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      船舶上層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)建模一體化研究

      2016-11-26 23:24:06張繼勛張迎春
      決策與信息 2016年15期
      關(guān)鍵詞:舾裝圖紙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      張繼勛 張迎春

      南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司江蘇南通226005

      船舶上層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)建模一體化研究

      張繼勛 張迎春

      南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司江蘇南通226005

      居住區(qū)構(gòu)造采用邊設(shè)計(jì)邊建模的作業(yè)模式,將節(jié)省整體的設(shè)計(jì)工時(shí)及模型作業(yè)工時(shí)、提高工作效率、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,方便舾裝設(shè)計(jì)提前作業(yè),縮短居住區(qū)設(shè)計(jì)周期。

      居住區(qū);邊設(shè)計(jì)邊建模;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方;生產(chǎn)

      一、設(shè)計(jì)背景

      船舶上層建筑是指上甲板以上的各種圍蔽建筑物的統(tǒng)稱,它可以設(shè)置各種用途的艙室,如工作艙室、生活艙室、儲(chǔ)藏艙室、儀器設(shè)備艙室等。駕駛室一般設(shè)置在上層建筑的頂層,視野較好。通常在首部的上層建筑成為首樓,在尾部的上層建筑成為尾樓。此外上層建筑還設(shè)置在機(jī)艙上方,用以圍蔽機(jī)艙開(kāi)口,又叫做機(jī)艙棚,通常和煙囪結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起。

      (一)上層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

      上層建筑的功能主要是船員居住、工作及儲(chǔ)藏部分工具,其結(jié)構(gòu)主要由前、后端壁,左右側(cè)壁、內(nèi)墻及各層甲板圍成,船體結(jié)構(gòu)相對(duì)平直方整,非常直觀,但是詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙量比較多,承載了大量的結(jié)構(gòu)及舾裝相關(guān)的信息,各專業(yè)作業(yè)信息叉,研討事項(xiàng)較多,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)建模兩個(gè)專業(yè)作業(yè)量均較大且繁瑣。

      (二)上層建筑受力特點(diǎn)

      由于上層建筑位于干舷甲板以上,且一般不大于船長(zhǎng)的0.15倍,很少承受船舶的總縱彎曲應(yīng)力,因此在計(jì)算時(shí)不參與總縱強(qiáng)度計(jì)算。受力主要來(lái)自局部載荷,上層建筑外墻受力主要來(lái)自波浪沖擊力,尤其是上層建筑第一層沒(méi)有保護(hù)的前端壁及側(cè)壁受力較大。

      (三)目前設(shè)計(jì)模式及不足

      按照我司傳統(tǒng)做法,在新船設(shè)計(jì)時(shí)上層建筑與其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙一樣,由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科利用AUTO CAD軟件設(shè)計(jì)出圖后,由生產(chǎn)設(shè)計(jì)科進(jìn)行TRIBON三維建模,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)建模使用不同的設(shè)計(jì)軟件,兩種軟件完全獨(dú)立,導(dǎo)致這種模式設(shè)計(jì)周期長(zhǎng),大量的舾裝信息二次傳遞,重復(fù)勞動(dòng)多,且前期設(shè)計(jì)瑕疵較多,容易出錯(cuò),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)設(shè)計(jì)之間的對(duì)應(yīng)工作量較多。

      (四)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)建模一體化構(gòu)想

      上層建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立,不需要考慮總縱強(qiáng)度、外板線型的影響,僅需要對(duì)其本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、振動(dòng)等計(jì)算;其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙不需要像其他船體圖紙那樣需要船東及船級(jí)社審核,僅計(jì)劃圖11006(STRUCTURAL ARRANGEMENT OF DECK HOUSE)需要獲得船東船級(jí)認(rèn)可,其他詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖僅用作結(jié)構(gòu)建?;蚱渌块T(mén)參考。所以,省略詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖的作業(yè),直接建模在理論上是可以實(shí)施的。經(jīng)長(zhǎng)期研究摸索,進(jìn)行設(shè)計(jì)作業(yè)創(chuàng)新,融合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)建模兩道工序,發(fā)揮各自人員的專業(yè)特長(zhǎng),成功實(shí)現(xiàn)居住區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模一體化的作業(yè)模式。

