富威，鄭志軍，龔軍軍，徐蕓潔

哈爾濱工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001

如今的中國(guó)已從昔日的有海無(wú)防，躋身到海上強(qiáng)國(guó)。中國(guó)船舶工業(yè)用了30 多年的時(shí)間，在一窮二白的基礎(chǔ)上，建立了比較完整的船舶工業(yè)體系，又用了20 多年的時(shí)間，發(fā)展成為世界第三造船大國(guó)，2010 年以后，中國(guó)的造船總量開(kāi)始超過(guò)韓國(guó)，成為世界第一造船大國(guó)。但是造船大國(guó)與造船強(qiáng)國(guó)之間仍然存在一定的差距，中國(guó)若要成為造船強(qiáng)國(guó)，就必須在船舶的設(shè)計(jì)與制造階段突破傳統(tǒng)的造船方式，學(xué)習(xí)先進(jìn)的造船技術(shù)，提高造船質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短制造周期。與其他應(yīng)用數(shù)字化程度較高的制造行業(yè)相比，船舶行業(yè)仍然具有較高的勞動(dòng)密集型特點(diǎn)。若要完整地制造出一艘輪船，所涉及到的構(gòu)件數(shù)量應(yīng)在千萬(wàn)級(jí)別以上，船體分段的大部分裝配工作，都是通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的裝配人員完成[1]。

據(jù)調(diào)研顯示，日韓等國(guó)家在船舶產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)安排30%左右的人力從事與船體裝配有關(guān)的工作；船體裝配所需要的工時(shí)占船舶制造過(guò)程總工時(shí)的50%左右，裝配成本占生產(chǎn)成本的40%左右。由此可見(jiàn)，船體分段的裝配過(guò)程在船舶制造過(guò)程中占據(jù)著十分重要的環(huán)節(jié)，船體分段裝配過(guò)程的改進(jìn)和完善對(duì)于提高造船質(zhì)量、縮短制造周期、降低生產(chǎn)成本具有重大的意義。

目前，我國(guó)造船廠(chǎng)針對(duì)船體分段制造過(guò)程所使用的設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)方法仍然比較落后，主要是通過(guò)設(shè)計(jì)人員根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)船體分段的制造過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于船體分段在制造過(guò)程中，涉及到的構(gòu)件數(shù)量十分龐大、裝配過(guò)程非常復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員僅憑自己的工作經(jīng)驗(yàn)和所學(xué)知識(shí)，很難在船體分段的設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確把握裝配序列的可行性、施工過(guò)程的復(fù)雜性和施工空間的開(kāi)闊性等影響生產(chǎn)進(jìn)度的因素，從而使很多潛在的問(wèn)題不能在設(shè)計(jì)階段顯現(xiàn)出來(lái)，只能在真實(shí)的制造過(guò)程中暴露出來(lái)，導(dǎo)致制造成本和制造時(shí)間具有不確定性[2-3]。在國(guó)外Murali 等[4]通過(guò)分析產(chǎn)品中各個(gè)零部件之間的約束方向，提出了基于約束分析理論的裝配序列規(guī)劃方法，該方法能夠求出產(chǎn)品中各個(gè)零部件的裝配優(yōu)先關(guān)系，從而生成裝配序列；Deepak 等[5]通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的層次關(guān)系圖進(jìn)行研究，提出了運(yùn)用軟件計(jì)算的方法，解決了產(chǎn)品的裝配序列規(guī)劃問(wèn)題；Kumar 等[6]在對(duì)多模型裝配系統(tǒng)進(jìn)行研究時(shí)，將可行的裝配序列進(jìn)行了重構(gòu)，使用戶(hù)能夠指出干涉零件子集，從而設(shè)計(jì)出多模型重構(gòu)裝配系統(tǒng)，便于產(chǎn)品生成可行的裝配序列。

