搜救船机舱分段生产设计最终修改

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1、 学 号 密 级 哈尔滨工程大学本科生毕业论文搜救船机舱分段生产设计院 （系）名 称： 船舶工程学院专 业 名 称： 船舶与海洋工程学 生 姓 名： 任博学指 导 教 师： 李 锋2012年6月搜救船机舱分段生产设计 任博学 哈 尔 滨 工 程 大 学 哈尔滨工程大学本科生毕业论文搜救船机舱分段生产设计院 （系）：船舶工程学院专 业：船舶与海洋工程学 号：学 生 姓 名：任博学指 导 教 师：李 锋 2011年6月摘 要信息技术的高速发展和计算机在我国船舶工业中的广泛应用应用,使船舶生产设计从传统的有纸化二维设计转向无纸化的三维建模和虚拟仿真设计模式,造船工业开始逐步进入了数字化的时代。数字化

2、造船的核心内容是船舶设计数字化。船舶设计数字化主要是利用计算机技术进行计算机辅助分析和计算机辅助设计、建模。法国达索公司的CATIA系统是一套船舶专用计算机辅助设计、生产信息集成软件系统,该系统是一个具有三维实体模型、较强交互功能、实现了数据共享的先进的计算机辅助船舶设计与建造集成系统。本文以搜救船机舱底部分段生产设计和三维建模为例先是对CATIA软件和CATIA软件在船舶生产设计的应用进行介绍，之后详细的论述了生产设计的流程与生产设计前期的准备工作，利用CATIA三维建模并仿真装配之后按照生产设计的要求形成CAD分段结构图纸、板材套料图、型材下料图、吊装图。在以上工作的基础上发现CATIA软

3、件具有立体化的三维建模；直观化的渲染效果；建模效率高；操作命令易理解、方便修改等优点。关键词：搜救船；CATIA；CAD；三维建模；生产设计ABSTRACTThe rapid development of IT and computer application widely used in Chinas shipbuilding industry, ship production design paperless 3D modeling and virtual simulation design patterns shift from the traditional paper-based t

4、wo-dimensional design, shipbuilding industry began to gradually enter thedigital era. The core content of digital shipbuilding, ship design digital. Ship design digitized using computer technology, computer-aided analysis and computer-aided design, modeling. Frances Dassault CATIA system is a ship d

5、edicated computer-aided design, and production information integration software system, which is a 3D solid model, a strong interactive features, data sharing, advanced computer aided ship design and construction of integrated systems.The bottom of the boat cabin to seal the 6th source segment produ

6、ction design and 3D modeling, for example, the first application of CATIA software and CATIA software in ship production design after detailed exposition of the process of production design and production design preparatory CAD segment structure drawings using CATIA 3D modeling and simulation assemb

7、ly formed in accordance with the requirements of the production design, sheet metal nesting plans, profiles Blanks, lifting Figure.CATIA software found on the basis of the above work with 3D modeling of three-dimensional rendering; visualization and modeling efficiency is high; operation command is

8、easy to understand, convenient modification.Keywords: Source ship; CATIA; CAD; 3D modeling; Production design目 录第1章 绪论11.1 概述11.2 论文研究背景和意义21.2.1 论文的研究背景21.2.2 论文的研究意义51.3 生产设计的主要内容91.4 本文研究内容11第2章 生产设计前期准备122.1 原则工艺说明书122.2 船舶建造方针132.3 船体施工要领书172.4 船舶生产设计编码系统202.4.1 生产设计编码的基本概念202.4.2 制定生产设计编码系统的原则

9、212.4.3 船体生产设计编码系统222.5 本章小结23第3章 分段三维建模243.1 CATIA简介24 3.2 CATIA软件的应用263.3 CATIA本文应用283.4 本章小结35第4章 船体生产设计图表364.1 船体生产设计图表的主要内容364.2 分段工作图364.3 零件明细表384.4 套料图414.4.1 手工套料414.4.2 计算机套料434.4.3 板材套料和型材下料内容444.5 重量重心计算454.6 本章小结46第5章 吊装与装配仿真475.1 吊装475.1.1 板眼类型475.1.2 本文所选板眼475.2 吊装技术要求495.2.1 材料495.2.

10、2 制作495.2.3 安装505.2.4检查505.2.5眼板的使用规定505.3 装配仿真515.3.1 跟踪和序列的建立515.3.2 装配仿真视频的录制545.4 本章小结54结论56参考文献58致谢60 第1章 绪论1.1 概述本文中搜救船是辽河石油装备制造总公司为中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司建造的船舶。 本船为钢质横骨架式全焊接结构、双主机、双直轴式螺旋桨、双舵、方艉、前倾艏柱、浅海海事搜救工作船。适用于极浅海和浅海进行海事搜救作业。主要技术性能参数主尺度总长Loa=47.90m设计水线长Lwl=40.46m垂线间长Lbp=39.00m型宽B =8.80m型深D =3.

