船舶与海洋工程生产设计效率提升研究

船舶与海洋工程生产设计效率提升研究

张璐

大连海安船舶与海洋工程技术服务有限公司

摘要：近年来，在国家的大力支持下，我国在各类大型货轮、石油钻井平台、工程船、勘探船等工程建造方面，数量和吨位已经走在世界前列，并积累了丰富经验。一艘艘船舶及相关钢结构设施在建造厂加工完成后，驶向大海。造船生产设计的基本内涵：针对企业的厂区布置、生产流程、部门划分、业务流程、物流管理，依据详细设计的图纸文件，按照建造方针和设计标准开展结构、管子、舾装、电气、轮机、通风和工艺工装完整性建模、各专业相互平衡然后达到出图状态。本文主要对船舶与海洋工程生产设计效率提升进行研究，详情如下。

关键词： 船舶与海洋工程；生产设计；效率提升

引言

生产设计为生产车间各部门提供施工所需的图纸、生产资料信息和图表等，是生产各部门安排任务、编制计划和开展项目管理的依据，为采购部门提供采购依据，为运营部门提供物量支持。

1 重视工艺工法和生产设计的紧密联系

创新是一个民族生存与发展的灵魂，是一个民族永葆青春的不竭动力，纵观世界造船工业的百年发展史，创新贯穿始终，工艺工法研究在造船技术创新中扮演非常重要的角色，工艺工法研究不仅要关注船舶产品，还需要对建造过程中的各种问题统筹考虑，实现又快又好造船。生产设计是将设计、工艺法、管理融为一体，把船体、舾装、涂装、管系工程、电气工程、通风工程、轮机工程等在设计阶段就妥善协调，按工艺阶段、作业类型和区域进行设计，把工人在现场施工中需要解决的问题，在设计阶段交由技术人员来解决的一种设计。此设计基于船舶与海洋工程生产设计的总方针，充分考虑船厂作业实际条件、施工区域和单元绘制计入各种工艺指示和各种管理数据的工作图表，以及提供生产信息文件。生产设计和工艺工法有着紧密的联系，因此在生产设计工程中要加强工艺工法的研究，不断提高设计水平。

2 结构专业一体化设计

结构专业的一体化设计主要通过3 个主要步骤实现：1）构件的详细设计与三维建模；2）结构强度分析校核与三维送审；3）按照审图意见修改整体结构模型，将大模型按照分段划分要求进行切分、出图。第一阶段的工作内容与常规设计模式存在较大差异，常规设计模式中结构专业的详细设计只需要绘制二维布置图，不对结构进行三维建模；而一体化设计模式中结构专业的详细设计以 RSO 为参考面进行大板架建模，依据此模型输出结构尺寸数据供限元分析、构件尺寸迭代优化等使用。船级社以三维模型数据为基础进行图纸有效性审查工作，较传统的结构图送审方式可显著缩短审查周期。待结构设计方案退审后，将大区域模型进行分段切分，详细设计阶段所使用的模型可直接转换为生产设计模型，负责生产设计的技术人员无须再次建立结构三维模型，只要在分段模型的基础上按照图纸要求进行完善细化即可。结构一体化设计得到的统一数据源模型实现了设计区域结构模型的完善与切分，为后续生产设计的制图工作带来极大便利。

3舾装设计单元化

舾装产品设计单元化是舾装技术革新的重点方向，单元化的实行，主要以集成方式完成舾装设计和建造，也可通过组合最优的方法进一步优化舾装设计与制造。具体实施过程中，需重点考虑舾装设计的照明、通风以及供水等细节方面的问题，对这些方面的考虑和分析也会消耗大量的时间，同时面临的困难程度也较高。而单元化技术方式的应用，能够快速、高效的解决这类问题，使舾装制造程序从繁到简。新时期下，如果以独立的模块单元将小单元有机结合起来，制造成独立单元，同时在实际的建造过程把这些独立单元整体安装到对应位置，通过线路连接成完整的网络模式，即可达到节约时间和提高效率的制造目的，这也会是船舶企业降本增效的有效方式。此外，在船舶驾驶室、船舱等单元结构方面，同样可采取集成方式或单元组合方式，满足新时代下船舶建造要求，有效的解决以往船舶制造遗留的问题和缺陷，促使船舶制造效率得到提升。

4中压配电板设计

中压配电板由多个接触器柜、断路器柜等在一定使用标准下组成，符合具体船舶的实际情况，主要包括多个母联屏、发电机屏、负载屏和预励磁屏。中电压板设计就是将各个屏要求进行一次方案确定，母联屏、发电机屏的电压互感器分别设置在母线侧、电缆测;母线侧的负载屏设置了接地开关，一般在给大负载提供电力时，采用断路器柜;给小负载提供电力时，采用接触器柜。发电机屏专门设置了差动保护用的电流互感器，根据电流大小进行调节。

5船舶与海洋工程结构极限强度计算

在设计船舶与海洋工程结构时，为了避免极限强度破坏，要建立合理的模型进行极限强度分析，整个分析计算过程是船舶设计工作中最为复杂的环节。因为在计算过程中，首先要将结构模型化，然后对于影响结构受力分析的参数进行逐步简化，这样才能将复杂的计算过程简化。在计算其结构极限强度时，主要是分析钢结构的屈服强度和塑性变形点，当强度值达到这个临界点时，就是船舶与海洋工程结构的极限状态。为了提升结构极限强度的计算过程，可以用逐步破坏法进行计算。在计算过程中，结合船舶与海洋结构工程的实际情况，考虑结构的横向破坏和纵向破坏，这样 2 个模型互不打搅，分别计算，最终能计算出船舶与海洋工程结构的极限强度。

6蓄电池的选型及注意事项

蓄电池的选型首先应解决电池低温以及电池正常降容问题，以保证交船时电池容量至少还能满足规范要求的 30 分钟工作时间。1）选择铅酸免维护蓄电池是比较实用的。2）铅酸免维护蓄电池选择时的关键系数：温度系数、老化系数和不规范使用风险的设计系数。3）铅酸蓄电池的温度系数：环境温度 -20℃以下，铅蓄电池充放电困难，没有保温措施前提下不推荐使用。4）铅酸蓄电池的老化系数实践证明，整组电池的容量是以状况最差的那一块电池的容量值为准，而不是以平均值或额定值（初始值）为准，当电池的实际容量下降到其本身额定容量的 90% 以下时、电池便进入衰退期；当电池容量下降到原来的 80% 以下时，电池便进入急剧的衰退状况，衰退期很短；而且蓄电池组都是串连起来，如果有一节发生问题，则整组都将造成降容，这是由铅酸蓄电池特性决定的。根据实验室数据显示，铅酸电池一年降容 6%，第二年降容 12%，第三年降容 20%，属于国标标准，但由于实际使用因素复杂多变，系数至少按 1.25计算（衰减到 80% 额定容量），但由于不同品牌、型号电池的放电性能不同，系数要取的大一些，电池放电系数的安全系数可按照 1.2 选取（1.25×1.2=1.5），根据经验得出，如果建造周期为 3 年，老化系数至少要选取 1.5。

结语

总而言之，设计工作在整个船舶与海洋工程中占据着举足轻重的地位，其设计成效直接影响着船舶功能和舒适度，做好设计利于船舶综合效益的提升。

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