國(guó)外對(duì)于虛擬裝配技術(shù)的裝配路徑規(guī)劃問(wèn)題研究較早，如Soran 等[7]通過(guò)研究零部件拆卸方向時(shí)的角度，確定出產(chǎn)品零部件的裝配路徑；Ghandi 等[8]通過(guò)對(duì)零部件的拆卸類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)研究，得出了根據(jù)拆卸類(lèi)型生成的優(yōu)化拆卸路徑；Pan 等[9]提出的位姿空間法，實(shí)際上就是用空間中的一個(gè)點(diǎn)來(lái)代替運(yùn)動(dòng)部件的位姿，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)碰撞的路徑規(guī)劃；Wei 等[10]提出的復(fù)雜環(huán)境下裝配路徑的輔助方法，能夠得出零部件在簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)中的平移運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃；Samir 等[11]通過(guò)提出虛擬現(xiàn)實(shí)的近似捕捉概念，研發(fā)出了一種虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)，當(dāng)產(chǎn)品模型在該系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行裝配時(shí)，零部件在靠近預(yù)設(shè)位置時(shí)，能夠通過(guò)交互操作自動(dòng)完成裝配；Han 等[12]通過(guò)采用虛擬原型技術(shù)，設(shè)計(jì)出的虛擬原型飛機(jī)，包括了三百多萬(wàn)個(gè)基本的零部件，使設(shè)計(jì)人員和施工人員能夠在該場(chǎng)景中自由穿行，查看任意零部件的裝配路徑及裝配信息。

為了解決制造過(guò)程中所暴露的問(wèn)題，施工人員不得不對(duì)問(wèn)題產(chǎn)品進(jìn)行返工處理，這樣不僅會(huì)增加生產(chǎn)成本、降低工作效率，甚至?xí)绊懘w分段的整體質(zhì)量。

1 船體分段的虛擬裝配流程

虛擬裝配過(guò)程主要是對(duì)裝配過(guò)程中的每一步操作進(jìn)行細(xì)化和分析，從而明確裝配方案。將裝配方案導(dǎo)入到虛擬環(huán)境內(nèi)，模擬裝配過(guò)程中所涉及到的零部件、裝配工具和施工人員的運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)零部件的裝配序列進(jìn)行規(guī)劃，并對(duì)各個(gè)零部件之間或者零部件與裝配工具之間是否存在干涉現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)，從而評(píng)估裝配方案的可行性。

虛擬裝配是通過(guò)對(duì)裝配過(guò)程中的每一步操作進(jìn)行分析與驗(yàn)證，從而對(duì)裝配方案的可行性進(jìn)行評(píng)估的過(guò)程。本文主要是基于DELMIA 仿真軟件對(duì)虛擬裝配技術(shù)進(jìn)行研究的，船體分段的虛擬裝配流程如圖1 所示。

圖1 船體分段的虛擬裝配流程

1)創(chuàng)建裝配模型

本文所研究的船體分段模型是使用CATIA三維設(shè)計(jì)軟件建立的。在船體分段的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員會(huì)根據(jù)船體分段的特點(diǎn)進(jìn)行待裝配構(gòu)件的建模，完成建模后，將其裝配成船體分段模型，完成船體分段的三維模型建立[13]。

2)創(chuàng)建虛擬裝配環(huán)境

創(chuàng)建虛擬裝配環(huán)境的前提是要先完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝配資源三維模型庫(kù)的構(gòu)建。現(xiàn)場(chǎng)裝配資源的三維模型庫(kù)主要包括廠(chǎng)房模型、產(chǎn)線(xiàn)模型、設(shè)備模型和夾具模型等。通過(guò)對(duì)船體分段三維模型和現(xiàn)場(chǎng)裝配資源三維模型庫(kù)的建立，可以在DELMIA仿真軟件中將其導(dǎo)入，并創(chuàng)建出虛擬裝配環(huán)境。

3)裝配工藝規(guī)劃

船體分段的裝配工藝規(guī)劃是虛擬裝配過(guò)程中重要的部分之一，其任務(wù)主要是制定合理的船體分段裝配流程。主要研究?jī)?nèi)容包括劃分裝配單元、確定裝配序列、創(chuàng)建裝配動(dòng)作、確定焊接形式和確定約束關(guān)系等。