11、70m设计吃水Td =1.95m排水量 =538.1t主机：主机型号： KTA19-M500数量： 2台最大功率： 373 kW 转速： 1800 rpm主发电机：数量： 2台输出功率： 150 kW主推进螺旋桨螺旋桨型号 MAU 5叶桨直径 1200mm两螺旋桨轴距 4000mm甲板层高（中心线处）主甲板至艏楼甲板层高 2.35m艏楼甲板至驾驶甲板层高2.35m驾驶甲板至罗经甲板层高2.35m脊弧 0mm梁拱甲板梁拱均为100mm。肋骨间距本船肋骨间距550mm艏柱本船采用钢板焊接艏柱。艉轴架导管架艉轴架导管架采用铸钢。本船满足CCS钢质海船入级规范2006年版和国际航行非公约船舶法定检验技

12、术规则及CCS颁发的相关造船规范及指导性文件；符合GB、CB/CMB、JB等相关标准的要求。本船设计、建造和检验均按中国船级社（CCS）规范进行，并在CCS验船师检验下进行建造。本船申请加入CCS国际级，持由CCS签发的相应的法定证书。1.2 论文研究背景和意义1.2.1 论文的研究背景造船是一个综合性的工业，他的作业面大，需要的工种繁多，造船的生产周期也很长。如何提高产品质量，缩短造船的周期，长期以来成为造船工作者探求的目的1。早在造船初期，船体建造是采用零件直接在船台上装配成船的“整体散装法”。船舶设计只提供“造什么样的船”的图纸和资料，至于“怎样造船”以及“如何组织船舶生产”往往有赖于工

13、人的技术和现场管理人员的指挥。当时船舶设计与制造、船体与舾装都处于完全分离的状态。近年来，随着新工艺和新技术的不断应用，如何合理组织生产成为提高生产效率的关键。转换造船生产模式（简称转模）是我国造船界一个重大的举措，极大地推动了我国造船工业的蓬勃发展。“转模”带来造船领域的一些新术语，如“区域造船”、“壳栖涂一体化”、“托盘”、“单元硒装”、“模块”等等。从这些新术语的内容上看，其实质是一个造船生产工序的一前移，扩大了造船生产作业面，从而达到了缩短船舶建造周期的目的。造船生产模式的转变促使了设计内容的扩大，也必然推动了设计管理的进一步深化。船舶设计是造船企业活动的一个重要组成部分，它是企业三大

14、活动的中坚，其任务是要完成设计图样（包括技术文件和图纸资料，统称为图样）。设计图样不仅必须达到船东提出的技术任务书的各项性能指标和技术要求以及有关规范、规则和公约的规定，同时还应面向生产，并在满足上述要求和规定的基础上尽可能地降低生产成本和方便施工，而且还要努力减轻生产工人的劳动强度2。造船生产设计是近年来我国造船行业积极推广的一项设计新技术。它所包含的意义十分广泛深刻，目前船舶设计被划分为三个阶段，即初步设计、详细设计和生产设计。前两个设计阶段主要解决“造什么样的船”的问题，而生产设计则是解决“怎样造船”的问题3。生产设计的含义可明确为：在船舶设计过程中，在明确合理的船舶总建造方针的前提下，

15、以详细设计为基础，按照现代科学管理的要求，根据船厂的生产条件和技术水平，按工艺阶段、施工区域和单元的生产和管理需要，记入各种工艺技术指示和各种管理数据绘制的工作图表，以及提供生产信息文件的一种设计过程。“转模”扩大了生产设计的内容，即“区域造船”必须要有“区域设计”相配合。生产设计工作应该越来越细，生产设计人员应该熟悉生产，要做到能够在图样上解决的问题不要带到生产现场去解决。船体建造按其工程量约占总工程量的一半，它属于多工种的综合性作业，与其他专业的作业的关系既极为密切，又是基础。因此，生产设计所起到的作用极为重要，在进行生产设计前，必须要遵循一下基本要求：（1）船体生产设计应在造船企业的全部

16、产品和各个专业中全面实施；（2）船体生产设计应贯彻建造方针、施工要领等文件所提出的要求；（3）船体生产设计应根据工艺阶段和生产区域，包括工位、车间生产活动的需要，绘制工作图、管理表，并且提供有关施工信息。而且设计前还应必须对建造的各个工艺阶段极其顺序做出明确的规定。船体生产设计的主要内容包括：设计的前期准备、工作图设绘、工程辅助性作业的设计和管理图表的编制等。在开展生产设计工作前，应有一个生产设计的准备过程，对正在建造中的有关船体的一些专业技术和造船的进度应有一个统一协调的原则，以确保生产设计的顺利进行。生产设计阶段的工作范围是根据已经认可的详细设计，按照工厂生产施工的具体条件和要求，并结合工

17、厂建造工艺和生产组织管理，绘制各种记入有工艺指标以及各种管理指标的工作图表和提供生产信息文件。在准备工作完毕后，就要涉及到工作图的绘制了。船体生产设计工作图的出图模式大致可分为全部按工序工位出图和立足深化分段结构图。各工序所需的信息主要包括“做什么”、“怎么做”，前者是零件流经工序的情况，以及组合的情况；后者是施工工艺及管理信息的表达。船体辅助作业是施工过程中工艺、安全上所需要的作业，一般只发生在生产过程中而不体现于产品本身。如起运作业、临时孔道作业等。船体工程复杂，辅助作业很多，如果对这些作业能在设计上周密考虑，将会大大缩短船体建造周期，提高生产效率。船体生产设计除设计工作图外，还必须编制管

18、理图表，管理图表在内容上不单纯是管理信息，同样也具有其他信息，只不过工作图侧重于图的表达形式，而管理图表则侧重于图表的表达形式而已。在编制管理图表中，工作量最为集中的是零件明细表，它不同于传统的零件表。其他还有装配与焊接长度表、工时定额表、分段钢材备料表、分段重量重心表以及自制、外协、外购、铸锻件清册等。编制这些图表应根据船厂实际生产技术条件和船体生产设计所采用的模式。有的图表内容已在工作图中表达清楚，则不必再编制这方面的图表。1.2.2 论文的研究意义根据国内船厂的造船生产实践，生产设计对促进造船生产的发展有以下几方面的作用：1、推行生产设计将促进船厂管理体制的改革从设计体制来说，过去的方案

