船体生产设计标准流程及要点分析_朱星任.pdf

第 31 卷 第 1 期2023 年 1 月Vol.31 No.1Jan.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言船舶设计包含很多方面的内容，需要根据船舶的实际运行需求去展开相应的设计工作，特别是设计最初阶段，要做足调查研究工作，使所采取的方案符合成本预算要求，符合实用性的要求1。在设计合同、报价设计、详细设计、生产设计、完工设计等各个环节中，生产设计是新船设计的重要环节。生产设计是按照批准的具体图纸绘制各种生产、加工工作图样，并将生产工艺和生产组织的管理相结合，制作各种辅助图纸、工艺技术指标、生产指标、生产指标、生产指标、生产资料等技术资料。船体制造是一项复杂的工程，造船工艺包含很多不同的流程，需要专业的船体生产设计来加以指导，船型制造是船舶制造的重要环节，也是其他工序进行产品设计的重要环节，而船型的制造设计则是贯穿于船舶整体的设计，与其他相关的工程项目相融合。船舶制造过程中，既存在着垂直与前端 2 种不同的流态，又存在着渗流的联系；在纵向上，与机械、管道等行业的产品和设计之间存在着交互和渗透的联系2。船舶制造设计与常规的产品设计有很大的不同，它是为船舶制造提供图纸和技术文档，以引导和管理船舶的结构制造。所以遵循成熟且标准的流程对于船体生产设计工作尤为重要。船体生产设计概略流程如图 1 所示。1 详细设计阶段准备工作详细设计阶段准备工作主要包括从图纸消化与前期船体生产设计标准流程及要点分析朱星任（扬州中远海运重工有限公司，江苏 扬州 225211）摘 要：鉴于船体生产设计所含内容复杂、工作难度较高等特点，本文主要对现在的船体生产设计流程进行相关阐述。在具体论述过程中，笔者结合多年在船企工作的经验，从较为实际的情况出发，从不同角度对船体生产设计工作标准流程展开了一定的梳理，探讨了相关的应用方案，使这些应用方案更加全面。希望本文研究可以为同行业的船体生产设计人员提供一些参考。关键词：船体生产设计；三维建模；出图模式中图分类号：U673 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.01.017引用格式 朱星任.船体生产设计标准流程及要点分析 J.船舶物资与市场,2023,31(1):50-52.收稿日期：2022-09-13作者简介：朱星任（1989-），男，本科，工程师，研究方向为船舶与海洋工程。准备、船体生产设计基准制定、线型光顺及数据库初始化等内容。1.1 图纸消化与前期准备在详细设计正式展开之前，需要做相关的准备工作，这时可安排生产设计人员提前介入，就详细设计的进展情况展开持续跟进，并且对详细设计图纸的内容进行熟悉消化。这样一来，相关人员会对详细设计图纸的内容进一步理解和深度消化，检查并校对详细设计图纸中可能存在的错误，比如检查图纸是否满足相关规范要求、是否已将船东、船检的意见进行全面有效地落实、是否满足规格书的要求等，并进行仔细全面的检查，以免导致后续出现生产设计出图返工和现场建造返工等现象。相关人员还可以结合船厂实际情况，对详细设计图纸进图 1 船体生产设计概略流程图初步设计详细设计参考图要领书船体放样施工反馈信息反馈后正式图甲板下加强要求防水塞位置要求管子开孔要求门窗开口要求工作标准扩展信息船体生产设计其他专业信息第 1 期 51 行优化与改进，以方便现场建造施工的高效推进。与此同时，可以根据各船体区域的结构形式和细节、舱室划分布置、船厂的设备能力、场地布置情况及车间工艺流程来制定分段划分并考虑总组及搭载网络；针对每种分段类型制定出最高效的结构装配原则顺序3。另外，需要检查全船是否存在比较复杂的结构形式，全船是否存在对制作精度要求比较高的重点部位，并且提前准备好相关的建造工艺文件，以备日后之用。