4)人機(jī)工程分析

目前船體分段的裝配過(guò)程仍以手工裝配為主，因此應(yīng)考慮到裝配過(guò)程的可達(dá)性、可視性和舒適性等因素對(duì)施工人員的影響。

5)裝配工藝分析

船體分段在進(jìn)行虛擬裝配仿真的過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)裝配工藝分析找出裝配過(guò)程中存在的缺陷，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修改，保證裝配方案的可行性。常用的分析方法有干涉檢測(cè)、約束分析和自由度分析等。

通過(guò)在DELMIA 仿真軟件中對(duì)船體分段的裝配過(guò)程進(jìn)行虛擬裝配分析，可以在船體分段進(jìn)行真實(shí)裝配前發(fā)現(xiàn)裝配方案的漏洞，從而減少了因設(shè)計(jì)不合理等因素導(dǎo)致的返工現(xiàn)象，使裝配效率顯著提高。

2 現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)內(nèi)容

分段裝配圖紙是在滿(mǎn)足船東設(shè)計(jì)要求和船廠(chǎng)生產(chǎn)水平的前提下，設(shè)計(jì)出來(lái)的指導(dǎo)性工藝文件，其主要作用是指導(dǎo)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的施工人員完成裝配任務(wù)。通過(guò)對(duì)船體分段生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)這種傳統(tǒng)的分段裝配圖紙已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工人員的需求，主要體現(xiàn)在以下幾方面:

1)傳統(tǒng)的分段裝配圖紙只能對(duì)構(gòu)件的主要尺寸進(jìn)行標(biāo)注，現(xiàn)場(chǎng)施工人員無(wú)法得知其他的尺寸信息，只能根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜測(cè)或者與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通獲得，使裝配工作的準(zhǔn)確性和裝配效率明顯降低；

2)傳統(tǒng)的分段裝配圖紙不能夠清晰地表達(dá)出具體的裝配過(guò)程要求，只能表達(dá)出裝配結(jié)果的要求，對(duì)施工人員的指導(dǎo)性作用差；

3)傳統(tǒng)的分段裝配圖紙所表達(dá)的裝配信息比較混亂，直接表達(dá)出了整個(gè)分段的裝配信息，沒(méi)有按照具體的工位進(jìn)行分類(lèi)；

4)傳統(tǒng)的分段裝配圖紙?jiān)谶M(jìn)行修改時(shí)，會(huì)涉及到修改周期長(zhǎng)、工作量大等問(wèn)題，不便于操作。

針對(duì)上述不足，本文提出了基于虛擬裝配技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)，將設(shè)計(jì)部門(mén)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的信息進(jìn)行無(wú)縫連接，使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)能夠共享三維設(shè)計(jì)成果，指導(dǎo)施工人員完成生產(chǎn)工作。

現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)采用二維圖紙、文字信息和虛擬動(dòng)畫(huà)3 種不同的信息形式對(duì)船體分段的制造過(guò)程進(jìn)行表述，并指導(dǎo)生產(chǎn)工作。其中二維圖紙主要表達(dá)構(gòu)件尺寸、裝配關(guān)系和連接形式等信息；文字信息主要對(duì)工藝信息進(jìn)行闡述說(shuō)明，并對(duì)裝配過(guò)程進(jìn)行輔助說(shuō)明；虛擬動(dòng)畫(huà)主要為施工人員展示船體分段的制造過(guò)程、所需設(shè)備和操作方式等信息，指導(dǎo)具體的操作步驟。

