船体零件加工、船体结构预装配、船体总装等与船体生产设计相关的所有生产技术准备工作,具体开来也就是船体的型线放样以及结构放样、套料切割图绘制和各种管理图表、工作图表的绘制实现等。在船舶的舾装生产设计中，机装也就是机舱舾装,包括从机舱前端壁一直到机舱后端壁，以及机舱底烟囱与轴隧纵向范围处等的生产设计实现；而船舶舾装中的电装则是指全船电气设备制作与安装。
2.2船舶生产设计的管理体制分析
结合我国船舶的生产设计情况，船舶生产设计管理体制主要分为两个部分，其中，船舶的初步设计与详细设计是由专门的设计机构完成实现，而船舶的生产设计过程则是在船舶制造企业中进行的,这种船舶生产设计管理体制，在一些不具备生产设计能力的小型船舶设计制造企业中应用比较广泛,而实力较强并且能力突出的船舶制造企业，初步设计以及详细设计、生产设计等船舶设计制造的全过程，均是在企业内部完成实现的。在船舶生产设计过程中，船舶生产设计的图表内容是根据船舶设计需求进行的，同样船舶生产设计的组织机构也是结合船舶生产设计与管理的需要进行设置建立的，通常情况下，船舶生产设计组织形式主要有船体与舾装生产设计集中在一个部门与分别存在于两个部门的两种形式。
三、加强船舶生产设计的措施
3.1船舶数字信息模型
精细化船舶生产设计的基础是创建船舶数字信息模型。此模型是以船舶工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟船舶所具有的真实信息。构建船舶数字信息模型不是简单的将数字信息进行集成，而是可以用于设计、生产、管理的数字化方法。建立船舶数字信息模型具以下特性。
（１）直观可视。对于船舶行业来说，可视化的运用在船舶生产设计中作用非常大。例如生产现场经常使用的施工图纸，构件在图纸上采用的是二维线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要船舶建造人员自行想象。对于简单的构件来说还不难做到，但是对于尺寸复杂或纵横交错的构件，光靠人脑去想象就有些困难且影响效率。而船舶数字信息模型能够提供可视化的效果，将以往的二维线条式的构件转换为一种三维立体实物图展示在人们面前。这种实体图不仅可以作为效果图，而且能够在构件之间形成一种互动性和反馈性，使项目设计、建造过程中的沟通、讨论、决策都可以在可视化的状态下进行。
（２）各专业便捷协调。传统生产过程中，由于设计能力的局限性或沟通不到位，各专业之间的干涉问题只能在现场生产中才能发现。而一旦现场施工过程中遇到了问题，就要将相关部门组织起来开协调会，找到问题在各方面的原因，提出解决方法及实施相应的补救措施等来解决问题。这样即造成了废返，增加了造船成本，又影响了施工效率，加长了造船周期。而船舶数字信息模型是各专业在同一数字平台同步进行综合布置，无论是船体结构、机电设备，还是舾装标准件，甚至小到一个开关、插座、管路吊架、管卡均进行精细化建模，并且船舶数字信息模型的信息随时都进行更新及备份，每一个设计人员均能共享同一平台信息。这样便实现在船舶设计过程中就发现问题，从源头对各专业的干涉进行协调，提前解决问题。船舶数字信息模型不仅可以解决干涉问题，而且还能解决各个专业与其他专业的协调布置问题。
3.2AVEVA Marine 生产设计过程
AVEVA Marine 的生产设计继续使用详细设计的三维模型数据, 直接按照 分段划分,将其拆分为生产所需的分段,然后对模型添加各种生产信息并进行设计出图。如果详细设计有问题,在生产设计阶段,可以直接对模型进行修改,然后将模型信息反馈回详细设计人员,让其确认,无误后对详细设计模型进行刷新即可。二维的生产设计图纸同样和三维模型之间具有关联 性。在船体结构建立之后,可以提早为舾装专业建模提供准确的背景参考。生产现场的船体和舾装构件间的碰撞问题是修改量最大,制约建造周期最 大的不利因素,舾装专业在建模时可以通过实时检查,确保舾装件与船体构件之间没有碰撞, 再生产设计阶段便把问题消灭在萌芽中。AVEVAMarine 在生产设计阶段,最重要的步骤便是装配计划的编制,确定组立装配顺序,用以指导生产。
四、结束语
从初步设计到详细设计,再到生产设计都在同一个平台公用一套模 型数据,在详细设计完成后,生产设计只需要向模型中添加生产信息即可。可能生成的装配路径、顺序，继而对装配路径、信息进行规划，从而实现虚拟干涉检查以及装配，及时发现设计中存在的问题，为船舶数据产品模型的信息化集成设计与管理奠定了基础。
参考文献
[1]孔凡凯，张家泰，钟宇光.船体分段模块装配工艺决策研究[J].海军工程大学学报，2015（5）：63-67.
[2]魏莉洁，蔡厚平，施利娟.船体装配仿真实训系统的设计与开发[J].船海工程，2014（6）：48-51.