优化细化船体生产设计的探讨

魏建国

摘要：随着现代化信息技术的发展，某些应用软件在船体三维设计的过程中得到了广泛的应用，并取得了良好的作用效果。这些软件的出现，改变了传统了船体设计思路，加快了现代造船业的更好发展。船体生产设计阶段的相关工作开展能否达到预期的效果，直接影响着船体各个构件的质量可靠性。优化船体生产设计，不仅有利于节约造船企业的生产成本，也会提高船体分段构造的工作效率，增强船体不同构件的安全性能。本文将对船体生产设计阶段如何优化展开深入地探讨。

关键词：优化细化；船体；生产设计；探讨

1优化细化船体生产设计的意义

在以前，船体建造是采用零件直接在船台上装配成船的“整体散装法”。船舶设计只提供“造什么样的船”的图纸和资料，至于“怎样造船”以及“如何组织船舶生产”大多依赖工人的技术和管理人员的指挥，船舶设计与制造、船体与舾装都处于完全分离的状态。随着新工艺和新技术的不断应用，如何合理组织生产成为提高生产效率的关键，就要求把设计与生产统一起来——即生产设计。船体生产设计的过程可以说是在纸上进行“模拟造船”的过程，就把工人在现场施工中需要解决的问题在设计阶段由技术人员来解决的一种设计。就是从生产设计开始入手，对船体各个部件的尺寸精度进行控制，最大限度的减少其他环节的工作量，实现外场少修割或无修割，达到快速装配和搭载，实现一次定位的目的，从而最大程度的缩短船体的建造周期，降低船舶建造成本。船体生产设计，涉及面广而且繁杂、细致，对设计人员要求较高，不但需要具有结构设计和施工工艺知识，还需要具备一定的现场施工和管理的经验。

2船体生产设计中的相关内容

2.1船体生产设计中的胎架

为了实现精度造船的发展目标，满足分段装配的实际要求，需要对船体生产设计中的胎架进行必要地分析和控制。在分段建造的过程中，很多构件的制作都需要利用到胎架。当胎架的精度出现细小的偏差时，后期的分配过程将会造成重大的工作失误，曲面分段的建造无法达到预期的效果。因此，为了避免这些现象的出现，胎架在具体的设计过程中，需要保证它尺寸规格的准确性，包括线型的光顺等。同时，为了扩大活络胎架的应用范围，技术人员应该加强这种装置不同方向之间的连接，避免分段装配中变形现象的出现。

2.2船体生产设计中的余量和补偿量

在船舶生产制造的过程中，各种构建的质量能否达到设计方案的具体要求，直接影响着船舶的使用效果。船体的生产设计阶段，构件尺寸规格是否达标，阻碍着各项生产流程的顺利开展。当构件的尺寸出现重大的误差时，造船企业的生产成本也会逐渐地加大。因此，技术人员在船体生产设计的过程中，应该在系统构建时设置一定的补偿量。这种补偿量可以有效地替代余量，保证构件尺寸的规格，提高分段建造的生产效率。同时，采取这样的措施也避免了构件生产加工中变形情况的出现，缩短了船坞周期。

3详细设计阶段

3.1传统详细设计过程

传统的详细设计过程为通过参照初步设计的船室布置图，进行基木结构建模，然后对模型进行强度校核，各种应力分析，绘制二维典型横剖面图，以及各种送审图。图纸与模型间还是不存在联系，修改比较繁琐，需要分别独立修改。并且几乎与初步设计脱节，假设初步设计有问题，只有重新从初步设计再做一遍，结构分析模型也要重新建立，图纸也要手工对应修改。在进行应力分析的时候，需要全新建模，但这个模型仅能应用于强度校核，其他环节不能使用，这更是一种资源浪费。对于从初步设计继承来的东西，只有一个大框的概念，没有细节，所有设计都要从新做起。对于船体详细设计要输出布置图，各种节点详图，舾装专业的详细设计只能出一些原理图，离真正的可行性设计相去甚远。在传统概念中，详细设计还是以输出二维图纸为主，供牛.产设计建模使用，没有想到如何将详细设计真正于生产设计做一个整合。船体专业与舾装专业在详细设计阶段，几乎是两个不相关的过程，没有任何参考关系，相对独立的做自己的设计，这样极易在后续的生产设计中埋下隐患。经常会发生详细设计中的舾装系统没有考虑到船体结构，造成很多难以处理的问题，待问题出现后，又只能返回详细设计进行修改，设计人员不堪其扰。

