淺析船舶設(shè)計(jì)制造要求以及技術(shù)展望

劉聳善

摘要：船舶行業(yè)已經(jīng)成為高新技術(shù)支撐下的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的組成部分，船舶設(shè)計(jì)制造對(duì)于造船業(yè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到促進(jìn)作用，本文從船舶設(shè)計(jì)制造的要求以及技術(shù)展望進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：船舶設(shè)計(jì)制造；要求；發(fā)展

引言

隨著船舶設(shè)計(jì)建造技術(shù)迅速發(fā)展，特別是近年來(lái)以自動(dòng)化為代表的高新技術(shù)以及各種新工藝、新材料的廣泛使用，造船技術(shù)在集成和高技術(shù)基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，現(xiàn)代船舶工業(yè)已發(fā)展成為高新技術(shù)支撐下的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)。中國(guó)造船業(yè)近年發(fā)展迅速，據(jù)國(guó)外有關(guān)資料稱去年接獲船舶訂單達(dá)700萬(wàn)修正總噸，以單一國(guó)家計(jì)算已超越日本，晉身全球第二大造船國(guó)，步入了自身發(fā)展的黃金時(shí)期。造船業(yè)的興起，帶動(dòng)了一系列的產(chǎn)業(yè)，成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的推動(dòng)力量。

1.在設(shè)計(jì)中充分考慮制造的要求

1.1做好設(shè)計(jì)前的工作

①明隙船廠的設(shè)備配置及其生產(chǎn)能力，如起重機(jī)的起吊能力；②明燎船廠的一般作業(yè)方法；③在適宜于特定船只建造的特定船廠，特別考慮其面向制造的設(shè)計(jì)原則和過(guò)程；④船廠的材料采購(gòu)情況和庫(kù)存情況；⑤船廠對(duì)零件的標(biāo)準(zhǔn)化的要求，減少規(guī)格的可能性。實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)者提出基于區(qū)域的設(shè)計(jì)方法和基于中間產(chǎn)品的制造方法。該方法將船廠（一家或數(shù)家）的各項(xiàng)指標(biāo)作為邊界量，通過(guò)規(guī)劃來(lái)劃分區(qū)域?！皡^(qū)域”的劃分是綜合考慮制造和設(shè)計(jì)工作的結(jié)果。設(shè)計(jì)中的區(qū)域是包含了船、機(jī)、電、靦裝等專(zhuān)業(yè)的綜合模塊，其存在于虛擬環(huán)境中，是對(duì)造船過(guò)程的模擬。區(qū)域可以是實(shí)際的分段或總段，是建造中較大的單元。區(qū)域的劃分具有靈活性，隨邊界條件的改變自動(dòng)變化區(qū)域邊界的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

1.2要實(shí)現(xiàn)區(qū)域的設(shè)計(jì)必須了解實(shí)際生產(chǎn)的大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

①區(qū)域大小、配置、重量等設(shè)備限制；②生產(chǎn)進(jìn)行的工作地點(diǎn)和工作流程；③質(zhì)量和精度控制數(shù)據(jù)（實(shí)際統(tǒng)計(jì)的精度控制、質(zhì)量控制的信息可以反饋到設(shè)計(jì)中去）?！爸虚g產(chǎn)品”是整個(gè)工程分解的結(jié)果，是介于最終產(chǎn)品與原材料之間的預(yù)制件。船舶生產(chǎn)過(guò)程中所制造的零件、部件、管件靦裝件、組件、單元模塊、分段及總段等都是中間產(chǎn)品。中間產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)化的生產(chǎn)是現(xiàn)代造船模式的一種理念，這種造船模式是以成組技術(shù)、并行工程和柔性制造技術(shù)為基礎(chǔ)理論。