19、设计、初步设计、技术设计、施工设计要转变成为现有的初步设计、详细设计和生产设计，要求设计体制也进行相应的变革，才能适应新的设计阶段的划分。从生产设计本身来说，为了适应生产设计的内容需要，也必须建立一套新的生产设计的组织机构。不仅如此，推行生产设计还将涉及到船厂管理体制的相应改革，使生产设计与施工部门的组织体制相互适应，实现设计与施工一一对应的关系，以促进生产的发展。此外，由于生产设计考虑的是如何高质量、高效率、低成本并确保安全的建造船舶的问题，推行生产设计必然跟船厂的生产计划管理、物资管理、全面质量管理、目标成本管理、安全管理等发生密切关系，充分协调各部门的工作，从而促进船厂整个管理体制的改革

20、。2、推行生产设计将会带动新工艺、新技术的推广应用一方面，从生产设计的概念知道，生产设计研究的是如何高质量、高效率、短期交货并确保安全地建造船舶的问题，为了达到这一目的就必然要进行新工艺、新技术的研究和应用。只有在这方面的工作取得了进展，生产设计才能有实质性的提高。另一方面，生产设计的形式又为推广新工艺、新技术的研究成果铺平了道路。开展生产设计，把设计、工艺、管理融为一体，对现场管理和船、机、电各专业的施工在设计阶段进行考虑，充分的协调，作为全船性或每个专业单向性的先进工艺和先进技术，都可以通过生产设计在工作图和管理表中得到贯彻。也就是说，生产设计的图表作为一个媒介手段，将这种应用新工艺、新技

21、术的改进信息清楚而迅速的传递给管理者和作业者，从而得到及时的贯彻和执行，收到应有的效果。例如，对提高造船生产效率及造船质量有极大影响的钢材零件套料技术、船体建造精度管理技术、成组技术、高效焊技术、预晒装技术、托盘管理技术、上层建筑整体吊装新工艺以及计算机辅助与建造技术等，都随着生产设计的开展而得到广泛的应用。3、推行生产设计必将提高我国造船工业的竞争能力推行生产设计将使船舶设计不仅仅从产品的性能、功能上考虑，而且还从建造的角度去考虑。在设计部门中，必须彻底研究作业量少的设计、制造容易的设计、易于保证质量的设计、钢材利用率高的设计等，从而大大促进设计水平的提高。由于设计技术（水平）决定了大部分的

22、设计成本，因此设计的改进及其合理化，即设计水平的提高，为降低造船成本，提高造船质量打下坚实的基础。开展生产设计，使得船舶在建造之前，从质量、效率、安全、成本来考虑建造方法，尽可能推广应用行之有效的新工艺、新技术，并融入到工作图和管理表中，从而使现场生产与组织管理科学化、合理化，通过设计人员的脑力劳动来减轻现场操作人员的体力劳动，把大量高空作业改为平地做，外场作业改为内场做，狭窄空间作业改为敞开做，水上作业改为陆地做，朝天作业改为俯身做。这对保证施工质量，提高生产效率，减轻劳动强度，确保安全生产，缩短建造周期，降低造船成本无疑都将起到很大的作用，从而为提高船舶产品的市场竞争能力作出贡献。我国大部

23、分船厂设计部门各专业的详细设计和生产设计安排在同一个专业科内，这种组织机构形式表面看是为了便于加强内部的联系，但实际上由于管理的局限性，给设计工作带来一定的不利影响。大部分专业科管理者致力于详细设计，而与前方生产施工直接有关的生产设计却缺乏领导，详细设计进度滞后造成生产设计的设计时间不断被压缩，导致生产设计人员长期加班和生产设计质量事故不断发生，也造成生产返工现象频繁出现。因此，必须加强对生产设计的领导，要不断研究和扩大如何方便生产施工的生产设计内容，推广标准化设计，使完成的一切设计图样逐步实现规范化、格式化、标准化。要逐步提高标准化设计在整个船舶设计中所占的比例，这将会给工厂带来很大的经济效

24、益。推行生产设计标准化对促进造船生产的发展有以下几方面的作用：1、提高设计水平和图纸质量生产设计不论在设计内容还是在图纸质量上均有一定深度和广度的要求，在设计中既要表达工艺技术信息，又要表达管理信息甚至安全信息，把设计与工艺、管理、安全等融为一体，体现于生产设计图表之中，这对设计者也提出了相应的要求。例如机装生产设计的关键图纸机舱综合布置图的设绘，要把许多功能不同的机舱动力设备、纵横交错的管路及其附件等，经过设计者有机地综合、精心地布置，以一定的比例在图面上合理而清晰地表示出来，既要满足船舶动力装置的性能要求，又要便于操作管理，而且必须具有良好的施工工艺性，这种综合性很强的工作，没有一个合理的

25、、统一的设计准则，就不利于提高生产设计的水平和图纸质量。2、减少设计工作量和图纸数量生产设计与原来的施工设计相比，设计工作量大，图纸数量多。因为生产设计不但要满足生产现场的需要，而且还要为船厂企业的有关管理工作提供资料和依据。随着生产设计开展的深度和广度的进一步提高，生产设计工作量大、图纸数量多与设计周期短的矛盾将愈显突出，充分应用生产设计的标准与文件就有利于解决这个矛盾。各专业根据各自的特点，制定一些设计要领，图纸表达内容和图形符号等有关生产设计的标准与文件，为设计者统一设计标准，避免一些繁琐而重复的设计工作，可为缩短设计周期提供有利的条件。3、统一和提高设计和工艺技术有了生产设计的标准与文

