基于并行協(xié)同設(shè)計理念的船舶設(shè)計流程優(yōu)化

徐志剛

摘 要：生產(chǎn)實踐表明，船舶設(shè)計是以仿真模型為基礎(chǔ)的，為了使得整個設(shè)計階段能夠協(xié)同并行便于設(shè)計的無縫連接，提高制造業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，我們對船舶設(shè)計的整體流程進行探討研究，并為調(diào)整專業(yè)內(nèi)容提供依據(jù)，以求更好的為生產(chǎn)實踐服務(wù)。

關(guān)鍵詞：并行協(xié)同；船舶設(shè)計；流程優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.209

協(xié)同設(shè)計，是近年來提出的一種新的設(shè)計模式，已被有遠見的設(shè)計單位所接受和有效運用。協(xié)同設(shè)計的機理在于將多種看似簡單的設(shè)計模式有效結(jié)合起來，同時融入許多現(xiàn)代化應(yīng)用技術(shù)，通過抽象開發(fā)開發(fā)的系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計方法論。其目的是構(gòu)建一個良好的協(xié)作環(huán)境，加強設(shè)計人員與工作層面的溝通與合作，保證設(shè)計師之間能夠資源共享、信息通暢，從而優(yōu)化設(shè)計的全部環(huán)節(jié)及階段，這么做能夠有效防止重復(fù)或由設(shè)計導(dǎo)致的錯誤數(shù)據(jù)信息。

研究指出，協(xié)同設(shè)計涉及范圍廣泛，包括虛擬設(shè)計，并行設(shè)計，生產(chǎn)設(shè)計流程再造等等。相關(guān)文件指出，船舶的設(shè)計的階段都有自己的產(chǎn)品模型，為了實現(xiàn)船舶從概念設(shè)計到生產(chǎn)設(shè)計過程的總體協(xié)調(diào)有序，縮短船舶設(shè)計的時間及預(yù)算，避免不必要的重復(fù)工作，我們對相關(guān)問題進行探討分析。

1 船舶設(shè)計的階段劃分及其相關(guān)內(nèi)容概述

目前，船舶設(shè)計過程一般分為五個階段：準備技術(shù)任務(wù)，初步設(shè)計，詳細設(shè)計，生產(chǎn)設(shè)計和完工設(shè)計。設(shè)計階段的任務(wù)各不相同，本文主要根據(jù)操作性質(zhì)和操作過程對前四個階段的內(nèi)容進行分類。

（1）準備技術(shù)任務(wù)，按照設(shè)計單位的要求對船舶的外觀，性能和作用進行準備。

（2）初步設(shè)計，這是基于對任務(wù)書的深入分析和調(diào)查研究得出的，主要對船體，汽輪機，電氣各個專業(yè)方面的各種可行性方案進行設(shè)計，以滿足船東的要求。

（3）詳細設(shè)計，是基于初步設(shè)計完成的，按照各種系統(tǒng)，功能，專業(yè)深入分析各種問題并進行詳細的推算演練，并進行計算和繪制?？煞譃檎w結(jié)構(gòu)設(shè)計，區(qū)域結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計，模型創(chuàng)建和項目結(jié)構(gòu)材料庫存統(tǒng)計等設(shè)計任務(wù)。

（4）生產(chǎn)設(shè)計，是根據(jù)造船廠的條件和特點，按照技術(shù)，設(shè)備，施工方案，工藝要求等要求，設(shè)計和制作施工圖紙及施工工藝和程序的設(shè)計過程。

2 船舶并行協(xié)同設(shè)計過程的構(gòu)建

（1）設(shè)計過程分析與分解。要完成并行協(xié)同設(shè)計理念下的過程分析與分解，一方面，依照設(shè)計方案將各項細則明確細化，為后續(xù)施工設(shè)計過程做準備；另一方面，在并行協(xié)同工程中注重“宏觀并行，微觀串行”的相關(guān)理論，對傳統(tǒng)的船舶設(shè)計過程加以細分為初步設(shè)計、詳細設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計三個大的階段。詳細的設(shè)計是基于整體設(shè)計，對設(shè)計的子系統(tǒng)進行深入分析。生產(chǎn)設(shè)計的最終目的是船舶生產(chǎn)，其主要過程可以總結(jié)為殼、舾、涂三大流程。