本文所提出的現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的內(nèi)容如圖2所示，其中主要包括系統(tǒng)的登錄界面和系統(tǒng)的主界面2 個(gè)部分。系統(tǒng)的登錄界面應(yīng)具有限制訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限的作用，登錄現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)時(shí)需要出示賬號(hào)和密碼，賬號(hào)和密碼只有生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的施工人員才能擁有，其他人員無(wú)法登錄現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)進(jìn)行操作。系統(tǒng)的主界面主要包括船體分段的基本信息、導(dǎo)航瀏覽窗口和模型圖紙等內(nèi)容。導(dǎo)航瀏覽窗口內(nèi)主要包括生產(chǎn)設(shè)計(jì)信息、構(gòu)件詳細(xì)信息和裝配工藝信息3 個(gè)部分，點(diǎn)擊相應(yīng)的名稱(chēng)即可進(jìn)入相應(yīng)的界面內(nèi)部。其中生產(chǎn)設(shè)計(jì)信息界面內(nèi)主要包括船體分段的裝配圖紙、制造過(guò)程的虛擬動(dòng)畫(huà)和典型工位的示范應(yīng)用，典型工位的示范應(yīng)用指的是組立加工工位、拼板焊接工位、底板焊接工位、底板檢測(cè)工位、對(duì)口焊接工位和分段吊裝工位等過(guò)程的工藝信息、裝配圖紙和虛擬動(dòng)畫(huà)，可以為施工人員展示具體的裝配序列、裝配路徑和施工方式，使施工人員全面地了解制造任務(wù)，減少操作失誤，提高生產(chǎn)效率。構(gòu)件詳細(xì)信息界面內(nèi)可以根據(jù)船體分段的分解視圖，在導(dǎo)航瀏覽窗口內(nèi)進(jìn)行查看相應(yīng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)圖紙及輔助說(shuō)明文字等信息。裝配工藝信息界面內(nèi)可以查看船體分段的裝配序列和各個(gè)構(gòu)件在制造過(guò)程中的基本參數(shù)，并且還可以對(duì)這些基本參數(shù)進(jìn)行修改和保存。施工人員能夠在這種現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)內(nèi)快速查看裝配信息，提高工作效率。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)內(nèi)容

3 現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)能夠?qū)?fù)雜的船體分段制造過(guò)程清晰直觀(guān)地展示出來(lái)，指導(dǎo)施工人員進(jìn)行制造工作?，F(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)包含很多船體分段的制造信息，如分段構(gòu)件的設(shè)計(jì)圖紙、裝配過(guò)程的構(gòu)件順序、制造過(guò)程的工藝信息、吊裝過(guò)程的基本信息和虛擬動(dòng)畫(huà)等?，F(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)是連接設(shè)計(jì)人員與施工人員之間的重要工具，也是向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)傳遞信息的重要路徑?，F(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)與傳統(tǒng)的施工圖紙相比，具有如下特點(diǎn):

1)現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)是采用文字說(shuō)明和虛擬動(dòng)畫(huà)相結(jié)合的方式，對(duì)裝配工藝信息進(jìn)行描述，能夠使施工人員更直觀(guān)、更易懂地了解制造過(guò)程，不會(huì)與設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思想產(chǎn)生偏差；

2)現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)對(duì)典型的工位添加了裝配資源列表和示范應(yīng)用案例，向施工人員更直觀(guān)地展示了制造過(guò)程中所用到的裝配資源；

3)現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)是采用編制程序的方式提取裝配信息，減少了重復(fù)輸入的過(guò)程，提高了工作效率；

4)現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)?，更新速度比傳統(tǒng)方式快，減少了因信息更新不及時(shí)產(chǎn)生的裝配錯(cuò)誤情況。

4 現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

4.1 系統(tǒng)的編制流程

現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的編制流程如圖3 所示，首先應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的初始界面進(jìn)行創(chuàng)建，初始界面主要采用HTML 語(yǔ)言進(jìn)行編制。本文所研究的虛擬裝配技術(shù)是在DELMIA 仿真軟件內(nèi)進(jìn)行的，所以應(yīng)在DELMIA 仿真軟件內(nèi)對(duì)制造過(guò)程中所涉及到的工藝信息進(jìn)行提取，并按照系統(tǒng)界面的布局形式對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)處理。根據(jù)制造過(guò)程中所涉及到的工位信息，在DELMIA 仿真軟件內(nèi)進(jìn)行虛擬動(dòng)畫(huà)的制作。再將完成分類(lèi)的工藝信息和虛擬動(dòng)畫(huà)嵌入到系統(tǒng)的初始界面后，對(duì)系統(tǒng)界面進(jìn)行渲染處理，以滿(mǎn)足施工人員的視覺(jué)要求。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的編制流程示意