26、件，就有了生产设计的统一语言，就有了统一的设计方法和产品建造的工艺技术，有利于组织专业化生产、提高船舶质量。同时，由于标准本身是按照技术先进、经济合理的原则编制的，故生产设计标准与文件的制订是总结、提高现有设计与工艺技术的过程，每一项标准与文件的制订和修订，也就推动着该项设计与工艺技术的提高。4、方便技术管理和计划管理在整个生产设计过程中，各专业之间的相互渗透和联系十分紧密，这样给技术管理和计划管理增加了许多工作量和复杂性。然而，有了生产设计的有关标准与文件，可以避免不少相互推该扯皮、延误工作的现象产生，为方便技术管理、计划管理、图纸检验以及对外洽谈提供了依据。5、有利于生产设计在中小型船厂的

27、推广一些中小型船厂，由于对外联系机会不多，资料来源有限，故难于编制有关生产设计的标准与文件。生产设计标准化工作不好，成了目前一些中小型船厂开展生产设计困难的主要原因之一。因此，尽快地研究生产设计标准体系进而编制生产设计的具体标准，是推动、提高船厂开展生产设计的重要条件之一。1.3 生产设计的主要内容船体生产设计的主要内容包括四方面：1、船体生产设计前的准备；2、工作图设绘；3、辅助性作业的设计；4、管理表的编制。船体生产设计的具体内容分述如下：一、船体生产设计前的准备1、设计要领的确定（1）根据船台吊装程序，设计全船分段吊装要领及土层建筑吊装要领；（2）根据预栖装方案设计分段栖装和单元组装的结

28、构要领；（3）根据建造方针书设计全船具体的分段接缝位置；（4）根据建造方针书设计分段建造要领，包括胎架的设置要求、分段组合成总段的要求、部件组合要求等；（5）根据船台吊装程序设计全部分段接缝结构的要领；（6）确定焊接的主要方式与方法；（7）确定精度管理方案，包括全船余量分布原则和切除时机、补偿量的加放和分布原则、精度控制规定等。2、对初步设计和详细设计提出的要求（1）初步设计时，提出船型必须满足的结构工艺性要求；（2）详细设计时，提出船体结构必须满足的结构工艺性要求。3、与其他专业的预先协调（1）预舾装项目和预舾装时机的确定；（2）各类系统走向对船体结构贯穿开孔的要求等。二、工作图设绘内容包括

29、：（1）确定施上对象建造时的放置状态、所需胎具、样板等；（2）零件编码、零件的组合情况、组合顺序、接缝要求；（3）焊接方法、边缘加工、焊接规格、通焊孔、止漏孔以及缓焊要求；（4）矫正时机、部位、方法和技术要求；（5）马脚清理；（6）结构上孔的预开，梯子、放水塞、人孔盖的预栖装等；（7）零件加工路线；（8）分段建造及检验的工作流程；（9）有关技术标准规定的测量方法、精度要求；（10）工时定额和材料定额；（11）套料等。三、辅助性作业设计（1）永久性和临时性吊环的设计；（2）永久性和临时性加强材的设计；（3）临时扶手、栏杆、梯子等的设计；（4）永久性和临时性脚手架的设计；（5）船台吊装调整定位眼板

30、及船台工艺装备等辅助设施的设计等。四、管理表的编制（1）零件明细表；（2）工时定额表；（3）生产管理量的统计表；（4）备料表；（5）分段重量重心表；（6）自制、外协、外购、锻铸件清单等。1.4 本文研究内容此次设计基于CATIA系统，对搜救船机舱底部分段进行三维建模和生产设计。通过本分段生产设计的过程介绍目前国内在船体生产设计方面的情况和CATIA在船舶生产设计二维平面过渡到三维立体中的使用。本文主要说明了以下几个方面：1、介绍论文的背景、目的、意义以及本文的主要研究内容；2、详细阐述生产设计的含义、意义和生产设计的主要内容以及本文要做的有关生产设计的工作；3、介绍生产设计前期的各项准备工作：

31、原则工艺说明书、船舶建造方针、船体施工要领书和船舶生产设计编码系统；4、对本文用于三维建模的CATIA软件进行简介并说明其在船舶制造行业的应用及在本文中的应用，之后详细说明了分段建模过程中使用到的各项命令和具体的建模过程；5、将本文中做的生产设计图表进行汇总一并说明各项的内容、意义和出图过程，包括分段工作图、零件明细表、板材套料图、型材下料图、重量重心计算；6、说明吊装中板眼的类型和选择过程，列举了一些吊装的技术要求。之后介绍了装配仿真的建立和视频的录制过程。第2章 生产设计前期准备生产设计作为船舶设计的一个阶段，应在初步设计和详细设计之后进行，是船舶整个建造过程中的一个重要环节。生产设计必须

32、在总体建造准备工作完以后，才能进行有效地设计，并真正起到船舶功能设计与建造工艺、生产管理和现场施工的纽带作用。生产设计前的准备工作，实际上是对所需要建造的船舶，从全厂性、全船性和综合性的角度，对设计、施工、供应和管理等工作进行技术上和计划上的统筹协调，在时间上与初步设计和详细设计同步进行时所作的建造准备工作。生产设计前的准备工作，主要有生产技术准备、计划准备和工程控制准备三项工作。本章主要介绍生产设计前的生产技术准备工作。2.1 原则工艺说明书造船原则工艺说明书是整个船舶建造原则的概括性说明，是生产技术准备和施工过程中的基本技术依据。原则工艺说明书，一般是由船厂设计部门或船体车间，在方案设计、

