船體生產(chǎn)設(shè)計優(yōu)化

張建勇

摘 要：隨著航運事業(yè)的不斷發(fā)展，作為重要交通工具的船舶越來越受到人們的重視，船舶的設(shè)計與建造更是得到重點關(guān)注。目前，各造船強國的設(shè)計水平和技術(shù)能力日趨成熟。設(shè)計階段的優(yōu)化和提高能增強船舶的綜合競爭力，達到高質(zhì)量，高效率，低成本的造船目標。本文就船體生產(chǎn)設(shè)計進行研究分析。

關(guān)鍵詞：船體;生產(chǎn)設(shè)計;優(yōu)化

引言

船體生產(chǎn)設(shè)計是一項系統(tǒng)而繁雜的工程。船體生產(chǎn)設(shè)計關(guān)系到船舶生產(chǎn)效率和建造成本。因此，在設(shè)計過程中，有必要提高優(yōu)化設(shè)計理念，以便更好地，更科學(xué)的設(shè)計船舶。

一、船舶船體生產(chǎn)設(shè)計分析

船體生產(chǎn)設(shè)計，是指在詳細設(shè)計的設(shè)計基礎(chǔ)上，按照現(xiàn)代科學(xué)管理的要求，根據(jù)工廠的生產(chǎn)條件和技術(shù)水平，以合理的總體建造方針為指導(dǎo)，根據(jù)工藝階段和施工區(qū)域繪制工作圖，管理圖表以及提供其他信息，用以指導(dǎo)和組織生產(chǎn)的設(shè)計過程。生產(chǎn)設(shè)計既不同于過去的施工設(shè)計，也不同于原來的工藝準備工作，應(yīng)將設(shè)計，工藝，管理三者結(jié)合為一體。為解決“如何造船”所需的有關(guān)工藝指令，管理數(shù)據(jù)和生產(chǎn)信息全面反映到生產(chǎn)設(shè)計工作圖和管理圖表中，成為指導(dǎo)生產(chǎn)的唯一有效依據(jù)。在設(shè)計階段就使各專業(yè)，工種和施工階段得以綜合協(xié)調(diào)與平衡。還要進一步強化管理人員、設(shè)計人員、施工人員之間的協(xié)調(diào)與溝通，使船體生產(chǎn)設(shè)計變得更加系統(tǒng)化。生產(chǎn)設(shè)計提前介入詳細設(shè)計，將節(jié)省材料的優(yōu)化改進、方便現(xiàn)場施工的優(yōu)化改進以及詳細設(shè)計的不合理結(jié)構(gòu)提前協(xié)調(diào)解決。這樣將更加有助于船體生產(chǎn)設(shè)計工作的順利開展。

船體生產(chǎn)設(shè)計流程主要劃分為設(shè)計圖紙資料的前期準備，分段建模和預(yù)套料以及發(fā)布鋼材訂貨，模型細化和分段工作圖設(shè)計，切割加工圖紙設(shè)計，現(xiàn)場施工配合等主要階段。

二、船體生產(chǎn)設(shè)計輸出簡介

（一）分段工作圖

①分段裝配圖。②結(jié)構(gòu)焊接要領(lǐng)圖。③分段結(jié)構(gòu)圖等。④鐵舾件結(jié)構(gòu)。⑤吊運及其加強等工藝內(nèi)容。⑥結(jié)構(gòu)焊接坡口及焊接尺寸。⑦余量及補償量。⑧分段結(jié)構(gòu)零件的編碼。⑨分段結(jié)構(gòu)零件明細匯總表。⑩分段結(jié)構(gòu)重量、重量重心和“子分段”重量、重心等。

