船舶设计制造中的并行工程与分道建造技术

关俊琼

摘 要：把握好船舶船体建造及检验的重要节点，是提升船舶质量及效率的关键。本文通过对并行工程以及分道建造技术的特点分析，重点探讨关于并行工程与分道建造技术在船舶设计建造过程中所需要的相关技术及应用。该项技术的应用，在一定程度上可达到缩短造船周期，完善造船工艺的需要。

關键词：船舶;设计;并行工程;分道;建造

1导言

在新时代的背景下，我们对于船体的结构设计和建造工作慢慢变得个性化，我们的设计构思出发点是对客户的需求进行深度解读，贴合其想法，针对每个细节进行优化处理。目前，国际上使用的主流计算技术就是建立开放式方程模型，这一过程需要投入大量的人力、物力和财力，但是在分配计算船舶动力能耗时，十分有限，分配结果难以达到最优，尤其是面对众多的方程时，方程模型难以解决非线性强、变量维数高的问题。

2并行工程理论

并行工程是相对传统产品开发过程而言的，更加强调产品开发的同步性而非传统产品开发中的“串行”式次序性，并行工程又称为同时工程或者生命周期工程。并行工程的出现以及现阶段对生产周期的要求，使以往以串行工程为主体的传统企业组织体制和工作流程，以及从业人员的思维方式都产生极大改变。并行工程的实质就是一种系统集成方法，它对产品设计及相关的工艺过程都采用并行的方式来处理，并且是用管理、生产和经营等多种不同的方法来集成产品的设计、制造及其他相关过程。

并行工程的实现需要在设计阶段开始就能够完成设计人员的集合，形成多功能的一个协同工作基础，通过有效管理和通信实现信息共享，有序地进行各项工作的交叉与并行，从而能尽早考虑到整个产品的各个因素，以确保设计与制造的一次成功，减少产品的建造周期。并行工程具有重视用户要求、注重成员合作、高效通讯协同工作等特点。

3 故障并行计算研究

船舶各个部件消耗能量不同，产生的故障也有所不同。船舶行驶时分为平行形式和斜向行驶方式，这2种方式诊断故障信号过程不同。平行航行主要是利用拖轮航行，船舶的船艏和船艉都需要使用相同的速度航行，但是在实际工作时很难达到这一要求，所以先由一端停靠;斜向行驶的夹角必须小于10°，这样才能确保运行的安全。因此各船舶电力设备故障并行计算公式时要从平行行驶和斜向航行两方面探讨：

（1） e（t）=r（t）？c（t）。式中：e（t）为平行航行时船舶电力设备的故障信号值;r（t）为平行航行时船舶正常状态的所有信号值;c（t）为平行航行时船舶正常运行信号值。平行航行通常需要建立动态系统，设立理论和实验方法，并建立模型，系统和参数要保持不断变化，从而为故障诊断提供依据。船舶平行航行诊断电力设备故障信号时要考虑各个参数和状态，使系统更加精确，在实际分析中，这种方法很难应用到复杂设备。

（2） u（t）=r′（t）？c′（t）。式中：u（t）为斜向航行时船舶电力设备的故障信号值;r'（t）为斜向航行时船舶正常状态的所有信号值;c'（t）为斜向航行时船舶正常运行信号值。基于模式识别方法的船舶电力设备故障信号诊断适用于船舶斜向行驶，使用统计学理论建立模式识别过程，记录船舶运行过程产生的参数，并生成对应模式。不同的故障状态拥有的参数也不同，因此需要在数据库中找出合适的模板进行匹配。这种方法适用于所有复杂和未知的问题，而且诊断过程简单，方法有效。故障诊断对于综合性要求极高，诊断时需要应用数学知识、力学知识、机械知识、电子知识、测试知识、人工智能知识和计算机知识，诊断时要考虑船舶的工作环境，以及天气恶劣。

4并行工程与分道建造技术在船舶工程中的应用

4.1并行工程下的船舶设计建造系统结构

将产品开发的整个过程视作一个集成过程是并行工程的一大特点，也是并行工程与传统生产方式的根本区别。在并行工程应用于船舶建造中，可以利用全局视野的角度对船舶建造的整个过程甚至是船舶的整个生命周期进行与之相对应的管理、控制和优化，并对已有过程进一步完善和提高。