1.3對(duì)于軟硬件設(shè)備要求

①焊接的長(zhǎng)度，在工作的每一階段，用于連接各零件和組裝件；②機(jī)器人和其他自動(dòng)化設(shè)備需要的信息；③許多其他項(xiàng)目，管路和電纜的長(zhǎng)度及其他數(shù)字化的信息是估計(jì)資源需求的基礎(chǔ)。“中間產(chǎn)品”直接與生產(chǎn)結(jié)合，保證在設(shè)計(jì)中就對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)者從“區(qū)域”設(shè)計(jì)出發(fā)，根據(jù)建造策略，將設(shè)計(jì)對(duì)象向下劃分，為實(shí)際生產(chǎn)提供信息?？梢詣澐譃榉侄?、組件、部件和零件。對(duì)于棲裝件的向下劃分，“托盤(pán)”（PalleO是棲裝作業(yè)部分的表現(xiàn)形式，無(wú)論是船舶片體級(jí)、分段級(jí)、總段級(jí)，還是船上（安裝）級(jí)，棲裝件群都應(yīng)該以托盤(pán)的形式出現(xiàn)。管理者根據(jù)建造策略，按區(qū)域?qū)ㄔ爝^(guò)程中涉及的人工、材料消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以對(duì)建造成本進(jìn)行有效控制，估計(jì)制造的時(shí)間，以達(dá)到統(tǒng)籌考慮、相互協(xié)調(diào)、負(fù)荷均勻的優(yōu)化目的。其需要的數(shù)據(jù)包括：工作情況的參數(shù)，如周期，生產(chǎn)成本；勞動(dòng)的必要條件，如工時(shí)和技術(shù)條件（焊接的材料和人工的統(tǒng)計(jì)……）等。區(qū)域設(shè)計(jì)，要求形成一個(gè)包含各專(zhuān)業(yè)的小組，小組的成員各有所長(zhǎng)，又對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)有相當(dāng)了解，根據(jù)并行工程的原理，協(xié)調(diào)各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程。這就對(duì)企業(yè)的制度和企業(yè)文化建立提出新的命題。

1.4設(shè)計(jì)中要注意的問(wèn)題

雖然現(xiàn)在的CAD系統(tǒng)具備相當(dāng)強(qiáng)的內(nèi)在功能，可以幫助產(chǎn)品工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)，還可以有機(jī)會(huì)提出簡(jiǎn)單的方案和其它的可視化輔助手段。但是，設(shè)計(jì)者必須對(duì)產(chǎn)品有一個(gè)完整的理解，應(yīng)該避免單純依靠計(jì)算機(jī)而放棄人的思考這樣一種危險(xiǎn)的想法。

2.船舶設(shè)計(jì)建造技術(shù)展望

2.1船舶設(shè)計(jì)軟件

國(guó)內(nèi)軟件企業(yè)要加快以三維建模技術(shù)為核心的艦船設(shè)計(jì)信息一體化軟件產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。軟件應(yīng)能提供一套完整的，數(shù)據(jù)自上而下全過(guò)程集成、共享的，符合當(dāng)今國(guó)內(nèi)船舶制造先進(jìn)生產(chǎn)模式的，內(nèi)容覆蓋船舶初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)的CAD/CAM集成系統(tǒng)。其次，軟件功能的一體化、模塊化，要求造船達(dá)到殼舾涂一體化和設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理一體化的同時(shí)，設(shè)計(jì)方面的模塊，要求集成下料、成本預(yù)算等各功能。拓?fù)潢P(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是船體結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一，要求考慮船體構(gòu)件相互之間的物理和邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中某些船體結(jié)構(gòu)零件被修改或刪除時(shí)，與之相關(guān)的結(jié)構(gòu)零件便能自動(dòng)更新或刪除，或直接進(jìn)行零件的拆分。

2.2船舶材料

在21世紀(jì)之初，船舶品種將繼續(xù)呈現(xiàn)多樣化、復(fù)雜化趨勢(shì)。集裝箱船的大量建造，將使常規(guī)雜貨船和冷藏船訂造減少；清潔能源如天然氣和石油氣應(yīng)用擴(kuò)大，增大了液化氣船需求；運(yùn)輸汽車(chē)的發(fā)展，增加了高速滾裝船、車(chē)客渡船的建造。世界船舶仍然以原油船、成品油船、散貨船、雜貨船和集裝箱船為主，液化石油氣船、液化天然氣船、化學(xué)品船、冷藏冷凍船、滾裝船、客船、客貨船等各類(lèi)復(fù)雜船占少數(shù)。我國(guó)的目標(biāo)是，建造超大型油船（VLCC）、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船（FPSO）、超巴拿馬型集裝箱船、液化天然氣船（LNG船）及毫華客船，它們代表著當(dāng)前的世界船舶和海洋工程高附加值、高技術(shù)船舶水平。因此，寬長(zhǎng)鋼板、大型材、抗腐蝕性能良好的不銹鋼、細(xì)晶粒的低溫鋼、碳當(dāng)量低焊接性能好高強(qiáng)度鋼等，是船舶建造的迫切需要。

3.結(jié)語(yǔ)

船舶業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的組成部分，造船技術(shù)也在隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及科學(xué)進(jìn)步的勢(shì)頭中不斷進(jìn)步，高新技術(shù)促進(jìn)造船行業(yè)的發(fā)展，造船設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平的不斷提升，促進(jìn)早造船業(yè)成為現(xiàn)代化的國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的又一力量，因此，完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，是促進(jìn)船舶行業(yè)不斷發(fā)展動(dòng)力。

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