徐志剛
摘 要:生產實踐表明,船舶設計是以仿真模型為基礎的,為了使得整個設計階段能夠協(xié)同并行便于設計的無縫連接,提高制造業(yè)的生產質量和效率,我們對船舶設計的整體流程進行探討研究,并為調整專業(yè)內容提供依據,以求更好的為生產實踐服務。
關鍵詞:并行協(xié)同;船舶設計;流程優(yōu)化
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.209
協(xié)同設計,是近年來提出的一種新的設計模式,已被有遠見的設計單位所接受和有效運用。協(xié)同設計的機理在于將多種看似簡單的設計模式有效結合起來,同時融入許多現代化應用技術,通過抽象開發(fā)開發(fā)的系統(tǒng)的現代設計方法論。其目的是構建一個良好的協(xié)作環(huán)境,加強設計人員與工作層面的溝通與合作,保證設計師之間能夠資源共享、信息通暢,從而優(yōu)化設計的全部環(huán)節(jié)及階段,這么做能夠有效防止重復或由設計導致的錯誤數據信息。
研究指出,協(xié)同設計涉及范圍廣泛,包括虛擬設計,并行設計,生產設計流程再造等等。相關文件指出,船舶的設計的階段都有自己的產品模型,為了實現船舶從概念設計到生產設計過程的總體協(xié)調有序,縮短船舶設計的時間及預算,避免不必要的重復工作,我們對相關問題進行探討分析。
1 船舶設計的階段劃分及其相關內容概述
目前,船舶設計過程一般分為五個階段:準備技術任務,初步設計,詳細設計,生產設計和完工設計。設計階段的任務各不相同,本文主要根據操作性質和操作過程對前四個階段的內容進行分類。
(1)準備技術任務,按照設計單位的要求對船舶的外觀,性能和作用進行準備。
(2)初步設計,這是基于對任務書的深入分析和調查研究得出的,主要對船體,汽輪機,電氣各個專業(yè)方面的各種可行性方案進行設計,以滿足船東的要求。
(3)詳細設計,是基于初步設計完成的,按照各種系統(tǒng),功能,專業(yè)深入分析各種問題并進行詳細的推算演練,并進行計算和繪制。可分為整體結構設計,區(qū)域結構詳細設計,模型創(chuàng)建和項目結構材料庫存統(tǒng)計等設計任務。
(4)生產設計,是根據造船廠的條件和特點,按照技術,設備,施工方案,工藝要求等要求,設計和制作施工圖紙及施工工藝和程序的設計過程。
2 船舶并行協(xié)同設計過程的構建
(1)設計過程分析與分解。要完成并行協(xié)同設計理念下的過程分析與分解,一方面,依照設計方案將各項細則明確細化,為后續(xù)施工設計過程做準備;另一方面,在并行協(xié)同工程中注重“宏觀并行,微觀串行”的相關理論,對傳統(tǒng)的船舶設計過程加以細分為初步設計、詳細設計和生產設計三個大的階段。詳細的設計是基于整體設計,對設計的子系統(tǒng)進行深入分析。生產設計的最終目的是船舶生產,其主要過程可以總結為殼、舾、涂三大流程。
(2)設計過程的規(guī)劃與重組。實踐表明,設計流程之間有三種關系,即串行關系,平行關系和交叉關系。串行關系是最原始的協(xié)作關系,我們將其優(yōu)化的目的就是將這種傳統(tǒng)向著并行關系或交叉關系進行轉變。通過分解與設計,對一些原始的連續(xù)工作流程并行,分工過程中進一步劃分關系并進行過程重組,進而保證設計的成功率,構建設計微循環(huán)。
微循環(huán)模型是一種宏觀平行的,微觀設計理念下的的模型機制。起主要是將設計對象分解為子對象,并允許設計人員在設計對象的不同方面進行同時工作,從而大大縮短整個設計周期,提升了工作效率,該種設計理念需要完成的信息共享機制作為保障。
3 基于并行工程的船舶設計過程的改造
(1)建模。這實際上是一個需要重復設計的過程,很難做到一次性成功。 就船舶工程而言,其設計過程中的各種元素之間是一個動態(tài)變化的過程,需要大量的時間作為依托才能把握其規(guī)律,對其進行精確描述,最終設計成功。在這種情況下,為了保證最大限度的成功幾率,在生產實踐中通常使用最小-最大代數關系來構建其函數關系,然后使用動態(tài)規(guī)劃方法優(yōu)化其周期。這同時也要求,我們在設計出模型并應用于并行優(yōu)化的整個過程中,在模型和設計過程之間建立一對一的對應關系是非常重要的,必須要引起設計師們的高度重視。
(2)改造管理機制。目前,船舶制造企業(yè)開展生產設計所需要建立的模式是在設計院設計的基礎上建立的,在生產設計和現場生產直接指導的基礎上建立的,所以設計這種機制更好的優(yōu)化方法是設計研究所和造船企業(yè)進行聯合設計,組件高效、高質量的設計團隊,聘請或者引用造船企業(yè)的優(yōu)秀人才,從制造設計的各個環(huán)節(jié)著手,重點關注技術薄弱環(huán)節(jié),全方位的監(jiān)控生產過程和生產條件,并對從概念設計模式到生產設計模式,然后到現場生產的全過程實現無縫鏈接。
(3)應用輔助設計和管理技術。伴隨著科學技術的不斷進步與發(fā)展,計算機模擬技術被逐步應用于船舶設計和發(fā)展的全過程。尤其是在結構計算、性能計算和制造技術方面,計算機技術發(fā)揮著不可替代的重要作用。但就目前來看,計算機技術在船舶制造企業(yè)中的應用還不廣泛,技術也不夠成熟。因此,在船舶的設計中,由于船舶產品的復雜性,經常由無數的部分組成,而且每部分信息也可能比較凌亂,更有可能改變其動態(tài)。為了確保這些信息的完整性,有效性和準確性,難以通過手工管理手段實現。這需要一個良好的技術平臺進行支持生產,同時要加強生產和管理信息集成的并行設計,使船舶設計院與制造商之間的三維船體模型變得更加完善。綜上所述,在設計院和造船廠實現網絡環(huán)境之間的協(xié)同設計,使造船企業(yè)在詳細設計階段開始參與設計,這對加強企業(yè)和設計院的數據庫管理模式,實現優(yōu)化的船舶設計過程有非常大的幫助。
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