      二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)建模一體化設(shè)計(jì)模式準(zhǔn)備工作

      由于一體化設(shè)計(jì)模式需要作業(yè)人員同時(shí)掌握兩方面的專業(yè)知識(shí),需加強(qiáng)作業(yè)人員的專業(yè)知識(shí)教育,同時(shí)需要對(duì)作業(yè)流程,人員職責(zé)進(jìn)行從新規(guī)定,以確保一體化作業(yè)的準(zhǔn)確性。

      (一)設(shè)計(jì)人員必要的知識(shí)與教育

      一體化設(shè)計(jì)人員須熟練掌握上層建筑規(guī)范計(jì)算、振動(dòng)計(jì)算、強(qiáng)度校核、結(jié)構(gòu)布置等方面的設(shè)計(jì)知識(shí);熟悉各種居住區(qū)內(nèi)的舾裝布置,又需掌握相關(guān)結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝、制造經(jīng)驗(yàn);熟悉AUTO CAD操作方法及熟練掌握TRIBON建模能力。在綜合考慮后,由結(jié)構(gòu)建模人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)學(xué)習(xí),承擔(dān)一體化設(shè)計(jì)作業(yè)。按照構(gòu)想,組成了一個(gè)四人的上層建筑設(shè)計(jì)小組,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1人,結(jié)構(gòu)建模3人。為了適應(yīng)這種作業(yè)模式,對(duì)居住區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的知識(shí)進(jìn)行了全面的總結(jié),并對(duì)結(jié)構(gòu)建模人員進(jìn)行了詳細(xì)的專業(yè)知識(shí)教育,使作業(yè)者初步具備了進(jìn)行詳細(xì)居住區(qū)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技能,并在實(shí)際作業(yè)中予以指導(dǎo),不斷進(jìn)步。

      (二)作業(yè)流程及職責(zé)劃分

      為了防止作業(yè)質(zhì)量下降,實(shí)船作業(yè)時(shí)須明確各專業(yè)的職責(zé):

      1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科負(fù)責(zé)新船上層建筑設(shè)計(jì)指導(dǎo)、圖紙審核、他科圖紙協(xié)議審核、船東及船級(jí)對(duì)應(yīng)指導(dǎo)等。2、結(jié)構(gòu)建模負(fù)責(zé)一體化設(shè)計(jì)工作。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)下,負(fù)責(zé)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制圖、結(jié)構(gòu)建模、內(nèi)部對(duì)應(yīng)及協(xié)調(diào)、船東船級(jí)間的對(duì)應(yīng)協(xié)助等相關(guān)工作。3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)最終的設(shè)計(jì)負(fù)責(zé),結(jié)構(gòu)建模僅是具體的作業(yè)者。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍在有資格的設(shè)計(jì)專家的控制下進(jìn)行,作業(yè)質(zhì)量得到保障。4、有關(guān)圖紙協(xié)議。上層建筑其他專業(yè)相關(guān)圖紙協(xié)議仍以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方為窗口,將協(xié)議圖轉(zhuǎn)發(fā)給結(jié)構(gòu)建模作業(yè)者,由其進(jìn)行協(xié)議;協(xié)議結(jié)果經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擔(dān)當(dāng)確認(rèn)后,返卻給相關(guān)專業(yè)。結(jié)構(gòu)建模人員及時(shí)把協(xié)議結(jié)果落實(shí)到具體的圖紙中。

      三、實(shí)船作業(yè)

      采用新的設(shè)計(jì)模式,我司對(duì)28,000噸多用途船、61,000噸散貨船、60,000噸大開(kāi)口散貨船、308,000噸VLCC、36,000噸多用途船等船舶上進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)作業(yè)。

      (一)設(shè)計(jì)要領(lǐng)