4.2 工藝信息的提取

工藝信息是現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)內(nèi)的重要內(nèi)容，它能夠?qū)μ摂M動(dòng)畫(huà)和施工圖紙進(jìn)行輔助的文字說(shuō)明，幫助施工人員全面地理解船體分段的制造過(guò)程。本文所涉及到的工藝信息主要是在DELMIA仿真軟件內(nèi)的裝配模型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)、工藝結(jié)構(gòu)樹(shù)和資源結(jié)構(gòu)樹(shù)等進(jìn)行提取的。其中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)可以提取出船體分段的基本信息，主要包括分段編號(hào)、分段名稱(chēng)等；工藝結(jié)構(gòu)樹(shù)可以提取出船體分段的工序信息，主要包括構(gòu)件的裝配順序和裝配方法等；資源結(jié)構(gòu)樹(shù)可以提取出船體分段制造過(guò)程中所涉及到的裝配步驟和資源列表等信息。

4.3 虛擬動(dòng)畫(huà)的嵌入

虛擬動(dòng)畫(huà)能夠清晰簡(jiǎn)潔地展現(xiàn)出分段模型和設(shè)備模型的裝配順序和運(yùn)動(dòng)路徑，以動(dòng)態(tài)直觀(guān)的方式，向施工人員展示標(biāo)準(zhǔn)的制造過(guò)程及操作步驟，從而對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的施工人員具有指導(dǎo)作用。船體分段的制造過(guò)程涉及到很多工位的協(xié)同配合才能完成，所以本文所提出的虛擬動(dòng)畫(huà)是精確到工位級(jí)別的，這能夠詳細(xì)地展示出各個(gè)工位內(nèi)構(gòu)件和設(shè)備的運(yùn)動(dòng)情況。

本文的虛擬動(dòng)畫(huà)是由裝配信息模型在DELMIA仿真軟件內(nèi)，以裝配序列和運(yùn)動(dòng)路徑為依據(jù)，通過(guò)虛擬裝配技術(shù)對(duì)船體分段的制造過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證后，生成的制造仿真視頻文件。將虛擬動(dòng)畫(huà)嵌入到現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，采用html 語(yǔ)言中的object 標(biāo)簽進(jìn)行編制，這樣施工人員就能夠根據(jù)工位的劃分，查看到各個(gè)工位的虛擬動(dòng)畫(huà)，如圖4所示。

圖4 嵌入虛擬動(dòng)畫(huà)的流程示意

5 現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的主要作用是將船體分段制造過(guò)程中所涉及到的全部信息，按照一種層次分明、邏輯清晰的結(jié)構(gòu)形式展示給施工人員，從而指導(dǎo)他們的工作?，F(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)可以通過(guò)造船廠(chǎng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，將船體分段在制造過(guò)程中所涉及到的全部信息傳送到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，施工人員可以在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)使用終端設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)內(nèi)查詢(xún)船體分段的生產(chǎn)設(shè)計(jì)信息、構(gòu)件詳細(xì)信息、裝配工藝信息、施工圖紙和虛擬動(dòng)畫(huà)等，全面直觀(guān)地了解船體分段的制造過(guò)程，從而減少了施工人員因理解偏差而產(chǎn)生的操作錯(cuò)誤，提高了船體分段在制造過(guò)程中的工作效率，縮短了船體分段的建造周期，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)紙化辦公[14-16]。本文以船體分段的雙層底結(jié)構(gòu)為例，簡(jiǎn)述現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。

現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的登錄界面作為系統(tǒng)的首個(gè)界面，應(yīng)能夠充分展示系統(tǒng)的使用領(lǐng)域。其主要包含系統(tǒng)名稱(chēng)、編制單位、制作時(shí)間、登錄賬號(hào)和密碼等信息，如圖5 所示。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)登錄界面

現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)的主界面布局簡(jiǎn)潔，便于操作人員使用，符合人機(jī)工程學(xué)的要求。其組成主要包括船體分段的基本信息、導(dǎo)航瀏覽窗口和船體分段模型等內(nèi)容，其具體的布局形式如圖6 所示。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)主界面

