船舶機(jī)艙設(shè)備虛擬裝配與工藝說(shuō)明數(shù)字化技術(shù)研究

摘 要：我國(guó)的船舶制造業(yè)發(fā)展位于世界領(lǐng)先地位，船舶制造業(yè)的蓬勃發(fā)展也解決了我國(guó)大量人口的就業(yè)問(wèn)題，船舶制造同樣肩負(fù)著進(jìn)出口貿(mào)易和保障國(guó)家海域安全的重任。因此，船舶制造業(yè)的發(fā)展對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要，當(dāng)下計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為船舶制造工藝提供了新的方法。船舶機(jī)艙設(shè)備作為船舶制造的主體部分，其裝備質(zhì)量顯得尤為重要。計(jì)算機(jī)虛擬裝配技術(shù)在船舶機(jī)艙設(shè)備裝配中的應(yīng)用，為裝配工藝提供了一個(gè)更加科學(xué)化的數(shù)字裝配方法，本文將對(duì)船舶機(jī)艙設(shè)備虛擬裝配與工藝說(shuō)明數(shù)字化技術(shù)做簡(jiǎn)要的分析和探討，以期為我國(guó)的船舶發(fā)展事業(yè)奉獻(xiàn)一己之力。

關(guān)鍵詞：船舶；機(jī)艙設(shè)備；數(shù)字化；虛擬；裝配

船舶制造業(yè)是一個(gè)大型的現(xiàn)代化技術(shù)化的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，船舶制造業(yè)的發(fā)展在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家重工業(yè)的發(fā)展程度。大型船舶的制造在現(xiàn)代船舶制造業(yè)中興起，使得舊有的船舶設(shè)備裝配技術(shù)在一定程度上不再成為最優(yōu)的選擇?，F(xiàn)代信息化社會(huì)的崛起，計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛使用，使得船舶制造業(yè)也不得不跟上時(shí)代的步伐，將新型的計(jì)算機(jī)虛擬裝配技術(shù)引入船舶設(shè)備的裝配過(guò)程中。在船舶的裝配技術(shù)過(guò)程中，船舶機(jī)艙設(shè)備的裝配是其中的主體過(guò)程。在對(duì)船舶機(jī)艙設(shè)備進(jìn)行裝配時(shí)充分利用計(jì)算機(jī)三維虛擬裝配技術(shù)，對(duì)機(jī)艙設(shè)備的裝配關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)裝配順序進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)裝配過(guò)程的設(shè)備裝配路徑進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的碰撞測(cè)試，避免在裝配的過(guò)程中發(fā)生不必要的損失，避免意外的產(chǎn)生。從而實(shí)現(xiàn)在實(shí)際裝配過(guò)程中機(jī)艙設(shè)備裝配效率的提高，裝配速度的提升，從而在根本上縮短我國(guó)船舶制造的周期，實(shí)現(xiàn)船舶制造技術(shù)的飛速發(fā)展。

一、虛擬裝配技術(shù)和數(shù)字化造船技術(shù)

虛擬裝配技術(shù)是通過(guò)將船舶的實(shí)際尺寸形狀和設(shè)備組件在計(jì)算機(jī)工具上進(jìn)行同比例三維模擬，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬三維模型的操控及裝配結(jié)果分析，來(lái)確定船舶制造中實(shí)際裝配效果及可行性的方法。通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬三維模型對(duì)實(shí)際情況下船舶設(shè)備的裝配過(guò)程模擬來(lái)預(yù)期實(shí)際船舶裝配過(guò)程中所需的精確數(shù)據(jù)，工作布局，裝配步驟及整個(gè)裝配結(jié)果和效果的預(yù)期，以便實(shí)現(xiàn)更科學(xué)合理的實(shí)際裝配工作。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)虛擬裝配技術(shù)在船舶機(jī)艙設(shè)備裝配過(guò)程中使用時(shí)，要對(duì)所有船舶機(jī)艙設(shè)備進(jìn)行形狀尺寸及功能的精準(zhǔn)模擬，建立一套高仿真的環(huán)境，同時(shí)還要對(duì)裝配過(guò)程進(jìn)行程序編寫和運(yùn)行，對(duì)整個(gè)裝配過(guò)程要保證無(wú)人干預(yù)，這樣才能驗(yàn)證三維模型模擬的準(zhǔn)確性，從而得知在實(shí)際的船舶機(jī)艙設(shè)備的裝配過(guò)程中是否會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，并提出相應(yīng)的解決策略。其優(yōu)點(diǎn)是在一定程度上降低了實(shí)際裝配過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，確保實(shí)際裝配過(guò)程能夠有序進(jìn)行，并對(duì)其中存在的可能的隱患進(jìn)行了大幅的排除。但缺點(diǎn)是，模型中的場(chǎng)景設(shè)置都是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定的，所以對(duì)無(wú)法預(yù)期和沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的情景無(wú)法進(jìn)行有效的預(yù)期，使得在實(shí)際裝配中產(chǎn)生的問(wèn)題無(wú)法得到解決。因此，對(duì)虛擬裝配技術(shù)的使用應(yīng)該要結(jié)合實(shí)際船艙機(jī)艙設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行模擬，充分利用其中智能化的部分。

