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2010产品创新数字化峰会征文: 基于现代制造系统的船体底部分段GPS设计初探

2010/11/23    来源:e-works    特约撰稿人:刘旸      
关键字:船舶生命周期  分段GPS  模块化设计  
本文从研究船舶产品全生命周期过程入手,基于现代制造系统分析整理了船舶产品的设计制造特点和流程,总结了现代造船体底部分段的结构特点。在此基础上应用相似理论、模糊识别理论的基本原理建立了船体底部分段的GPS模型,并提出了该模型的优化方法。

1前言

    为缩短船台周期,现代船舶企业将船舶产品划分为多个有相似结构的建造单元——分段,将其作为中间产品,实行壳、舾、涂一体化,并完成质检,尽量使其接近完工状态。再将其运送到船台(船坞)合拢(组装),完成船舶建造。

    以下从研究船舶产品全生命周期过程入手,基于现代制造系统分析整理了船舶产品的设计制造特点和流程。随后本文应用相似理论、模糊识别理论的基本原理探讨了船舶的建造单元的主要类型之一——底部分段的GPS模型设计和优化方法,希望对船舶模块化设计有一定帮助。

2船舶产品全生命周期过程浅析

    目前船舶产品全生命周期过程从概念产生到报废回收主要经历以下几个阶段:船舶定制、船舶设计、船舶制造、售后保修、船舶维护、二手船交易、拆船、回收报废。交船后第一船东也可不出售二手船直至船舶超过使用寿命直接转卖到拆船公司拆船,也有少量船舶被多次转手,最后卖给拆船公司。拆船后部分钢板可以回收利用,不可利用的钢板作为废钢处理。如图1。

图1 船舶产品全生命周期示意图

图1 船舶产品全生命周期示意图

    2.1船舶定制

    船舶产品由于其结构复杂、建造周期长,且价格昂贵,目前在国内绝大多数属于订单设计状态(ETO),也就是根据设计任务书的要求来指导设计和制造。只有少数优秀船型被船东所认可,成为成品定制船型。如图2所示。

图2 船舶定制类型

图2 船舶定制类型 

     图3 船舶设计方法               

图3 船舶设计方法

    2.2船舶设计

    船舶设计可分为相似船型设计和新船型设计,见图3。根据设计任务书对船舶功能、用途的要求,尽量找到能近似满足该要求已设计完工的船舶作为母型船,参考其设计图纸快速设计出能满足目前任务书的船舶产品。如果设计任务书要求设计船舶为新型船舶,没有母型船可以参考,则船舶设计周期要延长,设计难度加大。
 
    一个新船型的产生首先要进行概念设计。概念设计没有过于具体的要求,主要是面向使用功能,在某一方向具备一定的先进性。一艘船的概念设计往往要做出多个设计版本供船东选择,在与船东商议修改得到船东认可后方可进入到初步设计阶段。

    初步设计的主要工作,是对船舶总体方案的设计,完成船舶总体性能和主要技术指标、船舶装置和各种系统的原理设计,设计生效后作为后续设计阶段的设计依据。包括报价设计和合同设计。
        
    详细设计依据合同确认的技术文件及其修改文件,在初步设计的基础上按照各个系统、功能和专业,对各个具体技术专业项目进行深入分析和详细设计、计算和绘图。主要包括总体设计、性能设计和结构设计。结构设计要求确定船体各种板及构件的厚度、材质、尺寸以及位置等,使它们满足建造规范要求。

    初步设计和详细设计均属系统设计,生产设计是贯穿区域设计和以中间产品为导向的基本原则进行的设计。该阶段要求完成按船厂生产设计规格所需的全部生产图纸及技术文件,提供的工作图和管理图均为指导现场施工的依据。
完工文件是在船舶建造好后完成的图纸及技术文件,供船舶使用者指导营运操作和维修管理,并为以后设计提供可靠的船型资料。船舶设计的主要及内容如图4所示。

图4 船舶设计的主要内容

图4 船舶设计的主要内容

责任编辑:许小倩
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