      居住區(qū)邊設(shè)計(jì)邊建模模式設(shè)計(jì)主要分二部分:一是初步設(shè)計(jì)及建模(11006制作);二是詳細(xì)設(shè)計(jì)及精細(xì)化建模(各層甲板RELEASE圖制作)。

      (二)初步設(shè)計(jì)及建模

      根據(jù)船舶總布置圖(G/A)、內(nèi)裝布置圖等確定鋼墻的布置,確定暴露甲板的傾斜坡度及走向;通過(guò)規(guī)范計(jì)算和振動(dòng)計(jì)算,確定各甲板和鋼墻的厚度,確定DECK BEAM SPACE及DECK BEAM規(guī)格,確定內(nèi)外壁的STIFF SPACE及STIFF規(guī)格,確定內(nèi)壁波形壁布置。初步確定主要的分段劃分,利用TRION軟件對(duì)甲板、內(nèi)外壁、DECK BEAM、門(mén)孔等進(jìn)行大骨架進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模。通過(guò)振動(dòng)計(jì)算,確定GIR.的布置并計(jì)算其規(guī)格。初步設(shè)計(jì)結(jié)束后將各層甲板圖及主要截面從TRIBON中調(diào)出,導(dǎo)入AUTO CAD中,進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)劃圖(11006)的制圖作業(yè)。11006初步完成后發(fā)給船裝、機(jī)裝、內(nèi)裝等設(shè)計(jì)科及制造部門(mén)進(jìn)行協(xié)議,并進(jìn)行居住區(qū)的分段劃分、組立要領(lǐng)和搭載要領(lǐng)的確定。協(xié)議結(jié)果編入11006,本圖經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方審核簽字后,送審船東船級(jí)并配布給他科作業(yè)。

      (三)詳細(xì)設(shè)計(jì)及精細(xì)化建模

      基于11006及最新的舾裝來(lái)圖及其他信息,在TRIBON系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行居住區(qū)的詳細(xì)設(shè)計(jì)及精細(xì)化建模。

      按照其他專業(yè)要求進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)及布置調(diào)整。比如:

      1、加入分段縫,根據(jù)鋼材的采購(gòu)規(guī)格布置板縫;2、門(mén)、窗、設(shè)備開(kāi)孔的布置和調(diào)整;3、確認(rèn)DECK BENM布置及規(guī)格及端部形式;4、確認(rèn)GIR.布置及規(guī)格,部材貫穿孔追加、肘板的確定及GIR.端部形式的確認(rèn)。5、確認(rèn)電梯井加強(qiáng)材的布置及頂部吊鋼絲繩用的橫梁設(shè)計(jì)。6、內(nèi)外墻壁的板厚確認(rèn)及調(diào)整,懸挑甲板下結(jié)構(gòu)加強(qiáng)計(jì)算和校核,他科的設(shè)備加裝在居住區(qū)甲板或壁上,進(jìn)行強(qiáng)度校核,布置補(bǔ)強(qiáng)材加強(qiáng)。7、確認(rèn)與周邊結(jié)構(gòu)的連接部分,需要加強(qiáng)的,通知相關(guān)構(gòu)造的設(shè)計(jì)者進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)追加。8、根據(jù)制造要求,追加焊接收縮量、撘載余量、坡口、過(guò)焊孔、添加防變形條材等相關(guān)信息。等等。根據(jù)CHECK LIST,逐項(xiàng)進(jìn)行檢查確認(rèn)設(shè)計(jì)圖紙,最終由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擔(dān)當(dāng)檢查確認(rèn)后簽字發(fā)行。

      (四)對(duì)應(yīng)事項(xiàng)

      1、船東、船級(jí)意見(jiàn)對(duì)應(yīng)

      以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方為窗口,由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方具體負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)事務(wù),為提高結(jié)構(gòu)建模相關(guān)人員的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平,可參與協(xié)助對(duì)應(yīng)。處理結(jié)果指示建模相關(guān)人員具體落實(shí)。

      2、內(nèi)部對(duì)應(yīng)