33、初步设计和技术设计的同时或之后，从整个船厂、船舶产品的角度，以船体为中心和重点编制的一份造船工艺综合性技术文件。其内容通常包括：1、概述。说明传播的主要尺度、用途、船体特征等。2、介绍船体主要材料及技术要求。3、确定造船方法（是分段建造还是整体散装等），介绍船体分段的划分情况，并做必要的说明。4、确定船体建造方案与工艺流程。包括分段建造方法、船台装配方法及其装配程序等。对某些重要的工艺方法，如上层建筑整体吊装、反变形量及其防止变形的措施、分段定位和船台定位的要求、全船装配对合线和检验线的位置、全船余量处理原则等进行详细说明。5、确定焊接的技术要求和焊接材料的选用，明确焊接工艺方法。6、焊缝质量

34、检验方法及焊缝透视的百分比。7、船体密性试验的标准和原则。8、其他。如船体涂装的原则、超过舱口尺寸的大型设备进舱的措施、主辅机吊进机舱的工艺、选定精度标准、保证施工质量和措施等。相对来说，原则工艺说明书要简单一些，所涉及的主要内容是船体方面，当然也包括少部分船机方面的内容。2.2 船舶建造方针船舶建造方针书（以下简称建造方针书）编制，不同于通常的以船体建造为主的原则工艺说明书的编制，他是以船体为基础、舾装为中心、以现代化造船技术为主导，通过工艺、计划、成本、质量、施工等综合平衡后的一揽子整体统筹方案，是一部取得最佳综合效益的总纲和工作“宪法”。船舶建造方针书是船厂各职能部门和车间共同意志的体现

35、，又是各部门共同的工作目标。因此，方针书一旦确定，船厂各部门必须严格贯彻执行。建造方针书的主要内容建造方针书的内容一般分为两部分：第一部分内容为合同概要、主要技术参数和主要物量、基本方针和部门方针；第二部分内容为附图、附表和综合协调。第一部分内容：1、合同概要列入合同中有关建造的重要事项，如所入船级和适用规范、交船罚款条件等，以提请设计和建造人员重视。2、主要技术参数和主要物量包括船型参数、结构参数和主要物量。主要物量如分段的总数、船体结构的钢质重量、船台安装接缝总长度、管子总根数、电缆总长度、涂装总面积、居住区总面积和特殊工程量等。3、基本方针（1）建造法：建造船舶的分段划分原则，重要分段的

36、结构特征和尺度、段重量的控制范围、板长规格的控制、总段装配和大分段装配的范围、上层建筑整体吊装的重量估算、总段装配中的预舾装范围和预舾装率、建造场地的分配和面积的估算、船台建造的方法和定位分段的确定、舷舵段吊装周期的核算和日期的平衡等内容。（2）质量管理：建造船舶的质量验收应认可的建造精度标准；船、机、电和涂装专业中，特殊技术项目中的质量管理要求；新开发产品建造中容易产生的重大质量事故的预防和管理措施。（3）成本管理：确定新建造船舶和同类产品成本相比的降低系数，作为成本管理的总目标；降低产品的直接成本，即材料和工时的消耗上所应该采取的对策和具体措施；降低辅助材料和辅助工时的对策合技术措施，包括

37、建造方法和新工艺的应用；改善管理、降低间接费用的对策和措施。（4）与船主的关系和策略。（5）建造船舶总工时的估算和各专业施工部门的分配。（6）建造船舶的主要建造计划表。4.部门方针（1）造船生产管理：管理工作的变动范围，如舾装作业采用托盘管理技术，建立集中配套舾装件的中心，减速舾装零件和半成品的流程合理化；重大新工艺新技术在实施过程中进行跟踪管理的要求；重要专用工艺装备项目的制造和管理要求。（2）设计工作：初步设计和详细设计过程中，为改善管理，提高建造经济效益的工作要点，如图面表达法、重大施工技术难题等；重大工艺设计项目，如上层建筑整体吊装和超大型单元的施工方法和出图要求；新增加的专用工艺装备

38、和专用脚手架的设计出图项目及工作要点；未达到建造方针所制定的目标，在管理、施工工艺、质量上的重大事项，对设计的出图方式，特别是生产设计的要求，必须明确的写入建造方针书之中；提出原材料、设备、大型铸锻件在订货供应上的特殊要求。（3）施工部门（各专业车间）：建造新船时，在技术上出现的设备能力不足所做的准备工作，例如船体结构采用3m宽板台，加工车间的起吊工具、运输设备的配置和改善、高效率焊接技术应用时的辅助性工艺装备和人员的培训，新工艺新技术引进项目的试验认可工作要求，重大安全作业方案的提出。（4）质量保证：原材料质量的维护和保养措施及注意要点，新工艺、新技术实施中的质量工作要求，如特殊涂装技术的保

39、证等。第二部分内容：1、绘制必要的附图、附表建造方针书应该绘制必要的附图、附表，使设计和各管理部分详细的领会总的建造原则、方法和程序。附图图目包括：分段划分详细和分段主尺度明细表，船台、船坞和码头的配置图，总段装配场地的配置图，典型总段装配及大分段装配要领图，船台吊装网络图，总布置和舯剖面简图，舾装区域划分图等。2、综合协调建造方针书从系统工程的原理出发，对新建造的船舶在管理程序上，从整体与定量方面进行综合协调和科学组合，从而使建造工作进行真正的前期计划管理。再发给各职能部门和领导层后，作为开展生产设计的技术准备工作和各种计划编制的依据。至此，建造方针书己将承建船舶的建造方法、技术措施、生产准