數(shù)字化造船技術(shù)在現(xiàn)代造船技術(shù)中開(kāi)始初步使用，隨著信息化和計(jì)算機(jī)智能發(fā)展越來(lái)越高級(jí)，數(shù)字化技術(shù)在造船技術(shù)的使用也越來(lái)越成熟。數(shù)字化的造船技術(shù)是以數(shù)字化造船系統(tǒng)為核心，以數(shù)字化設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)和過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)為主要輔助系統(tǒng)，在這個(gè)三個(gè)系統(tǒng)的配合下實(shí)現(xiàn)數(shù)字化造船目標(biāo)的過(guò)程。

二、船舶機(jī)艙設(shè)備虛擬裝配過(guò)程仿真

船舶機(jī)艙設(shè)備虛擬裝配過(guò)程的仿真技術(shù)主要包括以下四個(gè)過(guò)程：虛擬裝配仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)的總體思路設(shè)計(jì)、油水分離器虛擬裝配過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)分析、船舶機(jī)艙設(shè)備虛擬裝配仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)及仿真平臺(tái)登陸及主界面設(shè)計(jì)。其中對(duì)虛擬裝配仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)的總體思路設(shè)計(jì)是為后續(xù)步驟進(jìn)行指導(dǎo)的總領(lǐng)步驟，該步驟的合理設(shè)計(jì)有利于后續(xù)步驟的高效執(zhí)行。

對(duì)油水分離器虛擬裝配過(guò)程的中關(guān)鍵技術(shù)要進(jìn)行詳細(xì)的分析，保證虛擬過(guò)程與現(xiàn)實(shí)裝配過(guò)程的高度相似，實(shí)現(xiàn)虛擬過(guò)程對(duì)實(shí)際操作過(guò)程的目的預(yù)期。油水分離器虛擬裝配過(guò)程中主要考慮的是對(duì)其可裝配性的分析進(jìn)行估計(jì)，完成合理估計(jì)后，再進(jìn)行相應(yīng)的場(chǎng)景處理和動(dòng)作預(yù)設(shè)過(guò)程的編輯，同時(shí)進(jìn)行適宜的腳本編輯，最終保障一個(gè)完整的與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景貼合度極高的人機(jī)界面，對(duì)船舶機(jī)艙設(shè)備中油水分離器裝配過(guò)程進(jìn)行虛擬裝配。

對(duì)船舶機(jī)艙設(shè)備虛擬仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)是整個(gè)船舶機(jī)艙設(shè)備虛擬裝配過(guò)程中的重點(diǎn)，除了對(duì)油水分離器虛擬裝配過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)分析外，還要進(jìn)行機(jī)艙底平臺(tái)設(shè)備虛擬仿真的重點(diǎn)建設(shè)。在對(duì)機(jī)艙底平臺(tái)設(shè)備虛擬仿真的模型建設(shè)過(guò)程中主要關(guān)注一下幾點(diǎn)：首先要對(duì)裝配的順序進(jìn)行事先規(guī)劃，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬適配，接下來(lái)，要對(duì)設(shè)備裝配路徑進(jìn)行規(guī)劃，保障各個(gè)設(shè)備在裝配的過(guò)程中不因裝配路徑不當(dāng)而造成不必要的阻礙。最后要對(duì)機(jī)艙底平臺(tái)設(shè)備進(jìn)行虛擬碰撞測(cè)試，碰撞測(cè)試的進(jìn)行，有利于避免實(shí)際裝配過(guò)程中的材料資源損失，防止意外的發(fā)生。

除了上述步驟的仿真設(shè)計(jì)，最終要進(jìn)行仿真平臺(tái)登錄及主界面的設(shè)計(jì)，科學(xué)合理的仿真平臺(tái)登錄及主界面設(shè)計(jì)有助于仿真模擬步驟的順利進(jìn)行，保障模擬過(guò)程不受各種誤差影響。科學(xué)合理的仿真平臺(tái)登錄和主界面設(shè)計(jì)必須盡量簡(jiǎn)潔，避免不相關(guān)因素的干擾，保證仿真模擬的有效進(jìn)行。

三、工藝說(shuō)明數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)工藝說(shuō)明的數(shù)字化，必須充分實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)艙各模型工藝圖紙數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，同時(shí)還要注重工藝圖紙數(shù)據(jù)庫(kù)與虛擬裝配控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。在建立機(jī)艙各模型工藝圖紙數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)要遵循以下原則：1.保證數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)方便對(duì)數(shù)據(jù)的抽取和使用；2.明確數(shù)據(jù)庫(kù)信息，保證數(shù)據(jù)精確；3.確保數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算機(jī)虛擬裝配技術(shù)的引入，有利于提高船舶制造的整體速度和質(zhì)量，在一定程度上減少了不必要的損失，節(jié)約資源，使人力物力和財(cái)力資源得到了最合理最科學(xué)的利用。船舶機(jī)艙設(shè)備的裝配作為船舶制造過(guò)程中的主體工作，占有重要的作用，因此，在進(jìn)行船舶機(jī)艙設(shè)備的裝配過(guò)程中，若能充分的使用計(jì)算機(jī)虛擬裝配技術(shù)，則大大提高了船舶的效率，縮短了船舶的制造周期。使得我國(guó)海防工業(yè)得到最大的發(fā)展，使進(jìn)出口貿(mào)易為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)做出更大的貢獻(xiàn)。

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