探討數(shù)字化船舶建造技術(shù)的有效運用

摘要：隨著科學(xué)的進步，計算機的廣泛應(yīng)用，一些新型技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。我們主要探討了綜合化船舶建造技術(shù)在實際施工過程中的經(jīng)驗成效，與過去生產(chǎn)模式的差異，詳細說明了數(shù)字化船舶建造工藝在數(shù)學(xué)放樣中、生產(chǎn)設(shè)計理念、作業(yè)圖紙的實際施工情況以及在安全運行、綠色船舶建造等等的推廣運用和所取的成績。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；綠色造船；應(yīng)用

應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)對船舶設(shè)計方案實行三維輔助組建模式，完成生產(chǎn)圖紙設(shè)計，有可行性、可修改更新的造船工藝流程，就是數(shù)字化船舶建造技術(shù)。數(shù)字化造船技術(shù)是優(yōu)化船舶生產(chǎn)設(shè)計理念，縮減建造時間，節(jié)省能源材料損耗，向綠色造船趨勢發(fā)展的一項重要內(nèi)容。它是現(xiàn)代數(shù)字化造船體制中最重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，也是船舶設(shè)計、工程管理、船舶建造三大數(shù)字化項目中發(fā)展最迅速的技術(shù)應(yīng)用。我們主要闡述了在實際施工過程中從船舶建造仿真技術(shù)、綜合放樣、自動完成零件生產(chǎn)圖紙設(shè)計、船用材料數(shù)據(jù)等方面的數(shù)字化船舶建造技術(shù)應(yīng)用程序，所獲得的實際效果，探討其實用價值。

一、數(shù)字化船舶建造仿真技術(shù)的應(yīng)用

1.1船舶整體型線放樣和有限元模型制作的技術(shù)

傳統(tǒng)的船舶設(shè)計工作只是平面圖紙的展示，感染力不足。利用三維技術(shù)創(chuàng)新進行船舶放樣設(shè)計，可以完整的表現(xiàn)設(shè)計師的設(shè)計理念，增強作品的真實性，并可以直觀效果制作圖。

對于復(fù)雜的構(gòu)造，比如舾裝設(shè)施和船體的接合安裝作業(yè)就可以實行三維可視圖形處理，把復(fù)雜的船體構(gòu)造設(shè)計進行簡單化處理，直接提升了放樣精確性減少了返工次數(shù)，一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)需要做局部強度運算，三維模型，可以直接導(dǎo)入軟件中應(yīng)用，避免重復(fù)繪圖問題，型線的光順與放樣都屬于一個軟件，使得性能和艙容計算結(jié)果和實際的誤差很大程度上縮小了，而且可以規(guī)避重復(fù)繪制型線現(xiàn)象。

1.2生產(chǎn)和施工設(shè)計的數(shù)字化應(yīng)用

生產(chǎn)設(shè)計方案利用三維技術(shù)和共享數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，作業(yè)圖紙選取分段半立體方式展示部件加工安裝數(shù)字化應(yīng)用，是船舶生產(chǎn)的一大舉措，也是數(shù)字化系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，應(yīng)用軟件功能結(jié)合自身特點，設(shè)計合理的，有實際利用價值的運行模式。

在沒有使用數(shù)字化船舶建造技術(shù)前，以船臺正裝、散裝為主進行船體結(jié)構(gòu)的建造方式，即使有分段建造，也只是邊水艙的獨立建造程序，分段合攏技術(shù)完全依據(jù)施工經(jīng)驗進行，零部件的拼裝只能依照平面圖紙作業(yè)，沒有嚴(yán)格的建造精確度，返工現(xiàn)象嚴(yán)重，造成工時大量消耗，材料浪費嚴(yán)重，成本核算增加，面對這些問題，利用數(shù)字化新技術(shù)推廣，做了如下優(yōu)化調(diào)整：

第一，在零件放樣中取消所有內(nèi)部部件的余量，做出最細致的三維建模，控制外板和主甲板合攏處的余量范圍，必須小于50毫米。嚴(yán)格把控零件尺寸，曲面結(jié)構(gòu)的余量加放。

第二，盡量利用數(shù)控機切割所有的零部件。這樣做的好處是尺寸可以和仿真模型一致，利用人機結(jié)合模式整合套料作業(yè)，保正材料發(fā)揮最大功效。

第三，使用相同的零件編碼標(biāo)準(zhǔn)，套料圖，零部件加工圖以及分段安裝圖使用完整的編碼技術(shù)，部件名稱編制進行數(shù)字化處理，可以展示其安裝位置和工藝流程。這些編碼計算機自動生成，使工作人員易于操作，材料安置順序排列，提升了場地使用效率，加大了安裝場地并且提高了作業(yè)效率。

第四，分段劃分方式利用計算機網(wǎng)絡(luò)實行三維可視化劃分方案，依照船臺的起重重量，空間結(jié)構(gòu)科學(xué)設(shè)計出分段的重量、重心位置，實行模擬合攏實驗，在分段合攏作業(yè)中，把握其精確度，提升分段施工的安全高效性。分段安裝選用了半立體圖形處理方式，摒棄了傳統(tǒng)的平面圖形顯示，綜合應(yīng)用數(shù)字化編碼，可以極大滿足作業(yè)需求，在精密復(fù)雜的結(jié)構(gòu)安裝中，才可能再拆分成平面圖形處理。

