船舶数字化装配工艺设计与仿真技术研究

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1、PROCESSDESIGN0FDIGll-ALFLEXIBLEASSEMBLY数字化柔性装配工艺设计船舶数字化装配工艺设计与仿真技术研究DesignandSimulationTechnologyofDigitalAssemblyProcessforShip江南造船(集团)有限责任公司单小芬朱明华李吉张红伟【摘要】船舶数字化装配工艺设计与仿真是对船舶设计模式的创新，探索并研究了船舶三维模型数据转换、结构化工艺设计和装配工艺仿真等技术，打通了基于三维模型的船舶设计、仿真、建造等多个环节的集成链路。应用测试表明，船舶数字化装配工艺设计与仿真能够有效提

2、高船舶建造质量和效率。关键词：船舶数字化装配工艺设计仿真【ABSTRACTlThedesignandsimulationofshipdigitalassemblyprocessistheinnovationofshipdesignmode，thetechnologyoftheshipthree—dimensionalmodeldatatransformation，structuredprocessdesign，assemblyprocesssimulation，etc．isexploredandresearched，andtheintegrat

3、edlinksofshipdesign，simulationandbuildingonthebasisofthree—dimensionalmodelareopenedup．Theapplicationtestshowsthatthedesignandsimulationofshipdigitalassemblyprocesscaneffectivelyimprovethequalityandefficiencyofshipconstruction．Keywords：ShipDigitalassemblyProcessde-signSimula

4、tion数字化正深入船舶研制过程，推动船舶研制模式转变。自20世纪90年代以来，造船发达国家积极开展数字化造船方面的研发和应用，在技术、体制与造船方式上发生了一系列的重大变革，取得了巨大进步。随着船舶建造技术、管理理念和建造模式等的重大转变，特别是数字化技术、虚拟仿真技术在船舶设计、建造方面的应用不断扩大和深入，引起了造船行业的强烈关注与重视。欧美、日韩等先进造船国家已将数字化装配工艺设计技术、仿真技术作为提高生产效率、产品质量和作业安全性的有效手段。欧美船舶研制从方案设计至产品完工已全面采用三维数字化设计技术，并在总体设计过程中充分考虑可制造

5、性及生产信息的融合，在船舶生产设计阶段充分开展基于数字样船的三维装配工艺设计与仿真技术应用，4国防科研工局基础科研项目(A0720133009)。在生产现场广泛推进三维作业指导书的应用，提升区域生产设计的精准性及施工工艺的直观性。2003年下水的LPD17级运载舰是美国第一艘在“虚拟环境”下设计和建造的船舶。在该项目中，每个步骤都要通过仿真模拟验证后才开始钢材的切割焊接，避免了返工、错切、重焊等问题。海军报告称，仿真技术的应用已经为整个项目节省了3．7亿美金。考虑到在船舶设计阶段均实现了三维化，韩、日等船厂在数字化装配工艺设计与仿真技术方面开展

6、了深人研究和实际应用。日本石川岛船厂(IHI船厂)将仿真技术作为提高生产效率、产品质量和作业安全性的有效手段。IHI船厂在轴舵系安装之前进行仿真模拟，确认无误后再开展实际作业；还在生产现场部署了三维作业指导终端，并通过Wifi将三维作业指令传输至现场，使得生产现场作业人员能快速、准确获取工艺信息，大大提高了生产效率。我国船舶研制过程中虽然部分环节已经实现了数字化，但尚未打通船舶数字化设计与制造的一体化，相比欧美等先进造船国家，还存在较大差距：设计、建造之间三维模型与二维图纸转换费时费力，且不利于模型的更改和设计变更的快速处理；由于传统工艺设计以

7、二维表述为主要方式，缺少科学的工艺设计优化手段，无法进行三维工艺设计验证，致使装配中是否干涉、装配顺序是否合理、工装设备是否满足需要、操作空间是否开敞等一系列问题在建造阶段才能暴露出来；生产现场高技能熟练工人的紧缺，对工艺设计的深度和工艺信息的标识提出了更高的要求，如二维图纸仅对中间产品的最终状态给出了要求，而对工艺过程缺乏详细、规范的指导，实际生产者对工艺的理解与设计者的意图可能不一致，很多时候还存在边思考工艺边施工甚至返工的现象，产品质量和精度难以一次保证。船舶研制是一项艰巨的系统工程，研制周期要求非常严格，迫切需要在设计手段上创新和突破，

8、提高船舶的建造效率和质量。为此，船舶行业开展了船舶数字化装配工艺设计与仿真技术研究，将船舶设计数字化向建造数字化延伸和深化，将三维模型应用于生产现场的