（二）分段下料圖冊

①手工下料圖冊。②型材下料圖冊。③平鐵下料圖冊。④零件套料圖冊。⑤零件加工圖冊。⑥數(shù)切件切割指令等。

三、優(yōu)化船體生產(chǎn)設(shè)計的方法

（一）發(fā)揮應(yīng)用AVEVA MARINE三維設(shè)計優(yōu)勢

（1）優(yōu)化應(yīng)用AVEVA MARINE三維生產(chǎn)設(shè)計流程

在應(yīng)用AVEVA MARINE軟件、實施三維船體生產(chǎn)設(shè)計過程中，編制了《船體結(jié)構(gòu)建模設(shè)計基準》和《船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計施工慣例》。為更好地控制設(shè)計質(zhì)量，提高效率，對三維生產(chǎn)設(shè)計流程前后進行了幾次總結(jié)、優(yōu)化，經(jīng)實際應(yīng)用，效果明顯。

（2）發(fā)揮三維設(shè)計優(yōu)勢，優(yōu)化設(shè)計①應(yīng)用AVEVA MARINE軟件全面實施船體生產(chǎn)設(shè)計三維立體設(shè)計，包括分段結(jié)構(gòu)建模、數(shù)切件分離、后處理（添加數(shù)切件信息等）、二維工作圖生成、自動或半自動生成下料圖冊等。②改變設(shè)計模式，實施“一條龍”三維生產(chǎn)設(shè)計，保證了設(shè)計過程中信息傳遞的一致性。通過AVEVA MARINE三維建模，達到分段工作圖、結(jié)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)下料原3個工序由1人獨立承擔的“一條龍”編碼設(shè)計，減少了中間協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，避免了大量的重復(fù)工作。③分段三維模型經(jīng)裝配后為舾裝、管系、電裝、居裝、工藝等工序提供三維實船結(jié)構(gòu)模型背景，為其它專業(yè)開展設(shè)計提供方便，提高了設(shè)計的精確性，解決了船體結(jié)構(gòu)與設(shè)備、機座、管路等碰撞問題的發(fā)生。④改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)計出圖模式，取消了平面分段專用裝配圖冊。通過細化工作圖，在分段工作圖中增加裝配和精度管理數(shù)據(jù)等，使分段工作圖成為現(xiàn)場裝配焊接施工和交檢驗的唯一依據(jù)，下料圖僅供下料切割使用。⑤增加了配套明細表、板材物流信息等設(shè)計出圖，便于切割、加工時間有序進行。⑥通過在分段建模階段添加加工代碼、坡口、余量等標識，使生產(chǎn)設(shè)計圖中增加了零件的加工流向、坡口和余量等信息，增加了下料形式、切割方式、加工方法等施工信息。⑦在生產(chǎn)設(shè)計圖中增加結(jié)構(gòu)安裝線、余量切割線等零件自動劃線設(shè)計，提高了劃線精度和施工效率。

（二）拓寬船體生產(chǎn)設(shè)計內(nèi)容，提高分段的完整性

①在分段結(jié)構(gòu)圖中增加壓載艙和水艙直梯結(jié)構(gòu)及編碼設(shè)計。②在分段結(jié)構(gòu)圖中增加人孔蓋、隔柵及編碼設(shè)計。③在分段結(jié)構(gòu)圖中增加防滑條、踏步、防護條及編碼設(shè)計。④在分段結(jié)構(gòu)圖中增加導(dǎo)纜樁及防磨半圓鋼設(shè)計。⑤在分段結(jié)構(gòu)圖中增加海底栓和鋅塊結(jié)構(gòu)及編碼設(shè)計。⑥在分段結(jié)構(gòu)圖中增加艙界和艙名布置、壓載艙警示標志、肋位標志等鐵舾件設(shè)計。⑦在分段結(jié)構(gòu)圖中增加分段結(jié)構(gòu)焊接工藝要領(lǐng)。⑧在分段結(jié)構(gòu)圖中增加分段加強結(jié)構(gòu)及吊運支撐等工裝結(jié)構(gòu)件的編碼設(shè)計。⑨為便于單元預(yù)舾裝，對機艙二層底等分段進行預(yù)舾裝設(shè)計。⑩將局部結(jié)構(gòu)設(shè)計成吊鼻眼環(huán)，并將吊鼻加強結(jié)構(gòu)設(shè)計在分段施工圖中，方便現(xiàn)場施工。在生產(chǎn)設(shè)計圖中增加臨時工藝開孔設(shè)計，把臨時工藝孔切割下的內(nèi)孔料進行編碼并貼裝在此工藝孔附近，最終用于封堵該工藝孔。

