船舶建造仿真系统在船体装配课程中的应用

吴 晶，魏莉洁

（南通航运职业技术学院，江苏南通226010）

船舶建造仿真系统在船体装配课程中的应用

吴 晶，魏莉洁

（南通航运职业技术学院，江苏南通226010）

船体装配是一门综合性强、指导船舶生产的实用型课程。但由于实训条件的限制，目前该课程仍以传统教学模式为主，将船舶建造仿真系统应用于船体装配课程中，对于实现理实一体教学，解决现场实训条件不足等方面都有着很大优势，可以突破现场教学的限制，使学生迅速掌握理论知识，提高实际操作能力，让课堂变得更高效。

船舶建造仿真；船体装配；理实一体化

0 引言

船体装配课程是船舶工程技术专业的核心课程，主要包括船体部件装配、分段装配和船台总装等内容。通过本课程的学习主要是培养学生的船体装配工艺装备选用、胎架制作、装配工艺制订与实施、船体焊接变形纠正与预防、船体建造测量与检验等职业能力。因此船体装配是一门综合性强、指导船舶生产的实用型课程，最好的教学方式是让学生亲临船体装配车间参观学习，然后自己动手装配焊接。但由于实训条件的限制，目前船体装配课程还是以传统教学模式为主。将船舶建造仿真系统应用到船体装配课程中，能很好地解决这个问题。

1 船舶建造仿真系统介绍

船舶建造仿真系统包括“演示模式”和“交互模式”两部分。“演示模式”是以真实船厂为背景，演示船舶制造的整体流程，主要包括船厂漫游、船型演示和工艺流程三部分；“交互模式”通过教学指导和训练测评模块，对船舶建造工艺过程进行模拟操作，人机互动。具体内容和项目如表1所示。

船舶建造仿真系统覆盖了船舶建造的各个环节，在船体装配课程中，可结合课程内容，将船舶建造仿真系统应用于教学过程中。本文仅以船体装配中的散货船“中部总段装配”为例简述仿真系统在船体装配课程中的应用。

表1 船舶建造仿真系统主要内容

2 船舶建造仿真系统应用实例

散货船的中部总段是由底部分段、舷侧分段（左右两舷）、甲板分段和横舱壁分段组成的。中部总段是在这些分段全部建造完工后进行装配的。由于船体分段尺寸一般都较大，现场教学需要大型分段模型进行演示，还需要吊车、脚手架、支墩等较大的设备配合，更需要与现场划线、定位、自动（手工焊）焊接、检验测量等工艺，教学效果虽好，但工期较长，需要投入的成本很高，更重要的是教学过程中存在安全隐患。因此采用船舶建造仿真系统进行教学既能让学生有身临其境的现场感，又能将理论与实践结合起来，更能通过互动的操作提高学习兴趣。

散货船的中部总段的装配结合船舶建造仿真系统进行“教”和“学”，具体安排过程如表2所示。

表2 中部总段装配项目教学安排

2.1 模型演示，复习相关知识

为了让学生理解建造过程，首先启用船舶建造仿真系统中的“演示模式”。在“船型演示”系统中打开散货船，点击船舶模型，可查看船体中段剖面，如图1所示。模型可以根据需要调整角度，通过演示可复习散货船中部总段的结构组成及特点，为后面的学习装配打下基础。

图1 散货船船体中段剖面

2.2 理论讲解，教学指导

散货船中部总段的装配顺序，是以双层底部分段为基准，而后按工艺要求，分别将预先装焊好并经矫正检验合格的舱壁分段、舷侧分段、甲板分段依次吊到底部分段上进行组装。

装配流程讲解可在船舶建造仿真系统中进行教学指导。在“交互模式”中找到“总段装配”，选择“教学指导”。此过程将理论知识与动画演示结合起来进行讲解，内容包括：总段类型、装配场地、装配方式、工艺装配、装配工具和虚拟装配演示等，具体如下：

1）装配场地：外场装配区

2）装配方式：正造法

3）工艺装备：胎架/支墩

4）装配工具：自动焊机、半自动焊机、手工焊接设备、活络卷尺、粉线等。

5）虚拟装配演示：装配工艺流程。如图2所示。

图2 船体中部总段装配流程图

教学过程中，按照图2中的流程进行逐步讲解及演示。其中装配场地画线还需要选择肋骨检验线、总段中心线、船宽线；总段测量检测选择需测量的项目及方法，包括：分段两端肋位长度（钢卷尺）、分段宽度（钢卷尺）、分段高度（钢卷尺）、上下中线（线锤）、两端肋位框架垂直度（线锤）、构件垂直度（线锤）、四角水平度（水平仪和水平软管）；公差选择需要选择相应的检验公差标准包括：分段长度偏差（±4 mm）、分段高度偏差（±4 mm）、舱壁垂直度（﹤0.1%h且﹤10 mm、四角水平（±6 mm）、肋骨线偏差（±3 mm）。

