合拢管设计制造系统在船舶建造中的应用

王建明，陈良方，陈海华，施志强

(1.上海江南长兴造船有限责任公司，上海 201913; 2.江苏阳明船舶装备制造技术有限公司，江苏 镇江 212003)

合拢管设计制造系统在船舶建造中的应用

王建明1，陈良方1，陈海华1，施志强2

(1.上海江南长兴造船有限责任公司，上海 201913; 2.江苏阳明船舶装备制造技术有限公司，江苏 镇江 212003)

船舶合拢管的制造一直是船舶制造的瓶颈之一。针对传统制造方法材料和动力能源的消耗大，精度差易等返工问题，研制了合拢管设计制造系统。该制造系统基于设计规划和工艺知识库的合拢管测量系统软件及智能化数据处理系统软件，实现了合拢管不同空间位置的精确测量、定位、拟合设计和再现制作。实际应用证明，该系统制作质量高，能提高船舶管系生产效率。

合拢管设计制造系统；合拢管；散货船

0 引言

当前的绿色技术制造理念是:第一，资源消耗要低于资源再生；第二，使用绿色的可再生资源；第三，环境友好，无污染和可持续。造船产业作为我国国民经济的支柱产业之一，却是一个高资源消耗的产业，在为社会创造财富的同时，也在大量消耗资源和环境污染，因此，绿色造船理念应该贯穿于船舶建造的每个环节。

由于中国造船业还处于依靠劳动力的时代，很多人都在关注更大的项目，很少有人关注合拢管制作。传统的合拢管制造方法存在材料、动力能源消耗大，质量差等问题，一直是船舶制造的瓶颈之一，因此有必要研制一种新型的合拢设计制造系统。该系统是解决数字化、智能化精益造船的关键技术之一，节能降耗、降本增效、绿色环保，可解决传统制作方法存在的各种弊端，实现了外场工作内场制作，后道工序前道制作，手工放样自动化制作。

1 传统合拢管制作方法的劣势

传统合拢管制作方法主要依靠人工进行取样、计算和制作。

(1)现场靠模取样，如图1所示，需要用角钢将现场的法兰的空间位置靠模下来。首先将法兰、角钢、焊枪等物资运送到指定位置，然后进行安装焊接，最后要拆卸运送到内场。现场靠模取样带来了物资运输、劳动力浪费和安全问题。

(2)现场取样结束以后要在内场进行人工计算和制作，如图2所示。由于现场人工计算不准确就会造成一定误差，所以在制作时就可能需要强行安装，这样制作出来的合拢管质量比较差并且浪费大量的人工。

图1 现场靠模取样

图2 现场人工设计制作

2 合拢管设计制造系统简介

针对传统合拢管制作系统质量差且浪费大的问题，研制了合拢管设计制造系统。

合拢管设计制造系统主要由合拢管测量仪、移动数据终端PDA、七轴数字运动控制技术的合拢管再现机等硬件组成，并通过自主研发的基于设计规则与工艺知识库的阳明合拢管测量系统软件及智能化数据处理系统软件，实现合拢管不同空间位置的精确测量、定位、拟合设计和再现制作。产品能够自动生成合拢管的合适路径，并支持柔性调整方式和自动输出合拢管三维成像和二维制作图。产品具有体积小、重量轻、数字化、智能化、精度高等特点，相对传统合拢管现场靠模及放样，不仅能降低现场施工人员的劳动强度和技能要求，而且能提高合拢管制作质量和效率。

合拢管设计制造系统由测量仪、测量处理和生产管理软件及数控再现机3部分组成，其工作流程可以分为3步：第1步是合拢管现场测量，如图3所示；第2步是合拢管设计，如图4所示；第3步是合拢管再现制作，如图5所示。

图3 合拢管现场测量

图4 合拢管设计

图5 合拢管再现制作

合拢管测量系统软件是一款与合拢管测量仪器及合拢管再现机配套使用的软件系统。软件系统可以读取合拢管测量仪器测量出的法兰位置参数，自动根据选定的标准查找法兰型号，拟合出弯管参数，输出弯管零件图，并计算出再现机的控制参数。目前，该系统支持各种标准的圆法兰、定型弯头、弯管、异径等零件，需要计算合拢管的两法兰可以是相同标准和规格，也可以是不同标准、不同规格。三维显示管段形状，同时二维显示管子零件图纸，图纸中要给出零件表和安装尺寸图。软件标准开放，并且用户可输入各种圆法兰、定型弯头、弯管、异径标准，并且用户可以对标准进行修改。

3 合拢管设计制造系统优势

根据现场使用情况，合拢管设计制造系统的优势如下：

(1)提高了合拢管设计制造的精度，实现合拢管制作的数字化，符合绿色造船的理念。

(2)降低了工人工作的强度，提高了安全性。传统合拢管制作时，双层底合拢管靠模时用的法兰都需要使用吊车进行吊运，再由2～3个人进行对1个法兰的安装，放垫片，塞螺栓，割焊角钢，成型后再拆卸，最后再由吊车在空闲时吊出，使用铲车运至模块进行等待排队制作。期间很容易发生安全事故，而且1天最多制作3～4根样板，劳动强度大。在泵舱和双层底应用合拢管设计制造系统后，不仅能大大减轻工人的劳动强度，还明显降低生产成本，减少安全事故，提高5S效果。

(3)减少2次制作带来的损失问题。每条船底层接2台海水泵的异径管都是按预装管来制作的，但是每次都需要现场改样，给施工造成很多麻烦。应用合拢管设计制造系统将其按合拢管制作，进行测量，使其能一次性的完成。这样省去了2次制作造成的损失，符合公司的降本增效的工作方针。图6所示的是改样的合拢管。

图6 改样合拢管

(4)关于节约成本问题。

采用了合拢管再现机以后，省去了很多道工序，包括角钢等耗材的领取、吊装、靠模、拆卸、运输、打磨等多道工序，节省了大量的耗材，如角钢、焊条、砂轮片、能源等。

4 结语

合拢管设计制造系统在船舶建造中使用证明，降低了劳动强度并且制作出来的合拢管质量好精度高，得到了一线工人的一致好评。自从使用合拢管设计制造系统以来，合拢管的制作周期大大缩短，原来总装车间门口堆积如山等待制作的合拢管现象已不再有，减少了浪费，也加快了生产进度。

合拢管设计制造系统是按照中国造船企业的实际情况、生产流程和工作特点量身定制的先进制造技术装备，能做到和造船企业的设计、加工、安装等部门的完全无缝连接，具有鲜明的中国船舶特色。本合拢管设计制造系统可以填补我国合拢管先进设计制造技术和装备的空白，总体技术达到国际先进水平，对中国造船工业的管系安装和生产带来革命性的变革。本系统满足船舶制造行业对管系生产效率和质量日益提高的迫切需求，对提升我国船舶制造的国际竞争力，推动我国船舶工业的发展起到十分重要的意义。

2014-01-13

王建明(1959-)，男，工程师，主要从事船舶合拢管制作。

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