并行工程现阶段在船舶设计建造中应用主要依赖于网络和数据库，通过网络的连接和数据库的资料对比，使各类专家对产品模型进行统一的设计、分析，确定船舶的设计可靠性和相应的制造性能，各类专家可以利用网络将不同的意见反馈汇总并利用数据库进行相关分析，从而修改产品模型数据，实时上传产品模型使不同的使用者能够同时在新修改的模型上进行相关操作，直至完成所有相关任务。这种方法不仅有利于提升整体工作效率、减少设计时间，而且由于充分考虑了船舶在设计、建造、使用等整个生命周期各阶段可能出现的各种问题，从而进一步提升了船舶设计质量。同样，在船舶建造阶段，并行工程的方法也能提升船舶建造效率，改善船舶建造质量。

4.2船体结构骨架检验

在船体结构骨架检验过程中，检验人员需要仔细对照施工图，确保设计方案的落实情况，完全根据设计图纸进行放样。该阶段的检验任务主要是对船舶船体结构骨架的各衔接部分尺寸进行检测，包括结构骨架形式、钢板拼接形式等，确保其符合设计要求。在对船底板尺寸检测过程中，要确保实际拼接情况以及接缝焊接质量符合要求，保证船体结构的整体性。船体结构骨架对整个船舶船体建造质量有重要影响，因此必须确保检查数据的准确性，真实反映船体各部分尺寸的拼接情况，使其能够满足实际使用需求。

4.3分道作业的支撑技术

船舶要实施分道建造还需要船厂在实施建造前，对原生产模式下的生产线进行调整，形成适应分道建造的新生产线，同时还需要转变管理思路，形成与之相应的管理制度。此外，由于涉及到不同专业之间的交叉施工，因此需要各专业之间加强协作，减少施工过程中的摩擦，增加施工效率，同时有利于分道作业的完成。完成前述准备后，船舶需按照成组技术以及相似性原理，对中间产品进行分类、确定工艺流程，以保证生产的并行进程和均衡性。因此，分道建造技术除了需要相应的软件外，还需要生产等方面的硬件和与之相适应的生产技术的支撑。分道作业主要包含如下技术：

（1）合理的分段划分

船体分段划分的合理性是否能顺利实施船体分道建造的关键技术也是基本要求之一。分段划分是在船体生产设计过程中完成的，它不仅需要考虑分道建造的原则与分段划分的相似性，同时还需要考虑船厂生产设施、生产能力等实际情况，最终形成科学、合理并能够符合船厂实际生产情况的分段。

（2）推行船体精度控制技术

基于船体建造标准，结合精度计算、管理方式和建造工艺等方面因素，分析船体建造过程的尺寸精度以确定生产补偿量和控制精度，使现场生产的修正量最小化，提升现场工作质量和工作效率。

4.4对断梁进行优化处理

在整个船体的建造中，对于断梁问题的优化处理也是不容小觑的。如何有效、安全的对断梁问题进行一个优化，是急需我们解决的问题。我们的操作步骤是，对断梁进行一个合理的定位分析，然后将其分段处理，在断梁的每个作用部位点行进焊接处理。是实际的工作生产中，我们要避免出现拆东墙补西墙的情况，要避免出现截断新梁去补旧梁的情况，这样对整体工作量的减少也是具有一定的帮助意义。我们可以引进新的理论线结构，这个结构的优点是，既可以保证梁的整体结构在强度上的刚硬也可以保证对梁的结构不会造成任何的影响变换，这样也可以打消客户对于截断新梁去补救旧梁的担忧。

结语：相较于传统的故障独立计算方法，故障并行计算方法在诊断电力设备故障信号时计算量要更小，计算时长要更大，计算结果的准确性要远远高于故障独立计算方法。目前，分道建造技术在我国的应用已经日趋成熟，但是并行工程的实施依然受到很多因素制约，仍有很大提升空间，需进一步研究与实践。并行工程与分道建造技术合理的组合与使用，是现代造船模式发展的需要。它将使我国的造船工业得到进一步发展，并向着世界造船强国的目标迈进。

参考文献：

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[2]范小宁，林焰，纪卓尚.船舶管路三维布局优化的变长度编码遗传算法[J].中国造船，2007，48（01）：82-83.