（三）細化船體生產(chǎn)設(shè)計

①在船體生產(chǎn)設(shè)計圖中增加檢驗和精度管理數(shù)據(jù)，方便施工、檢驗及施工精度控制。②將舭龍骨、設(shè)備底座加強等散裝結(jié)構(gòu)設(shè)計在分段中。③特殊施工結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)設(shè)計圖中加以注明。④壓偏型T型材，為避免施工差錯，在生產(chǎn)設(shè)計圖中加文字提示等。⑤在船體生產(chǎn)設(shè)計圖中，增加零件“貼裝”、“釘焊”等標識，表明其合理的裝配時機。⑥在甲板室結(jié)構(gòu)外圍壁四角增設(shè)加強平鐵，控制凹凸變形，減少現(xiàn)場“打包”工作量。⑦船體生產(chǎn)設(shè)計時在分段合攏縫處加設(shè)合攏“搭載平鐵”，便于分段船臺合攏與定位施工，減少工裝用料，有利于“定尺定貨”設(shè)計的開展。⑧在船體生產(chǎn)設(shè)計圖中對高強度鋼使用部位增加特殊標識，以免后續(xù)工序用錯材料。⑨在船體生產(chǎn)設(shè)計圖中對施工難點增加文字附注，避免產(chǎn)生施工差錯。⑩將零件的加工信息增加到下料圖和加工圖中，方便施工管理。

（四）采用“大板架”、“標準段”和“模塊化”設(shè)計

（1）實施“大板架”設(shè)計法

生產(chǎn)設(shè)計按分段建模、設(shè)計出圖。應(yīng)用AVEVA MARINE軟件實施建模設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計出圖要求，確定按分段為單元進行建模。為確保應(yīng)用AVEVA MARINE軟件實施建模設(shè)計結(jié)果可控，采用“大板架”設(shè)計法，即貨艙結(jié)構(gòu)、機艙結(jié)構(gòu)均采取專人將整個板架（含外板與縱骨、內(nèi)殼板與縱骨、內(nèi)底板與縱骨、甲板與縱骨、平臺與縱骨、縱桁及骨材、水平桁及骨材等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)）統(tǒng)一建模并固化板縫，確保關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的正確可控，分段設(shè)計人員用大板架切割分段并細化分段建模，拆分出圖。

（2）實施“標準段”設(shè)計

根據(jù)部分分段結(jié)構(gòu)雷同的特點，采取先設(shè)計出一套“樣板圖”，包括底部分段、舷側(cè)分段、甲板分段、縱艙壁分段、橫艙壁分段等，經(jīng)校對、審核設(shè)計以及綜合優(yōu)化修改后，作為“標準段”。不同分段設(shè)計時依據(jù)“樣板圖”進行，使每個分段的設(shè)計均滿足要求，出圖模式合理，減少了重復(fù)工作量。

（3）開展“模塊化”設(shè)計

根據(jù)不同分段中部分結(jié)構(gòu)、節(jié)點相同的情況，一方面擴大節(jié)點建庫直接調(diào)用范圍，另一方面將分段中的相同結(jié)構(gòu)在建模時做成公用“模塊”，便于不同分段在建模設(shè)計時可直接調(diào)用。

四、結(jié)束語

綜上所述，在船體生產(chǎn)設(shè)計過程中，應(yīng)該以現(xiàn)場為中心，圖紙切合生產(chǎn)實際，施工信息完整，明確易懂。要把設(shè)計，工藝相結(jié)合，加強船體，輪機，電氣等專業(yè)的橫向協(xié)調(diào)溝通，從多個方面綜合考慮，積極地去思考如何對生產(chǎn)設(shè)計過程進行優(yōu)化，提升現(xiàn)場施工質(zhì)量和施工效率。

參考文獻：

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