3.2AVEVAMarine详细设计过程

AVEVAMarine的详细设计继续使用初步设计的分船模型，建立RSO参考面，创建功能板架，通过剖视可以直接得到典型横剖面图以及各种送审图。不论要进行怎样的调整，都可以直接修改三维模型，二维的图纸自动与之匹配，也可以在二维图纸中激活模型进行修改，三维模型也会与之对应修改，也就是二维图纸与三维模型之间存在关联性。对于强度校核，AVEVAMarine中提供有限元分析接口FEM，直接将功能板架转化为添加网格的可分析板架，输出到ANSYS或者是Partan中，进行有限元分析，不再需要重新建立强度校核模型，节省时间，数据统一，准确。还可以进行船体几何形状计算（包括静水力、稳性交叉曲线计算等），水动力计算（快速性、操纵性、耐波性），装载工况和总纵强度计算（可进行交互式装载），船容计算，破船稳性计算，谷物稳性计算（许用重心高、许用谷物移动力矩），法规计算（吨位计算、干舷计算），装卸货物次序表，船台下水计算，倾斜试验报告，舾装数计算等，并可以输出阻力数据，航速功能数据，螺旋桨敞水特征曲线，航速功率曲线（急停，回转，Z型操纵，短期规则波响应，动力定位）。这诸多计算不再需要通过不同计算软件完成，极大减轻详细设计人员的工作量，数据的准确性也得到的保障。

4生产优化设计阶段

4.1传统生产设计过程

传统的生产设计，根据详细设计的基木结构图，重新建立生产设计所需的模型，再进行设计出图。无形中就造成了浪费，详细设计的模型完全不能使用，仅作为参考而存在。生产设计中发现的详细设计错误，只能反馈回详细设计阶段，由详细设计部门修改后，再次送审，待退审意见到达后，才会再次下发图纸，流程繁琐，完全没有时效性，是船厂设计周期所不能接受的。

4.2AVEVAMarine生产设计过程

AVEVAMarine的生产设计继续使用详细设计的三维模型数据，直接按照分段划分，将其拆分为生产所需的分段，然后对模型添加各种生产信息并进行设计出图。如果详细设计有问题，在生产设计阶段，可以直接对模型进行修改，然后将模型信息反馈回详细设计人员，让其确认，无误后对详细设计模型进行刷新即可。二维的生产设计图纸同样和三维模型之间具有关联性。在船体结构建立之后，可以提早为舾装专业建模提供准确的背景参考。生产现场的船体和舾装构件间的碰撞问题是修改量最大，制约建造周期最大的不利因素，舾装专业在建模时可以通过实时检查，确保舾装件与船体构件之间没有碰撞，再生产设计阶段便把问题消灭在萌芽中。AVEVAMarine在生产设计阶段，最重要的步骤便是装配计划的编制，确定组立装配顺序，用以指导生产。

结语

船体生产设计階段的优化，需要对从多个方面进行综合地考虑。由于船体结构的复杂性，不同构件的生产制造对于技术的要求非常高，不但影响着造成企业的成本开支，也会降低企业的生产效率。因此，采取有效的措施优化船体生产设计，将会逐渐地改变这种不利的发展现状，增强造船企业的综合竞争力。文中通过对船体生产设计阶段相关内容的从阐述，客观地体现了做好优化设计工作的重要性。

参考文献

[1]邹鸿钧，蔡继清.造船"生产设计"的探讨[J].武汉水运工程学院学报.1979（03）

[2]胡珍伍.标准化玻璃钢示范渔船船体结构优化设计研究[D].大连理工大学，2013，（05）.

（作者单位：大连中远海运重工有限公司）