王建明，陳良方，陳海華，施志強(qiáng)

(1.上海江南長興造船有限責(zé)任公司，上海 201913; 2.江蘇陽明船舶裝備制造技術(shù)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)在船舶建造中的應(yīng)用

王建明1，陳良方1，陳海華1，施志強(qiáng)2

(1.上海江南長興造船有限責(zé)任公司，上海 201913; 2.江蘇陽明船舶裝備制造技術(shù)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

船舶合攏管的制造一直是船舶制造的瓶頸之一。針對傳統(tǒng)制造方法材料和動力能源的消耗大，精度差易等返工問題，研制了合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)。該制造系統(tǒng)基于設(shè)計規(guī)劃和工藝知識庫的合攏管測量系統(tǒng)軟件及智能化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)了合攏管不同空間位置的精確測量、定位、擬合設(shè)計和再現(xiàn)制作。實(shí)際應(yīng)用證明，該系統(tǒng)制作質(zhì)量高，能提高船舶管系生產(chǎn)效率。

合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)；合攏管；散貨船

0 引言

當(dāng)前的綠色技術(shù)制造理念是:第一，資源消耗要低于資源再生；第二，使用綠色的可再生資源；第三，環(huán)境友好，無污染和可持續(xù)。造船產(chǎn)業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，卻是一個高資源消耗的產(chǎn)業(yè)，在為社會創(chuàng)造財富的同時，也在大量消耗資源和環(huán)境污染，因此，綠色造船理念應(yīng)該貫穿于船舶建造的每個環(huán)節(jié)。

由于中國造船業(yè)還處于依靠勞動力的時代，很多人都在關(guān)注更大的項(xiàng)目，很少有人關(guān)注合攏管制作。傳統(tǒng)的合攏管制造方法存在材料、動力能源消耗大，質(zhì)量差等問題，一直是船舶制造的瓶頸之一，因此有必要研制一種新型的合攏設(shè)計制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)是解決數(shù)字化、智能化精益造船的關(guān)鍵技術(shù)之一，節(jié)能降耗、降本增效、綠色環(huán)保，可解決傳統(tǒng)制作方法存在的各種弊端，實(shí)現(xiàn)了外場工作內(nèi)場制作，后道工序前道制作，手工放樣自動化制作。

1 傳統(tǒng)合攏管制作方法的劣勢

傳統(tǒng)合攏管制作方法主要依靠人工進(jìn)行取樣、計算和制作。

(1)現(xiàn)場靠模取樣，如圖1所示，需要用角鋼將現(xiàn)場的法蘭的空間位置靠模下來。首先將法蘭、角鋼、焊槍等物資運(yùn)送到指定位置，然后進(jìn)行安裝焊接，最后要拆卸運(yùn)送到內(nèi)場。現(xiàn)場靠模取樣帶來了物資運(yùn)輸、勞動力浪費(fèi)和安全問題。

(2)現(xiàn)場取樣結(jié)束以后要在內(nèi)場進(jìn)行人工計算和制作，如圖2所示。由于現(xiàn)場人工計算不準(zhǔn)確就會造成一定誤差，所以在制作時就可能需要強(qiáng)行安裝，這樣制作出來的合攏管質(zhì)量比較差并且浪費(fèi)大量的人工。

圖1 現(xiàn)場靠模取樣

圖2 現(xiàn)場人工設(shè)計制作

2 合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)簡介

針對傳統(tǒng)合攏管制作系統(tǒng)質(zhì)量差且浪費(fèi)大的問題，研制了合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)。

合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)主要由合攏管測量儀、移動數(shù)據(jù)終端PDA、七軸數(shù)字運(yùn)動控制技術(shù)的合攏管再現(xiàn)機(jī)等硬件組成，并通過自主研發(fā)的基于設(shè)計規(guī)則與工藝知識庫的陽明合攏管測量系統(tǒng)軟件及智能化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)合攏管不同空間位置的精確測量、定位、擬合設(shè)計和再現(xiàn)制作。產(chǎn)品能夠自動生成合攏管的合適路徑，并支持柔性調(diào)整方式和自動輸出合攏管三維成像和二維制作圖。產(chǎn)品具有體積小、重量輕、數(shù)字化、智能化、精度高等特點(diǎn)，相對傳統(tǒng)合攏管現(xiàn)場靠模及放樣，不僅能降低現(xiàn)場施工人員的勞動強(qiáng)度和技能要求，而且能提高合攏管制作質(zhì)量和效率。