（2）設(shè)計過程的規(guī)劃與重組。實踐表明，設(shè)計流程之間有三種關(guān)系，即串行關(guān)系，平行關(guān)系和交叉關(guān)系。串行關(guān)系是最原始的協(xié)作關(guān)系，我們將其優(yōu)化的目的就是將這種傳統(tǒng)向著并行關(guān)系或交叉關(guān)系進行轉(zhuǎn)變。通過分解與設(shè)計，對一些原始的連續(xù)工作流程并行，分工過程中進一步劃分關(guān)系并進行過程重組，進而保證設(shè)計的成功率，構(gòu)建設(shè)計微循環(huán)。

微循環(huán)模型是一種宏觀平行的，微觀設(shè)計理念下的的模型機制。起主要是將設(shè)計對象分解為子對象，并允許設(shè)計人員在設(shè)計對象的不同方面進行同時工作，從而大大縮短整個設(shè)計周期，提升了工作效率，該種設(shè)計理念需要完成的信息共享機制作為保障。

3 基于并行工程的船舶設(shè)計過程的改造

（1）建模。這實際上是一個需要重復(fù)設(shè)計的過程，很難做到一次性成功。 就船舶工程而言，其設(shè)計過程中的各種元素之間是一個動態(tài)變化的過程，需要大量的時間作為依托才能把握其規(guī)律，對其進行精確描述，最終設(shè)計成功。在這種情況下，為了保證最大限度的成功幾率，在生產(chǎn)實踐中通常使用最小-最大代數(shù)關(guān)系來構(gòu)建其函數(shù)關(guān)系，然后使用動態(tài)規(guī)劃方法優(yōu)化其周期。這同時也要求，我們在設(shè)計出模型并應(yīng)用于并行優(yōu)化的整個過程中，在模型和設(shè)計過程之間建立一對一的對應(yīng)關(guān)系是非常重要的，必須要引起設(shè)計師們的高度重視。

（2）改造管理機制。目前，船舶制造企業(yè)開展生產(chǎn)設(shè)計所需要建立的模式是在設(shè)計院設(shè)計的基礎(chǔ)上建立的，在生產(chǎn)設(shè)計和現(xiàn)場生產(chǎn)直接指導(dǎo)的基礎(chǔ)上建立的，所以設(shè)計這種機制更好的優(yōu)化方法是設(shè)計研究所和造船企業(yè)進行聯(lián)合設(shè)計，組件高效、高質(zhì)量的設(shè)計團隊，聘請或者引用造船企業(yè)的優(yōu)秀人才，從制造設(shè)計的各個環(huán)節(jié)著手，重點關(guān)注技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)，全方位的監(jiān)控生產(chǎn)過程和生產(chǎn)條件，并對從概念設(shè)計模式到生產(chǎn)設(shè)計模式，然后到現(xiàn)場生產(chǎn)的全過程實現(xiàn)無縫鏈接。

（3）應(yīng)用輔助設(shè)計和管理技術(shù)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，計算機模擬技術(shù)被逐步應(yīng)用于船舶設(shè)計和發(fā)展的全過程。尤其是在結(jié)構(gòu)計算、性能計算和制造技術(shù)方面，計算機技術(shù)發(fā)揮著不可替代的重要作用。但就目前來看，計算機技術(shù)在船舶制造企業(yè)中的應(yīng)用還不廣泛，技術(shù)也不夠成熟。因此，在船舶的設(shè)計中，由于船舶產(chǎn)品的復(fù)雜性，經(jīng)常由無數(shù)的部分組成，而且每部分信息也可能比較凌亂，更有可能改變其動態(tài)。為了確保這些信息的完整性，有效性和準確性，難以通過手工管理手段實現(xiàn)。這需要一個良好的技術(shù)平臺進行支持生產(chǎn)，同時要加強生產(chǎn)和管理信息集成的并行設(shè)計，使船舶設(shè)計院與制造商之間的三維船體模型變得更加完善。綜上所述，在設(shè)計院和造船廠實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之間的協(xié)同設(shè)計，使造船企業(yè)在詳細設(shè)計階段開始參與設(shè)計，這對加強企業(yè)和設(shè)計院的數(shù)據(jù)庫管理模式，實現(xiàn)優(yōu)化的船舶設(shè)計過程有非常大的幫助。

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