生產(chǎn)設(shè)計(jì)信息界面的組成主要包括船體分段的施工圖紙、制造過(guò)程的虛擬動(dòng)畫(huà)和典型工位的示范應(yīng)用等內(nèi)容。其中施工圖紙可以進(jìn)行下載、打印、旋轉(zhuǎn)和縮放等操作；虛擬動(dòng)畫(huà)可以進(jìn)行全屏播放、快進(jìn)、暫停和后退等操作；典型工位的示范應(yīng)用內(nèi)設(shè)置有瀏覽窗口，點(diǎn)擊瀏覽窗口內(nèi)的相應(yīng)工位，系統(tǒng)會(huì)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的子界面，子界面的組成主要包括該工位所涉及到的施工圖紙、工藝卡片和虛擬動(dòng)畫(huà)等內(nèi)容，其具體的布局形式如圖7所示。

圖7 生產(chǎn)設(shè)計(jì)信息界面

圖8 組立加工工位界面

圖9 拼板焊接工位界面

圖10 底板裝焊工位界面

圖11 底板檢測(cè)工位界面

圖12 對(duì)口焊接工位界面

圖13 分段吊裝工位界面

其中典型工位示范中主要包括組立加工工位、拼板焊接工位、底板裝焊工位、底板檢測(cè)工位、對(duì)口焊接工位和分段吊裝工位。其內(nèi)容有相應(yīng)工位的施工圖紙和虛擬動(dòng)畫(huà)，如圖8～13 所示。構(gòu)件詳細(xì)信息界面內(nèi)主要是根據(jù)船體分段的分解視圖，在導(dǎo)航瀏覽窗口內(nèi)確定構(gòu)件個(gè)數(shù)，然后在導(dǎo)航瀏覽窗口內(nèi)點(diǎn)擊構(gòu)件所對(duì)應(yīng)的編號(hào)，系統(tǒng)會(huì)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的子界面，在子界面內(nèi)能夠查看該構(gòu)件的加工圖紙和詳細(xì)信息，可以對(duì)加工圖紙進(jìn)行下載、打印、旋轉(zhuǎn)和縮放等操作，如圖14所示。

圖14 構(gòu)件詳細(xì)信息界面

裝配工藝信息界面的組成主要包括的內(nèi)容有各個(gè)構(gòu)件的裝配順序和各個(gè)構(gòu)件的裝配工藝信息。其中各個(gè)構(gòu)件的裝配工藝信息是通過(guò)表格的形式進(jìn)行展現(xiàn)的，若要對(duì)其中的工藝信息進(jìn)行修改，可以直接在其原有基礎(chǔ)上進(jìn)行；若要對(duì)修改后的信息進(jìn)行保存，可直接點(diǎn)擊保存按鈕實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)；若要查看船體分段的裝配序列，點(diǎn)擊裝配序列窗口內(nèi)的查看按鈕，系統(tǒng)就會(huì)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的子界面展現(xiàn)各個(gè)構(gòu)件的裝配順序，如圖15 所示。

圖15 裝配工藝信息界面

6 結(jié)論

1)基于虛擬裝配技術(shù)，在DELMIA 仿真軟件內(nèi)，對(duì)船體分段的制造流程進(jìn)行分析，并完成了裝配工藝規(guī)劃、人機(jī)工程分析和碰撞干涉檢測(cè)等工作；

2)通過(guò)使用HTML 編程語(yǔ)言，設(shè)計(jì)并創(chuàng)建出了現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)；該系統(tǒng)能夠?qū)⒋w分段制造過(guò)程的二維圖紙、文字信息和虛擬動(dòng)畫(huà)等信息，按照加工工位的劃分集成在一起，并將現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn)車(chē)間。

在船體分段的實(shí)際制造過(guò)程中，對(duì)于線(xiàn)纜等柔性對(duì)象的安裝還不能通過(guò)虛擬裝配技術(shù)進(jìn)行有效的模擬。因此需要對(duì)虛擬裝配技術(shù)進(jìn)行深入研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性對(duì)象的安裝模擬；現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)只能對(duì)施工人員進(jìn)行工作指導(dǎo)，管理人員不能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)把握船體分段的制造進(jìn)度。因此需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可視化系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，添加信息反饋功能，實(shí)現(xiàn)管理人員對(duì)船體分段制造進(jìn)度的實(shí)時(shí)掌控。