合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)由測量儀、測量處理和生產(chǎn)管理軟件及數(shù)控再現(xiàn)機(jī)3部分組成，其工作流程可以分為3步：第1步是合攏管現(xiàn)場測量，如圖3所示；第2步是合攏管設(shè)計，如圖4所示；第3步是合攏管再現(xiàn)制作，如圖5所示。

圖3 合攏管現(xiàn)場測量

圖4 合攏管設(shè)計

圖5 合攏管再現(xiàn)制作

合攏管測量系統(tǒng)軟件是一款與合攏管測量儀器及合攏管再現(xiàn)機(jī)配套使用的軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)可以讀取合攏管測量儀器測量出的法蘭位置參數(shù)，自動根據(jù)選定的標(biāo)準(zhǔn)查找法蘭型號，擬合出彎管參數(shù)，輸出彎管零件圖，并計算出再現(xiàn)機(jī)的控制參數(shù)。目前，該系統(tǒng)支持各種標(biāo)準(zhǔn)的圓法蘭、定型彎頭、彎管、異徑等零件，需要計算合攏管的兩法蘭可以是相同標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格，也可以是不同標(biāo)準(zhǔn)、不同規(guī)格。三維顯示管段形狀，同時二維顯示管子零件圖紙，圖紙中要給出零件表和安裝尺寸圖。軟件標(biāo)準(zhǔn)開放，并且用戶可輸入各種圓法蘭、定型彎頭、彎管、異徑標(biāo)準(zhǔn)，并且用戶可以對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改。

3 合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)優(yōu)勢

根據(jù)現(xiàn)場使用情況，合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)的優(yōu)勢如下：

(1)提高了合攏管設(shè)計制造的精度，實(shí)現(xiàn)合攏管制作的數(shù)字化，符合綠色造船的理念。

(2)降低了工人工作的強(qiáng)度，提高了安全性。傳統(tǒng)合攏管制作時，雙層底合攏管靠模時用的法蘭都需要使用吊車進(jìn)行吊運(yùn)，再由2～3個人進(jìn)行對1個法蘭的安裝，放墊片，塞螺栓，割焊角鋼，成型后再拆卸，最后再由吊車在空閑時吊出，使用鏟車運(yùn)至模塊進(jìn)行等待排隊(duì)制作。期間很容易發(fā)生安全事故，而且1天最多制作3～4根樣板，勞動強(qiáng)度大。在泵艙和雙層底應(yīng)用合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)后，不僅能大大減輕工人的勞動強(qiáng)度，還明顯降低生產(chǎn)成本，減少安全事故，提高5S效果。

(3)減少2次制作帶來的損失問題。每條船底層接2臺海水泵的異徑管都是按預(yù)裝管來制作的，但是每次都需要現(xiàn)場改樣，給施工造成很多麻煩。應(yīng)用合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)將其按合攏管制作，進(jìn)行測量，使其能一次性的完成。這樣省去了2次制作造成的損失，符合公司的降本增效的工作方針。圖6所示的是改樣的合攏管。

圖6 改樣合攏管

(4)關(guān)于節(jié)約成本問題。

采用了合攏管再現(xiàn)機(jī)以后，省去了很多道工序，包括角鋼等耗材的領(lǐng)取、吊裝、靠模、拆卸、運(yùn)輸、打磨等多道工序，節(jié)省了大量的耗材，如角鋼、焊條、砂輪片、能源等。

4 結(jié)語

合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)在船舶建造中使用證明，降低了勞動強(qiáng)度并且制作出來的合攏管質(zhì)量好精度高，得到了一線工人的一致好評。自從使用合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)以來，合攏管的制作周期大大縮短，原來總裝車間門口堆積如山等待制作的合攏管現(xiàn)象已不再有，減少了浪費(fèi)，也加快了生產(chǎn)進(jìn)度。

合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)是按照中國造船企業(yè)的實(shí)際情況、生產(chǎn)流程和工作特點(diǎn)量身定制的先進(jìn)制造技術(shù)裝備，能做到和造船企業(yè)的設(shè)計、加工、安裝等部門的完全無縫連接，具有鮮明的中國船舶特色。本合攏管設(shè)計制造系統(tǒng)可以填補(bǔ)我國合攏管先進(jìn)設(shè)計制造技術(shù)和裝備的空白，總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，對中國造船工業(yè)的管系安裝和生產(chǎn)帶來革命性的變革。本系統(tǒng)滿足船舶制造行業(yè)對管系生產(chǎn)效率和質(zhì)量日益提高的迫切需求，對提升我國船舶制造的國際競爭力，推動我國船舶工業(yè)的發(fā)展起到十分重要的意義。

2014-01-13

王建明(1959-)，男，工程師，主要從事船舶合攏管制作。

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