最后，相关人员可以根据具体的设计结构图纸和全船分段划分情况，规划布置主要结构的板缝，例如舱壁、甲板、平台、纵桁、强梁、外板等；统计好全船结构所需材料的材质规格及数量以进行材料采购，需要注意的是，应当尽量减少板规并尽量提高钢材的利用率，从而为所在船舶企业的降本增效贡献一份力量。1.2 船体生产设计基准制定负责船舶生产设计的相关工作者，具备不一样的工作习性，也具备不同层次的工作经验，所以需要制定统一的船体生产设计基准。也就是说，鉴于船体生产设计人员习惯、经验等方面的差异，指导后续生产设计人员进行标准化生产设计，最大程度地对设计语言进行统一，基于对详细设计图纸深度消化的基础上来对船体生产设计基准进行修改和制定，从便捷性的角度出发，可以采取某种相近船型的设计基准作为修改的模板，但是有一个前提就是必须根据目标船型的详细设计图纸进行修改，将每一方面的细节落实到位。船体生产设计基准需对视图剖面、理论线、件号、各类开孔、端切、坡口、焊接、余量、流向、检验线等所有涉及到生产所需的内容和生产设计图纸标注的格式作出详致的规定4。这样的操作，不仅对设计人员很重要，而且现场施工人员也必须熟悉和理解此设计基准，以便掌握设计人员的意图并完整理解图纸的内容，做到理论与实际的无缝对接，最终才能实现理论与现实的一体化。1.3 线型光顺及数据库初始化我国绝大部分的船舶生产制造企业所展开的船体生产设计，基本都是采用某种三维设计软件系统进行，其中包括全船的建模和数据库管理；在详细设计阶段，确定下来型线图以后，接下来开始线型的光顺。进行船体建模的一个必要条件，即为光顺的型线和曲面，还可以利用光顺后的线型进行外板展开和外板板缝排版布置以优化钢板订货，提高钢材采购利用率。型线光顺后，开始进行船体生产设计系统的初始化，将详细设计中的结构标尺和结构细节，如肘板、补板、坡口、端切、贯穿孔、开孔及角隅等信息输入系统，再将分段划分数据输入系统；在船体生产设计过程中如发现数据初始化有遗漏或存在相关问题，需要所有相关设计人员退出系统操作，并由指定的系统管理员对相关数据予以补充和改正，待初始化数据更新完毕，所有相关模型数据必须重新运行加以更新5。船舶工程的初步设计是进行船舶建造的充分必要条件。通过对船舶的初步设计，可以使用 Tribon，AVEVA Marine 等船舶产品的制造工艺。本文对一艘大型船型快速船进行初步设计，具体工作有：1）该型船的基本参数设置，如船长、半宽、型深、吃水等，以便进行稳性和下水的分析；2）分段定义、肋位表、材料表、型材端切形式、命名方式、套料母板、肘板形式、补板、收缩量、折边形式、零件编号分配方式等关键参数的设置。线型平滑，是指按照具体的型值表格来实现符合船舶结构制造设计要求的外型：1）主体造型；2）梁拱；3）龙骨、挂舵臂、测深仪等附件。2 种方法所需的设计周期对整体的设计过程有不同影响，一种新型的高速船舶的初步设计为：1）初始化；2）直线平滑；3）随后的 3 次三维造型。一艘快速船舶的最佳同步设计：1）初步初始化设计，形成一个满足后续设计需求的环境；2）初步线型光顺设计，形成一个初步光顺文件，用于后续建模使用；3）后续三维建模设计；4）完成完整的初始化、线型光顺设计；5）自主开发三维模型更新模块，更新曲面、平面三维模型。二者同步设计，节省了综合设计时间，给后续建造施工预留较优化之前更加宽裕的时间。2 三维建模2.1 建模要求前期必要的工作准备充分后，就进入生产设计的核心工作部分三维建模，这是重中之重，决定着生产设计的成败，其中的 2 个关键指标分别是正确率和建模率，正确率要求设计人员完全吃透消化详细设计图纸并遵循设计基准，确保模型正确无误，不为后期出图与下料埋下隐患。建模率要求设计人员将所有船体结构都百分之百的进行建模，没有任何遗漏，以确保结构的完整性6。考虑到船体专业还需要为机电管舾等专业提供背景和基体的特殊性，建模率则尤其重要，这反过来也要求机电管舾等专业在建模时也要完整，不然无法检查出是否与船体结构存在干涉情况，也无法得出穿越船体结构进行开孔是否合理。建模的过程相当于预先在计算机内进行一遍模拟建造，这一切都是为了确保不为后续实船建造埋下隐患，将所有能预知的问题提前暴露。