40、备、日程、场地等因素经过统筹后作出安排，并将厂部的决心通过各部门的要求加以衔接，使产品能按照方针书所确定的目标逐步实现。2.3 船体施工要领书建造方针书完成后，应该编制各主要专业部分的施工要领，将建造方针书中提出的各项具体内容在生产设计、施工管理的方法上加以具体落实，也就是在各阶段以及各分阶段从技术上指明作业的顺序、方式、日程、特殊的施工注意点和技术要求，作为指导生产设计和施工管理的技术文件。在编制施工要领时必须注意与建造方针书的基本精神或有关规定保持一致，对于每一项产品要编写那些施工要领以及编写的深度和广度主要取决于实际需要。一般来说，如果设计施工均已形成习惯，或有标准的通用工艺则可以不写或

41、少写某些内容，而基本的施工要点则必须叙述清楚。船舶施工要领主要有船体施工要领、机装施工要领、船装施工要领、电装施工要领和专题施工要领。本文主要介绍船体施工要领。船体施工要领的主要内容如下：1、分段划分和船台吊装要领船舶建造方针书中已对分段的划分做出了总的安排，但对分段接缝处的细节还未最后确定。当详细设计处于后半阶段时，必须对分段划分的细节提出要求。它包括接缝的具体尺寸（如距某肋骨或甲板的准确尺寸是多少）、零件分割的形式及安装方法（如某零件带在相邻分段的哪一只上，是安装、贴装、还是散装）、分段对接交错的尺寸及节点形式以及和栖装作业的协调。对船台吊装中的关键部位的安全、质量提出要求，例如机舱口是否

42、满足主机进舱尺寸要求，那些分段应在主机吊装后上船台合拢，那些部位在合拢时的精度要求较高及注意的地方等。2、理论线、基准线和定位肋骨检验线理论线的位置一般由设计部门决定，仅在有特殊要求时才在施工要领中加以说明。基准线只要是水平基准线，作为船台吊装的基准。定位肋骨检验线用于分段建造时检验分段长度方向的位置及误差，它一般取分段中间位置的肋骨线作为检验线。但当船体结构为纵骨架式时，则应取分段中间位置临近的大肋骨所在肋位作为定位肋骨检验线。3、施工余量和补偿量目前，分段建造法按有无余量可分为三种：一是有余量上船台，即分段上船台大合拢时分段的接缝处都有装配余量，某些接缝无余量，按吊装的顺序、方法而定；二是

43、无余量上船台，即零件加工、部件加工、分段建造时都放有装配余量，分段建造完成后用测量工具按理论尺寸将分段准确画线，然后按理论线切割之后再吊上船台；三是实施精度管理，即从零件加工、部件加工、分段建造全部实施精度管理，按理论尺寸加放补偿量进行施工，建造好的分段一般不需要再画线，装配后就可以上船台合拢，且船台合拢也不需画线切割。分段余量的位置与板厚、结构形式、吊装程序有关。当有厚薄板时，一般余量应置于薄板所在分段；按吊装程序余量应该设置于后吊分段的接缝处。余量的大小与船厂的加工设备精度、施工工艺、操作技术水平有关。补偿量主要是补偿分段建造时焊接的收缩量。目前，收缩量的大小还没有确定的计算公式，只能根据

44、实际积累的数据和经验而定。4、船台反变形值和船台定位马板的配置要点为了保证船舶底部基线的误差控制在要求之内，船台的基线定位时需加放反变形值。一般船舶的尾部（尾机型船机舱及以后部分）、首部分别以船舶总长的1/1000反变形值定基线，实际施工时，每一只分段吊上船台定位前应复查基线型值，根据实际情况作调整。定位马板适用于一些特殊的分段，即分段上船台之后需要临时用马板位的。例如横舱壁单独先与底部合拢时就需要事先安装好定位马板。5、纵骨嵌装结构的范围和施工方法在现代造船中，纵骨的安装采用嵌插式工艺是一种较先进的分段建造方法。在施工要领中要明确实施的范围、施工的方法及所需的工艺设备。6、线性外板预拼装、贴

45、装的范围所谓预拼装就是先将小规格的钢板预先拼装成大尺寸的钢板，但必须控制在机械加工的生产能力之内，然后进行加工，如刨边、弯曲、校正等。在分段建造过程中，将其贴装到分段构架上进行装配和焊接。由于线性外板，当对大尺寸的板材进行加工时具有一定的难度，故必须规定其使用的范围。7、分段建造法和胎架配置形式船体施工要领的主要内容就是分段建造的方法，它要对全船所有分段进行分类详细叙述。具体包括以下几点：（1）建造方式先是分段建造基准面的确定，是以外板、内底板、纵壁，还是以甲板为基面建造应根据具体情况决定。总的原则是胎架形式要简单，施工方便，分段翻身次数要少；其次是分段建造方式的确定，例如双层底结构是否采用框

46、架法建造、正造还是反造、相邻分段是单只建造还是组合建造等。（2）胎架形式根据建造方法可以确定胎架的形式。胎架形式有平面胎架、曲面胎架（包括斜切胎架）、活络胎架。活络胎架是正在推广应用的一种先进的分段建造胎架形式，它适用各种类型的分段建造方式，达到了通用化的要求。（3）焊装程序必须对分段的焊装程序作出选择，综合平衡船体、舾装、涂装作业之间的关系。例如某双层底分段的装焊顺序为：内底板铺板框架及构架装焊管子及其他胭装件预胭装外板安装翻身焊接涂装。 （4）质量保证要领 必须对分段建造过程中中的控制的部位提出质量保证的要求。例如焊接变形的控制、甲板抛势的控制、焊接空间的保证、胎架设计注意事项等。 （5）

