并行工程在船舶設(shè)計中的應(yīng)用.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 并行工程在船舶設(shè)計中的應(yīng)用 0引言 隨著市場競爭的日益加劇,80年代末期CIM技術(shù)的不斷發(fā)展,并行工程(CE)日漸成為制造工程領(lǐng)域中研究的熱點。就并行工程的基本原理而言,并不是什么新的概念,而是產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的集成,即設(shè)計產(chǎn)品的同時,考慮其下游活動(設(shè)計、制造、試驗、銷售等)。船舶建造是一項工程復(fù)雜的綜合性作業(yè),技術(shù)含量高、勞動強(qiáng)度大,同時船舶產(chǎn)品品種繁多,規(guī)格各異。因此,傳統(tǒng)的船舶建造方法已不能滿足生產(chǎn)和社會競爭的需要,必需用最新的技術(shù)和方法組成新的體系去迎接世界造船業(yè)的挑戰(zhàn)。本文提出的并行工程下的船舶設(shè)計建造系統(tǒng)結(jié)構(gòu),較為詳細(xì)地討論了其實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù),并給出基于DFM/DFA的CAD/CAPP/CAM/CAE集成示例,其目的就是用最新的技術(shù)和方法去組織船舶設(shè)計建造,達(dá)到提高造船質(zhì)量,降低成本,縮短建造周期的目的。1并行工程的特點分析 并行工程是一種系統(tǒng)的集成方法,它采用并行方法處理產(chǎn)品設(shè)計及相關(guān)的工藝過程,要求用管理、工程和經(jīng)營的方法來集成產(chǎn)品的設(shè)計、制造及其它支持過程。并行工程的特點是充分重視用戶的要求,強(qiáng)調(diào)設(shè)計成員合作的重要性及在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下協(xié)同工作。其實質(zhì)是產(chǎn)品和工藝設(shè)計的集成,即產(chǎn)品開發(fā)過程中的各階段工作交叉、并行進(jìn)行,但不是設(shè)計制造同時進(jìn)行,即考慮可生產(chǎn)性、同時也考慮可靠性和可維護(hù)性。實施并行工程有兩種基本方法:基于團(tuán)體和計算機(jī)的方法。本文所討論的問題是在基于計算機(jī)的方法的基礎(chǔ)上展開的,圖1所顯示的是本方法的概念模型1。2并行工程下的船舶設(shè)計建造系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 隨著科技進(jìn)步和造船競爭力的增加,對造船業(yè)而言,提高造船質(zhì)量,縮短造船周期,減少造船成本3并行工程下船舶設(shè)計建造的關(guān)鍵技術(shù) 由前所述,并行工程要求同時進(jìn)行產(chǎn)品及其下游過程設(shè)計,這些下游過程設(shè)計包括可加工性設(shè)計、可靠性和可維護(hù)性設(shè)計、產(chǎn)品美觀性、可裝配性甚至產(chǎn)品報廢可處理設(shè)計等。要同時進(jìn)行這么多設(shè)計,必須集中專業(yè)相異的優(yōu)秀人才協(xié)同工作,必須由擁有最先進(jìn)設(shè)備的單位制造,才能保證一次成功并滿足用戶要求。因此,對于技術(shù)密集型的造船行業(yè),實施并行工程設(shè)計要求先進(jìn)的造船設(shè)備和技術(shù)與之相適應(yīng),這包括管理技術(shù),CAD/CAPP/CAM一體化,PDM,DFM/DFA等。31CAD/CAPP/CAM/CAE一體化 并行工程是現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)中新發(fā)展的系統(tǒng)化方法,與傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)方法不同。它強(qiáng)調(diào)在設(shè)計某產(chǎn)品的同時,設(shè)計加工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、工裝與測量以及質(zhì)量系統(tǒng)。其關(guān)鍵是集成一切資源,促使一切活動盡早開始。CAD/CAPP/CAM/CAE一體化是并行工程下產(chǎn)品開發(fā)的重要使能工具之一,它能提供經(jīng)營決策所需的產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)計劃信息;向管理系統(tǒng)和質(zhì)量系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、工藝過程及檢驗信息;向制造車間提供單元與數(shù)控加工所需要的工藝及加工信息。32產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型 當(dāng)前,在船舶設(shè)計建造中,計算機(jī)CAD/CAM軟件和CNC設(shè)備的應(yīng)用非常普通,為實現(xiàn)設(shè)計制造一體化,數(shù)據(jù)傳遞和交換是很頻繁的,目前艦船產(chǎn)品數(shù)據(jù)仍然是圖樣和文件,缺乏統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。 由于船舶的特殊性,STEP標(biāo)準(zhǔn)中Part 218是專門為船體結(jié)構(gòu)應(yīng)用資源設(shè)置的3。著眼于21世紀(jì),對該應(yīng)用層及產(chǎn)品的數(shù)據(jù)模型研究應(yīng)引起重視。33面向制造的設(shè)計(DFM) 面向制造的設(shè)計DEM(Design for Manufacturing)和面向裝配的設(shè)計DFA(Design for Assembly)是并行工程中的二個重要的概念。文獻(xiàn)4對DFM的概念已作了較為詳細(xì)的描述。它是一種設(shè)計方法,在產(chǎn)品設(shè)計時,不僅考慮功能和性能的要求,而且同時考慮可制造性(可能性、高效性、經(jīng)濟(jì)性),它可以對造船材料、加工技術(shù)、生產(chǎn)過程及設(shè)計階段的成本等之間的關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化。DFM/DFA最佳應(yīng)用時機(jī)在于產(chǎn)品設(shè)計階段。它能夠解決質(zhì)量、功能、生產(chǎn)和效益之間的總體問題目前,造船業(yè)正在應(yīng)用殼舾涂一體化(Integrated Hull Construction、Outfitting and Painting)技術(shù),它是以造船的整體效率為目標(biāo),充分協(xié)調(diào)船體、舾裝和涂裝等不同類型的作業(yè),達(dá)到造船過程的空間分道和時間有序5。船殼及舾裝建造既有零件制造也有裝配。因此,殼舾涂一體化造船方法主是提高船舶建造裝配效益,以降低成本。這與DFM/DFA目標(biāo)一致。目前實現(xiàn)DFM的方法主要還是設(shè)計指導(dǎo)書,專用的計算機(jī)軟件只有報導(dǎo),不能滿足并行工程設(shè)計的要求。34PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 CAD技術(shù)的應(yīng)用,將產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)信息,如不同部門之間都是封閉的,易延誤設(shè)計制造過程的正確傳遞。PDM(Product Data Manegement)技術(shù)是在數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。致力于PDM技術(shù)和相關(guān)計算機(jī)集成技術(shù)研究的CIMdata公司總裁EDMiller在PDM Today一文中給出PDM的定義:“PDM是一門用來管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息(包括零件、配置、文檔、CAD文件、結(jié)構(gòu)、權(quán)限信息等)和所有與產(chǎn)品相關(guān)過程(包括過程定義和管理)的技術(shù)”。4結(jié)論 綜上所述,本文所提出的并行工程下的船舶設(shè)計建造是造船業(yè)的發(fā)展方向,是提高造船質(zhì)量、降低成本、縮短建造周期的有效途徑。基于DFM/DFA的CAD/CAPP/CAM/CAE集成系統(tǒng)6