图3为吊装边底分段，图4为装配完工的船体中部总段。

图3 吊装边底分段

图4 装配完工的船体中部总段

2.3 加深理解，训练测评

学生理解中部总段装配的基本工艺之后，即可进行对应的“训练测评”。此过程中学生通过反复练习，理解中部总段的装配工艺，之后还可对学习情况进行测评。系统可根据操作者错误次数给出评分，测评结果分为：优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级，测评结果也可作为课堂考核参考。

3 船舶建造仿真系统应用于船体装配课程的意义

船体建造仿真系统中的装配仿真训练，是以某船厂的实际船舶装配为背景，利用VR技术在特定环境条件下模拟装配过程。将其运用于船体装配课堂教学具有重要意义，具体体现在以下几个方面：

3.1 场景真实，便于教和学

仿真系统中的每一个装配工序都有相应的场景，从选择装配场地与设施开始，历经零件及部件安装、胎架选择与构件吊装、分段舾装与翻身、大型分段装配工艺选择、船台画线、船台吊装工艺及合拢等的全过程，模拟将船体零件组合成部件，形成分段、总段、直至整个船体的动态过程。比如船体中部总段的装配是在外场进行装配，装配工具、测量工具以及定位方法等都清楚真实。教师可根据课时及课堂内容需要进行相应的讲授，同一过程可实现反复多次操作讲解，使用方便。真实的船厂建造场景更便于学生的理解，也对将来的工作性质和岗位也有了基本的了解。

3.2 人机互动，实现理实一体

理实一体化的教学模式具有明确的教学任务和目的，能够提高学生的学习兴趣。船舶仿真系统使学生不用去船厂，就可以自己动手进行船体装配的训练。操作训练过程可反复进行，不受工程进度以及成本的限制，直到熟练掌握为止。能使学生在有限的实训条件下，尽快掌握装配的流程、理解装配工艺、了解装配工的工作内容，从而提高操作技能。

3.3 完善的评估程序，激发学习兴趣

仿真系统中的测评程序使学生在类似于游戏闯关的互动中，不断发现问题，解决问题，让学生能够对所学的知识进行自我评价，变被动学习为主动学习，从而提高学习效率。也便于教师对学生的学习态度、学习成果进行综合评价。

综上所述，将船舶仿真系统应用于船体装配课程中，对于实现理实一体教学，解决现场实训条件不足等方面具有重要意义。

[1]魏莉洁,蔡厚平,施利娟.船体装配仿真实训系统的设计与开发[J].船海工程,2014(6):48-51.

[2]何志标.“船体加工与装配”项目导向型课程的设计与实施[J].船海工程,2011(4):30-33.

[3]魏莉洁,何志标.船舶建造工艺[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2010.

[4]许俊云.仿真软件在课程设计中的综合运用及问题对策[J].中国现代教育装备,2012(7):28-30.

[5]杨海燕,龚海燕,吴晶.基于项目化的“船体装配”课程改革探析[J].南通航运职业技术学院,2013(3):114-117.

［责任编辑：秦锦文］

The Application of Shipbuilding Simulation System in the Course of Hull Assembly

WU Jing,WEI Lijie
(Nantong Shipping College,Nantong 226010,China)

Hull assembly is a very practical course which has srtong comrehensiveness and guide the production of shipbuilding.However,due to the condition limitation of practical training,the course still adopts traditional teaching mode.The application of shipbuilding simulation system in the course of hull assembly has great advantage in realizing the integration of theory and practice teaching,solving the problems of deficiency of training conditions,breaking through the limitation of field teaching,students can quickly grasp the theoretical knowledge and improve their practical ability,and make classroom teaching more efficient.

hull assembly;shipbuilding simulation;integration of theory and practice

G712

A

2095-5928（2016）06-45-04

2016-10-15

吴晶（1985-），女，湖北谷城人，讲师，硕士，研究方向：船舶与海洋工程设计制造。

魏莉洁（1963-），女，辽宁阜新人，教授，硕士，研究方向：现代船舶建造技术。

10.16850/j.cnki.21-1590/g4.2016.06.013