47、施工要领 对生产设计和施工中的注意事项给予提醒，如主要新工艺、新技术的采用、栖装件预栖装的要求、施工中安全措施的落实、施工中工艺孔的要求及部位、某零件散装的范围及方式、特殊要求的吊环设置、分段接缝处结构细节处理等。 8、总段装配和大型分段装配要领 要缩短整个造船周期或船台周期，采用总段或更大分段（如上层建筑整体吊装）装配是一个行之有效的工艺方法。它可以大大减少船台的吊装次数，使船台的装配、电装、涂装、艇装的工作量大幅度下降，因而施工要领要根据建造方针书规定的总段和大分段的数量及范围提出其装配要领。 9、特殊（高效）焊接范围 施工要领中还应该写入高效焊接（如单面焊双面成型工艺、垂直自动焊等）的范

48、围。具体指明那个工艺阶段、什么部位、采用什么形式的高校焊、估算焊缝长度的数量（主要为准备焊接材料而用）等。 10、典型结构施工要领图 即在舷服部、机舱、货舱、外板、舱壁的典型视图上，标出分段划分的典型结构及注意事项。2.4 船舶生产设计编码系统2.4.1 生产设计编码的基本概念编码是一种按一定规则组合起来，代表事物名称、属性、特征、状态等的符号和代码。也就是说，编码的过程就是按不同的目的要求，通过科学的分析和分类方法，以数字和符号标记的形式对工作对象的有关特征进行描述和标识的过程。编码不仅是生产设计的重要基础，而且是造船企业管理的一项重要工作，是提高企业经营、生产和管理极为重要的环节。 二、编

49、码的分类 用于零件和栖装件的分类，有两种基本的编码形式：分级式编码和数字定义式编码。也有采用两者相结合的方法。在数字式编码中，一定的数字总是表示一定的特征，因此易于阅读。在分级式编码中，每一位数字包含的信息均取决于前一数字，其分类号是依次阅读一组编码而得出。在要求相同的情况下，这种编码比数字定义式编码短。然而，从分类观点看，不管采用何种编码形式，零件或栖装件的分类有以下四种基本方式： 1、按形状分类 编码时，首先说明零件或栖装件的外形、尺寸和比例，然后表示某些形状特征。这种分类方式最适用于类似设计的检索。但用于生产分组时，需要附加资料，因为零件的形状仅部分地包含有工艺信息。 2、按功能分类 有

50、些编码系统是按零件的功能或名称进行分类，如机装类、外装类、内装类、电装类等一般适用于零件己进行了标准化，并经过全面综合的情况。 3、按工序和工艺装备分类 这种分类方式以实现生产方法和工艺流程的合理化作为目的，它不适宜作为零件的辨别号，因为它所记录的细节不是零件的永久特征，而是随零件的要求和生产工艺的变化而变化的非永久性特征。 4、按性质分类这种分类将编号分为成本管理、生产管理、设计管理等几类。不同性质的编码具有不同的用途，以实现不同的目的。成本管理类是对产品进行成本核算、成本控制、产品报价的编码，生产管理类是简化产流程、提高生产效率的编码，设计管理类则是提高设计标准化程度、设计效率、减少设计人

51、员繁杂劳动的编码。 当然，也可把以上四种分类方式结合起来，以某一种为主来进行分类。 三、编码的作用编码的作用主要体现在以下几个方面： 1、用字母和数字形式组成简单的编码，代表用文字表达的名称、工艺和管理信息，能简化图面，提高设计效率，利于施工现场的阅读和查找。 2、利用编码系统从技术上直接指导生产，可简化或代替以往的装配程序和操作规程等工艺文件。 3、利用编码系统可代替以往的零件配套表和部件配套表，直接组织生产配套工作。 4、编码可供计算机阅读，为进一步开发计算机辅助生产设计提供了有利条件。2.4.2 制定生产设计编码系统的原则 建立生产设计编码系统是生产设计中的重要技术准备工作。它是简化图面

52、、传递船体结构等有关信息的专用语言。这种编码系统的质量将直接影响到生产设计的顺利实施。建立生产设计编码系统应该遵循以下基本原则： 1、编码应能清晰地表示所要表达技术内容的全部意义。 编码是用来代替文字叙述的，因此它必须表达出文字所要说明的全部意义。如对于船体结构零件编码系统而言，一般它应表达一下两方面的内容： （1）识别船体结构的名称、部位以及特点等。 具体内容有： 船体结构名称；该结构在船上的位置；是否是对称件；是否是标准件。 （2）识别船体结构的施工路线。 在实际生产中，船体零件从加工到装焊成船体，它所经过的工序是多种多样的。例如：有的要经过边缘加工、成形加工、分段装焊至船台装焊；有的则经

53、过边缘加工、部分装焊、分段装焊和总段装焊，再送往船台装焊；有的甚至只经过零件加工就直接送船台装焊。为此，零件编码应能识别船体零件在生产过程中经过哪些工序，能识别从哪道工序接受制成品，完成施工后送往哪道工序的哪个工位。 2、编码应该简明清晰，便于记忆和使用。 编码系统的生命力，除了它所表达的内容能否满足生产需要外，还取决于它是否便于记忆和使用。因此，编码的组成应满足以下要求： （1）编码的组成应尽量简短，冗长的编码，不仅难于记忆，还容易引起识别错误，造成误操作； （2）组合编码的代号选择，应与要表达的文字有一定的联系，以增强编码的直观性，提高记忆分辨率； （3）组合编码的代号选择，应从造船职工队