朱星任：船体生产设计标准流程及要点分析船舶物资与市场第 31 卷 第 1 期 52 2.2 三维模型校对及评审全船三维模型建立完毕后，首先是开展生产设计人员自查，对自己负责的建模区域进行检查校对以发现可能存在的错误；然后安排经验丰富的专职校对人员对全船模型进行全面检查，所有检查到的问题都要专门登记记录备案，确保落实到每个设计人员，并跟踪整改情况7。设计部门对模型进行校对并修改完毕后，应牵头组织模型评审会，会同生产管理人员、项目管理人员、施工方负责人等共同对全船模型情况做评审，然后汇总各方意见和建议来优化模型，以保证后续生产能顺利推进。2.3 各专业之间的协调轮机、电气、管系、舾装专业部分钢结构及反面加强需要船体专业协助进行建模并最终反应在船体分段结构图上，不仅如此，管系和电气专业建模时需要在船体结构上开设大量的开孔，所以船体设计人员务必要把好关，协调好其他专业人员，指导其进行开孔，确保其设计行为满足船体规范要求。这里必须做到：1）船体专业在生产设计开始时应准备一份开孔指导文件提供给其他专业，并为其他专业设计人员做好培训以规范其开孔行为；2）其他专业如有任何需要反映到船体模型的内容，必须提供正式的书面协调单与相关图纸，并有专人登记跟踪落实。除了壳体，船舶还具备复杂而庞大的系统，各设计专业的同步协调融合对后续生产建造的顺利开展至关重要。当船体专业与各设计专业之间出现矛盾，具备丰富设计经验的项目设计管理人员要统筹协调，做出最合理的裁决，制定出最优的方案以推动设计工作的正常开展，如涉及到对详细设计图纸修改的方案都必须征得船东船检的书面认可。船体生产设计和其他专业的生产设计工作应平行和交叉进行，以便两者相互提供所需数据和图面，保证生产设计的质量8。3 出图模式的制定建模完成之后就进入到生产设计出图阶段，生产设计的最终目的是为了高效流畅的生产，打造高质量的产品，所以在出图之前，船体生产设计部门应牵头组织相关生产工区商定图纸的出图模式。按照一般标准，单个分段的船体生产设计图纸包含工作图（结构图）、部件部（小组立图）、零件明细表、数控切割图、型材下料图、零件加工图、检验线图、吊装图等，船体设计部门应根据船厂实际工位设置和生产部门的具体需求来对图纸内容和数量进行增减。由于船型不同，出图的模式亦会产生相关变化，但最终的目标是实现图纸模式和生产模式的精密贴合。4 设计错误及设计改进处理在生产设计图纸下发用于生产制造后，难免会出现一些设计错误或者需要改进的地方。首先，对于已知问题，要将生产设计底图修改到位并做好修改标记，如涉及到模型修改就必须先修改模型，然后下发正式图纸修改通知单给生产相关部门，做到早发现早处理，能在前一道工序处理的决不遗留到下一道工序。其次，对于单船所有下发的图纸修改通知单要建档登记并跟踪处理状态，所有生产设计底图上的修改标记要与相关的修改通知单编号一一对应。只有如此，才能确保后续产品不会出错，设计人员查证起来也能追根溯源。5 结语本文主要论述了现阶段的船体生产设计标准流程，并融合了生产设计过程中要重点注意的地方，通过遵循本文所述设计流程必能优化生产设计模式，有效地提升设计效率，缩短造船周期，提升经济效益。综合来看，当前，是我国船体生产制造发展的重要阶段，为了实现更加快速的发展，有必要重视船体生产设计，并对此展开相关研究，从而不断强化船体生产设计的综合水平，使其更加专业和高效。参考文献：1 于群.船体详细设计与生产设计一体化技术研究 D.大连:大连理工大学,2020.2曾涛,贾晓峰,高霆.船体生产设计过程中的结构节点优化J.江苏船舶,2021,38(2):19-21.3匡倩.提高船体生产设计质量的应用研究J.广东造船,2022,41(3):69-71.4 逯涛.AVEVA Marine 船体生产设计软件的二次开发 D.大连:大连理工大学,2019.5 束方银,李龙.船体结构设计中生产工艺性问题及应对策略探讨 J.建筑工程技术与设计,2015(36):705.6 程维平.某