淺談生產(chǎn)導(dǎo)向的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用分析

鄭文濤

摘 要：對(duì)于船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，三維設(shè)計(jì)是重要方向。從專業(yè)角度講，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與船舶安全息息相關(guān)，是關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，在質(zhì)量方面要求較高。在船舶制造領(lǐng)域，在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用下，船舶制造質(zhì)量顯著增強(qiáng)，生產(chǎn)效率得以提高，對(duì)整個(gè)船舶制造行業(yè)的發(fā)展意義深遠(yuǎn)。在此基礎(chǔ)上，本文介紹了生產(chǎn)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的概念，并分析和探討了船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提出了相關(guān)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)導(dǎo)向；船體；設(shè)計(jì)

通過合理地組合并連接各種構(gòu)件，船體達(dá)成了力的有效傳遞目的。所以，船體結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而成本和現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性等都很重要。因?yàn)闉榱嗽趪?guó)際市場(chǎng)上取得成功，具有競(jìng)爭(zhēng)力，船廠企業(yè)必須縮短建造周期并降低成本。因此，應(yīng)基于生產(chǎn)導(dǎo)向，對(duì)節(jié)約型設(shè)計(jì)進(jìn)行大力推廣，引入先進(jìn)的造船技術(shù)，提高施工效率，降低施工成本。針對(duì)以上現(xiàn)象，下文進(jìn)行了有關(guān)論述。

一、介紹生產(chǎn)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的概念

生產(chǎn)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的主旨為在節(jié)約的前提下，通過提高生產(chǎn)效率，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的降低。

二、優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施

1.采用先進(jìn)的模塊化建造模式

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，船舶行業(yè)通過數(shù)字化造船技術(shù)的運(yùn)用，與此同時(shí)，船舶設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化水平也成為造船業(yè)提高自身核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。數(shù)字模塊化造船技術(shù)能夠進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，同時(shí)在很大程度上提高生產(chǎn)效率，從而加快了造船業(yè)的發(fā)展，模塊化造船技術(shù)在未來將具有更加廣闊的應(yīng)用范圍。

通過部件和組件的特定結(jié)合產(chǎn)生模塊，船舶模塊化的含義為，按分段或者片體分解船舶為很多個(gè)獨(dú)立的建造單元，同時(shí)將這些分解的獨(dú)立模塊進(jìn)行系統(tǒng)的建造并和其它的單元一起組成一個(gè)整體的系統(tǒng)過程的技術(shù)。通過模塊化設(shè)計(jì)，可以在很大程度上縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約船舶建造費(fèi)用。船舶模塊化設(shè)計(jì)的具體過程，與搭積木來的過程很相似，它需要結(jié)合不同的需要和要求，來完成裝配組合。目前，主要有以下幾種模塊化造船模式：

（1）結(jié)構(gòu)模塊化的造船模式：在船舶設(shè)計(jì)中，融合各類自成體系，同時(shí)又能進(jìn)行相互銜接的模式，基于先期測(cè)試和組裝，是船殼結(jié)構(gòu)集成化，從而能縮短制造時(shí)間和并減少費(fèi)用開支。比如，這種模式在“海狼”號(hào)潛艇及“弗吉尼亞”級(jí)潛艇中，就得到了很好的應(yīng)用，在他們成型之前，就使結(jié)構(gòu)模塊化得以導(dǎo)入了；

（2）功能模塊化的造船模式：進(jìn)行設(shè)計(jì)前，按艦艇的不同功能，對(duì)他們進(jìn)行分類劃分，形成具有各種功能的模塊，進(jìn)行同一部位的建造過程中，應(yīng)結(jié)合各種需要，來建造具有各種功能、尺度相同的各類的模塊，比如服役后艦船需要具有能進(jìn)行特種、混合作戰(zhàn)的要求，結(jié)合各種任務(wù)要求，應(yīng)在設(shè)計(jì)前，就裝備各類相對(duì)應(yīng)的模塊模式，以便使一艦多能的要求得以確保。在這種標(biāo)準(zhǔn)建造模式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行船舶的批量化生產(chǎn)，將變得具有可行性，比如典型的MEKO船舶生產(chǎn)技術(shù)，就實(shí)現(xiàn)了該目標(biāo)；

（3）任務(wù)模塊化的造船模式：基于船舶設(shè)計(jì)，并對(duì)各種任務(wù)，采用相關(guān)配置，具體體現(xiàn)為，在建造不同模塊的后期，實(shí)施填充或事后的模塊改進(jìn)，比如典型的Stanflex造船技術(shù)；