54、伍的文化素质出发，选用他们最熟悉的代号来组成编码； （4）对编码中表示不同意义的代号，用简单直观的分隔符号将他们分隔开，形成一种固定的格式，以便记忆和辨认。 3、编码组合形式应清楚且不重复，以免混淆。 在采用字母和数字组合编码时，若采用文字的头一个字母作代号，则整个系统应尽可能统一用文字的头一个字母作代号；若是用两个字母代号表示船体结构名称，用数字表示同类结构序号时，则整个系统应尽量采用同一格式，以使编码清楚，容易识别。 必须指出，千万不能用同一个代号组合表示两种不同的内容。例如，一个代号组合“SD”，既用来表示舷侧分段，又用来表示甲板分段，这是绝对不允许的。因为这样做必然会引起识别判断错误，

55、造成施工和管理上的混乱。 4、编码应与工作图表中的其他标注和记载格式配套组成有机的整体，避免重复表示同一项内容。 船体结构零件编码系统，只是船体生产设计工作图表中表示方法的组成部分。仅靠编码是不可能表示工作图表中需要记载的全部内容的，必须把他和其他记载格式（如标题栏、施工要求等）综合起来统筹考虑，进行合理加工，以避免记载内容上的重复。 2.4.3 船体生产设计编码系统 一般来说，生产设计编码系统由船体生产设计编码系统和栖装编码系统两大部分组成。其中，船体生产编码系统又可分为三部分，即船体结构零件编码系统、图纸编码系统及样板编码系统。船体结构零件编码系统说明每个零件的编码及工艺过程，图纸编码系统

56、说明生产设计图纸的分类编码方法，而样板编码系统则是船体建造中所需的各类样板的编码方法。 目前，国内己经推行生产设计的船厂，采用不同类型的编码系统。其主要区别在于组成编码的符号及数字所取得还以不同，表示的方式也不一样，所以造成各厂之间的编码互不相识，互不通用，必须经过说明、翻译才能了角军其编码的全部内容。2.5 本章小结本上主要介绍了生产设计前的装备工作，并重点介绍了技术准备工作即原则工艺说明书、建造方针书、施工要领和船舶生产编码系统。上述各项内容的全面描述成为论文后续工作的重要基础准备。第3章 分段三维建模3.1 CATIA简介随着科学技术的发展，船级社对于船舶检验标准、船东对于船舶设备各方面

57、的要求都日益提高，以及目前国际造船业的竞争激烈，使得国内造船企业在船舶质量、成本、周期等方面面临着更多的挑战。这些挑战使得造船企业必须在造船经营、管理、技术设计、生产建造等方面做出卓越的工作，才能获取效益4。船舶三维设计软件应运而生，它能逼真精确地模拟船舶的真实布局，贯穿了从详细设计到生产设计的整个过程，并可预先发现并解决存在的问题，从而缩短设计周期和建造周期，提高效益，成为企业提高竞争力的有力砝码，备受用户重视，因此在造船业的应用越来越广泛。目前，应用于船舶设计的软件有瑞典KCS（Kockums Computer System AB）公司设计开发的Tribon系统，NAPA公司开发的FORA

58、N软件， PTC公司开发的CADDS5i软件，以及法国Dassault System公司研发的CAD/CAE/CAM一体化软件CATIA。其中CATIAV5的应用最为广泛5。CATIA是法国DassaultSys-tem公司的CAD/CAE/CAM一体化软件， Dassault System 成立于1981年，CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写。居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业，其集成解决方案广泛用于产品设计与工业制造领域

59、6。作为世界领先的CAD/CAM软件，CATIA在过去的二十多年中一直保持着先进的业绩，并继续保持其强劲的发展趋势。CATIA在汽车、航空、航天领域的统治地位不断巩固的同时，也大量地进入摩托车、几车、通用机械、家电等其他行业。国际一些著名的公司，如空中客车、波音等飞机制造公司，宝马、克莱斯勒等汽车制造公司都将CATIA作为他们的主流软件。国内十多家大的飞机研究所和飞机制造厂选用了CATIA。如一汽集团、二汽集团、上海大众集团等十多家汽车制造厂也都选用CATIA作为新车型的开发平台。CATIA如今其在CAD/CAE/CAM 以及PDM 领域内的领导地位，已得到世界范围内的承认7。 CATIA V

60、5版本具有：1、重新构造的新一代体系结构 为确保CATIA产品系列的发展，CATIA V5新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。 2、支持不同应用层次的可扩充性 CATIA V5对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。 3、与NT和UNIX硬件平台的独立性 CATIA V5是在Windows NT平台和UNIX平台上开发完成的，并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、

61、操作环境和应用支持。CATIA V5在Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而UNIX平台上NT风格的用户界面，可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作。 4、专用知识的捕捉和重复使用 CATIA V5结合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。 5、给现存客户平稳升级 CATIA V4和V5具有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的CATIA V4用户，V5能引领他们迈向NT世界。对于新的CATIA V5客户，可充分利用CATIA V4成熟

62、的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境8。3.2 CATIA软件的应用船舶行业是集综合性、复杂性、单一性、特例性于一体的制造业。CATIA将实现某一领域功能所用到的命令菜单集成到一个单一的工作界面，形成一个独立的模块，该软件系统能满足船厂技术部门的详细设计与生产设计中各个专业的需求。其模块众多，船舶行业的解决方案可概括为图3.1 船舶行业模块解决方案船体设计（SFD， SDD，GDR）：船体结构、船壳曲面与船体力学分析；船体施工图的制作。管系设计（PID，PIP）：根据管系二维原理图（PID）设计并驱动三维船舶设备放置、管路布局和部件定位；风管设计（HVD，HVA）：参数化风管管路设计与三维布置；电气（电缆）设计（ELD，ECR）：电气原理图设计、电缆托架布置与电缆放样；舱室、基座与设备设计（EQT， ESS等）：定义舱室，进行各类基座与设备布置