第五，根據(jù)分段設(shè)計理念，設(shè)計船體結(jié)構(gòu)制作分段立體模型還有一個關(guān)鍵作用是，給舾裝設(shè)施，管路設(shè)計，電氣整體放樣提供一個基礎(chǔ)平臺中心，讓管路零部件，電纜和其他設(shè)施配件的走向顯示在船體分段立體模型中，可以更為直接的展示布局成效，規(guī)避過去作業(yè)時互相重疊以及矛盾現(xiàn)象的產(chǎn)生。

傳統(tǒng)舾裝設(shè)施，管路設(shè)計、電纜的設(shè)計和零件放樣，都是按照原理圖和布局圖實行的，致使同時放樣過程會出現(xiàn)互相矛盾，相互重疊的狀況，返工現(xiàn)象嚴(yán)重。針對這些不良問題，我們整合了新型放樣技術(shù)創(chuàng)新，每個專業(yè)技術(shù)人員利用相同的數(shù)字化建造體系，科學(xué)制定工作計劃以及合理的區(qū)域劃分方案，在計算機中整體繪制舾裝三維圖像，綜合管路體系，電纜完整走向圖。統(tǒng)籌有序的安排船體結(jié)構(gòu)模型制作完畢后進行分段建造程序時，別的專業(yè)可以開始布置和放樣工作，設(shè)計期間要與專業(yè)零件布置協(xié)調(diào)合作，保證最大程度利用艙內(nèi)空間。數(shù)字化船舶仿真系統(tǒng)可以最大化減少管子、活動管、電纜等方面的浪費。

二、數(shù)字化造船技術(shù)對安全運行的效應(yīng)以及今后發(fā)展方向

2.1數(shù)字化造船對安全生產(chǎn)的作用

因為可以獲得最精確的整體船泊的分段重量、重心位置的數(shù)據(jù)信息，這樣就可以按照船廠起重設(shè)施的布局，起重技術(shù)的特征進行優(yōu)化分段設(shè)計、指揮吊裝操作，極大的減低了吊裝搬運的危險程度。

數(shù)字化船舶建造技術(shù)為船舶下水作業(yè)提供了更完善的理論根據(jù)，因為在船舶作業(yè)時，下水時的完工量只是一部分，并每船的下水重量分布狀況不均，甚至利用母型船換算方式也不能獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息，利用人工計算對船舶分段完工量有差異性，因而對重量分布不均下水作業(yè)重量、重心位置、壓力的計算方式，一直是技術(shù)薄弱的中小型船舶企業(yè)的難題，對此，應(yīng)用數(shù)字化船舶仿真技術(shù)給船舶下水計算提供了解決方案，這是因為船舶仿真技術(shù)自身就是按照建造程序進行拆分船體部分和分段構(gòu)成，計算速度快準(zhǔn)確率高。下水時重量計算、中心位置、壓力情況的數(shù)據(jù)信息對船舶下水的安全運行起著舉足輕重的作用，所以，很大程度的提升了船舶下水的安全系數(shù)。

因為數(shù)字化分段綜合放樣的應(yīng)用，給分段舾裝項目、管路裝置、電纜混合安裝都奠定了基礎(chǔ)，大力減少了交叉施工，這樣就規(guī)避了作業(yè)安全隱患，為設(shè)備安裝等工作環(huán)境提升了可靠性。

2.2今后的發(fā)展設(shè)想

合理應(yīng)用工程現(xiàn)場數(shù)字化技術(shù)體系，把三維電腦模型制作直接用于現(xiàn)場施工，可以在施工現(xiàn)場及時查找需要的作業(yè)數(shù)據(jù)，減少了不必要的環(huán)節(jié)，可以提升生產(chǎn)效率節(jié)約能源。

設(shè)立工程管理信息集成體系建設(shè)，對倉庫管理制度，供應(yīng)采購項目，成本核算體系，工程管理部門，數(shù)據(jù)庫管理，一步步實施船舶運行管理數(shù)字化建設(shè)。

進一步提高已有的數(shù)字化船舶建造技術(shù)水平，在實際工作中，軟件系統(tǒng)要及時更新，找到最合理的軟件產(chǎn)品，發(fā)揮其最佳效用。

三、結(jié)束語

我們簡單介紹了數(shù)字化船舶建造技術(shù)的應(yīng)用程序，雖然獲得了一些成績，但是離理想的目標(biāo)還有一定的差距，還需要更深化發(fā)展和完善其設(shè)想，讓它有更高層次的提升技術(shù)創(chuàng)新。我們分析了實際工作的具體情況和措施，希望可以為中小型造船企業(yè)提供指導(dǎo)，從而起到借鑒作用，推動船舶業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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作者簡介：葉健飛，出生年月：1976.4.25，性別：男，民族：漢族，籍貫（精確到市）：福建省南平市，當(dāng)前職務(wù)：設(shè)計師，當(dāng)前職稱：工程師，學(xué)歷：在讀研究生，研究方向：舾裝、涂裝、內(nèi)裝.