（4）技術(shù)模塊化的造船模式：將子系統(tǒng)在適合開放結(jié)構(gòu)的部件中，進(jìn)行合理的配置，從而有利于新技術(shù)的開發(fā)及后期的維護(hù)開展。

在進(jìn)行船舶的實(shí)際建造過程中，常常不會(huì)僅僅只選擇一種模塊化造船模式，通常都會(huì)結(jié)合幾種模塊化造船模式，該種方法在造船行業(yè)和使用人員中，已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。

2.采用AVEVA MARINE 12.1 設(shè)計(jì)軟件

通過現(xiàn)代化的模塊化造船模式，船廠得到總布置圖和初步的結(jié)構(gòu)圖紙，按照船廠的建造能力和標(biāo)準(zhǔn)劃分分段布置圖，同時(shí)設(shè)計(jì)公司拿到船廠提供的圖紙后，可結(jié)合初步的結(jié)構(gòu)圖紙，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的降低。船舶設(shè)計(jì)階段的劃分與生產(chǎn)設(shè)計(jì)的銜接把生產(chǎn)設(shè)計(jì)納入船舶設(shè)計(jì)工作范圍，并認(rèn)為生產(chǎn)設(shè)計(jì)是船舶設(shè)計(jì)的擴(kuò)展或其中的一個(gè)階段。在這種認(rèn)識(shí)下，船舶設(shè)計(jì)始于船舶總體功能和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最終是按區(qū)域/階段/類型完成的生產(chǎn)設(shè)計(jì)。

在AM系統(tǒng)中每個(gè)專業(yè)領(lǐng)域都能使用本專業(yè)專用的應(yīng)用程序來最高效地完成建模工作，通過模型的建立發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙中隱藏的局部存在干涉的問題，通過船體、舾裝（管系&設(shè)備&電氣）等相關(guān)專業(yè)的協(xié)調(diào)解決圖紙中隱藏的問題，船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員通過模型的建立發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的解決方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)的局部?jī)?yōu)化，從而提高生產(chǎn)效率，避免后期建造過程中的補(bǔ)救措施。

采用AM軟件對(duì)圖形的開發(fā)，主要是進(jìn)行輸出施工圖、制作圖及安裝圖的二次開發(fā)，保證輸出的所有圖紙均能滿足船舶詳設(shè)、施工圖紙方面的要求。已經(jīng)開發(fā)的自動(dòng)標(biāo)注圖形的功能，能節(jié)省設(shè)計(jì)人員的出圖時(shí)間，以便他們有時(shí)間進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)檢查，從而促進(jìn)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高。已經(jīng)開發(fā)的零件圖紙表，使圖像的信息內(nèi)容更加全面，從而方便了施工的進(jìn)行，從而提高施工效率。通過裝配、焊接模塊的使用，使裝配的相關(guān)內(nèi)容得以方便的進(jìn)行，同時(shí)減少焊接的工作量，從而提高生產(chǎn)效率，使造船的船體結(jié)構(gòu)更加精益化。

三、尋找最優(yōu)的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，船廠對(duì)造船質(zhì)量提出了越來越高的要求，舊的的方法已無(wú)法滿足現(xiàn)在的質(zhì)量要求，所以應(yīng)優(yōu)化原標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。通過數(shù)字化的造船理念完善船舶模型的建造，通過軟件導(dǎo)出船舶建造過程中的施工圖紙來替代靠老舊的出圖方式無(wú)縫過渡到詳細(xì)設(shè)計(jì)，能1：1的還原船舶建造的所需的材料和空間問題，使船舶性能計(jì)算和結(jié)構(gòu)計(jì)算能更貼近建造船舶性能的要求。

四、 結(jié)語(yǔ)

總之，應(yīng)不斷地學(xué)習(xí)先進(jìn)的造船技術(shù)，優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)通過生產(chǎn)導(dǎo)向思想的引入，改變了船體設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念，他們會(huì)更加積極主動(dòng)地去探究船體結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化措施，很大程度上調(diào)動(dòng)了其主觀能動(dòng)性，從而能設(shè)計(jì)出具有最優(yōu)結(jié)構(gòu)的船舶。與此同時(shí)，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工中，如果遇到問題，相關(guān)人員會(huì)主動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而找到相應(yīng)的解決方法，極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)施工的質(zhì)量及效率。因此，生產(chǎn)導(dǎo)向的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)值得推廣應(yīng)用。

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