      內(nèi)部對(duì)應(yīng)即指居住區(qū)建造過(guò)程中,公司內(nèi)部各部門(mén)或設(shè)備廠家間的對(duì)應(yīng)。一般直接由建模作業(yè)者進(jìn)行對(duì)應(yīng),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科應(yīng)及時(shí)了解并進(jìn)行指導(dǎo)。最終結(jié)果應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擔(dān)當(dāng)確認(rèn)后執(zhí)行。

      四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)建模一體化作業(yè)模式的優(yōu)點(diǎn)與不足

      (一)一體化作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)

      1、設(shè)計(jì)周期縮短。采用設(shè)計(jì)和模型一體化作業(yè)模式,省去了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出圖的設(shè)計(jì)周期,結(jié)構(gòu)建模提前進(jìn)行,模型提前完成,在結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上的進(jìn)行舾裝作業(yè),相應(yīng)提前。我司308K VLCC整個(gè)居住區(qū)的設(shè)計(jì)周期比傳統(tǒng)提前了兩個(gè)月左右,節(jié)約了大約1500工時(shí)。2、有效避免信息的二次傳遞造成的錯(cuò)誤現(xiàn)象。作業(yè)人員直接與船、機(jī)、電相關(guān)人員協(xié)議,協(xié)議結(jié)果直接體現(xiàn)在圖紙中,取消了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科對(duì)信息的二次傳遞。3、設(shè)計(jì)工時(shí)明顯減少。減少信息的二次傳遞,提高了信息傳遞的效率及準(zhǔn)確性,模型作業(yè)人員直接與船、機(jī)、電相關(guān)人員協(xié)議,協(xié)議結(jié)果直接體現(xiàn)在模型圖紙中,取消了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科傳遞信息的環(huán)節(jié),效率提高,準(zhǔn)確性提高。省去結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙的制作,如11601、11602等,模型RELEASE圖與結(jié)構(gòu)圖合二為一,減少了二維結(jié)構(gòu)圖紙制圖及不必要的重復(fù)事務(wù)性工時(shí)。4、設(shè)計(jì)不具合減少、且更合理。由于建模人員具備生產(chǎn)設(shè)計(jì)及制造經(jīng)驗(yàn),模型比較直觀,能很方便地發(fā)現(xiàn)一些比較隱蔽的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和不合理設(shè)計(jì),可以及時(shí)進(jìn)行修正,大幅度提高了設(shè)計(jì)合理性與正確性,設(shè)計(jì)不具合大大減少,減少現(xiàn)場(chǎng)的返工,設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)更加方便制造,提高了制造效率。5、擴(kuò)展員工作業(yè)技能。一體化作業(yè)人員,掌握和融合了兩個(gè)專業(yè)的知識(shí),增加了員工技能,充分體現(xiàn)了我司著重培養(yǎng)多技能復(fù)合型人才的人才策略,邊設(shè)計(jì)、邊建模,使原先簡(jiǎn)單枯燥的建模作業(yè)不再乏味枯燥,作業(yè)強(qiáng)度降低,提高了作業(yè)者的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)能動(dòng)性。

      (二)一體化作業(yè)的不足

      由于一體化作業(yè)周期提前,在詳細(xì)設(shè)計(jì)與精細(xì)化建模階段,其他專業(yè)有些信息不能及時(shí)準(zhǔn)確給出,導(dǎo)致后期TRIBON系統(tǒng)中模型修正量增大,浪費(fèi)了工時(shí)。一體化作業(yè)還需要舾裝等相關(guān)專業(yè)給予適當(dāng)配合,上層建筑舾裝布置設(shè)計(jì)盡量提前,并盡早取得船東的認(rèn)可,以減少后期的修改工作量。

      五、總結(jié)

      通過(guò)目前幾艘實(shí)船設(shè)計(jì)驗(yàn)證,我司采用的上層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)建模一體化的作業(yè)模式,有效地提高了設(shè)計(jì)及制造效率,上層建筑設(shè)計(jì)周期大幅縮短。一體化作業(yè)目前尚在進(jìn)一步完善階段,相信在累積更多經(jīng)驗(yàn)以后,一體化作業(yè)可在更大范圍內(nèi)推廣,以提高設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)周期。

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