造船工程概论

船舶建造工艺学参考书徐兆康编.船舶建造工艺学.人民交通出版社(教材)魏立洁编.船舶建造工艺.哈尔滨工业大学出版社华乃导编.船舶建造与修理工艺.人民交通出版社高介祜，郁照荣编.现代造船工程.哈尔滨工业大学出版社叶家玮.现代造船技术概论.华南理工大学出版社黄浩.船体工艺手册.国防工业出版社教学任务船舶工程专业学生通过学习本大纲所规定的全部教学内容，能够了解国内外造船新工艺研究和应用动态，掌握船舶建造的基本理论、工艺原则、工艺装备、工艺方法和基本操作技能，初步具备从事船体生产设计和解决造船实际工艺问题的能力，为今后从事船舶建造工程技术和管理工作以及进行相关的科学研究工作打下基础。教学内容第一章造船工程概论第二章船体放样与号料第三章船体数学放样（自学）第四章船体钢料加工第五章船体装配第六章船舶舾装与涂装（自学）第七章造船生产设计第八章船舶下水第九章船舶试验与交船（自学）思考：船舶是如何由二维船图转变而成的？原材料：钢板、型材钢料加工部件装配分段胎架分段装配分段起吊船坞装配船台装配码头舾装船舶究竟是如何由一块块的钢材变成的？怎样才能使船舶建造更快捷、更人性化、更安全、更经济呢？船体建造究竟是一个什么样的过程呢？让我们一起来解读这个过程——第一章造船（SHIPBUILDING）工程概论本章讲授内容制造工艺学的涵义及任务造船工艺流程（FLOW）造船模式（MODE）造船生产机械化与自动化造船生产准备本章重点造船工艺流程造船模式§1-1制造工艺学概述一、制造工艺学的重要地位科学技术的突破要转化成新兴产业，必须要有与之同步或超前的现代制造工艺技术才能实现。二、制造工艺的基本概念1、工艺学涵义工艺学=产品制造方法+工艺过程优化2、如何决定一个工艺过程（1）工艺过程中各元素间的相互关系（2）产品质量如何保证3、工艺过程优化4、工艺过程优化评价指标经济效益评价指标社会效益评价指标评价要求三、造船工艺的任务1、根据现有技术条件，为造船生产制订优良的工艺方案和工艺方法，以缩短周期、降低生产成本、提高质量和改善生产条件。2、大力研究开发新工艺、新技术，不断提高造船工艺水平，以适应社会经济发展的需要。§1-1制造工艺学概述§1-2造船工艺内容和工艺流程讲述内容：造船工艺内容造船工艺流程船舶制造主要工艺流程框图§1-2造船工艺内容和工艺流程1、船舶特点形体最大、份量最重的单个机电产品技术复杂、内容丰富、功能齐全、造价巨大的水上结构（与桥的区别）集复杂多变客观需求和纷纭各异客户要求于一体的个性化产品先订货后生产，且生产通常是单件或小批量2、船舶制造特点（1）一家企业同时实现室内加工制造和室外总装两种生产方式（2）复合型生产方式，生产自动化程度低（3）生产周期长，生产管理十分复杂一、船舶制造特点二、造船工艺内容1、船体建造：含义：加工制作船体构件，再将它们组装焊接成中间产品，然后吊运至船台上总装成船体的工艺过程。内容：船体号料、船体构件加工、中间产品制造、船台总装2、舾装工程含义：主船体和上层建筑以外的机电装置、营运设备、生活设施、各种属具和舱室装饰等。内容：按专业内容分：机械、电气、管系、铁及木作舾装按作业阶段分：制作、托盘、分段、总段、船内舾装按区域分：机舱、甲板、住舱、电气舾装3、涂装作业含义：在船体内外表面和舾装件上，按照技术要求进行除锈和涂敷各种涂料，使金属表面与腐蚀介质隔开，达到防腐蚀处理的目的。内容：钢材预处理、分段涂装、总段涂装、船台涂装、码头涂装§1-2造船工艺内容和工艺流程三、船舶制造流程1、造船任务分解（区域造船法）§1-2造船工艺内容和工艺流程2、船舶制造流程§1-2造船工艺内容和工艺流程船舶制造子流程—船体制造流程准备工作零件加工中间产品制造船舶总装船舶下水舾装2、船舶制造流程§1-2造船工艺内容和工艺流程§1-3造船模式讲述内容：造船作业任务分解造船模式的内涵和演变一、造船作业任务分解涵义：将船舶建造这一工程项目划分为若干子项目的工作，称为任务分解。目的：说明执行什么任务，由谁去做，在何时何处做，需要什么资源。1、系统导向型任务分解对船舶按功能系统分解任务，设计工作分组按系统进行。2、中间产品导向型任务分解涵义：将最终产品分解为若干中间产品的分类方法称为中间产品导向型任务分解。中间产品：属于后一制造级所需的零件或装配件称为中间产品。应具有以下“产品”特征：不是单一工种完成的作业任务明确的质量指标完成作业任务所需的全部生产资源§1-3造船模式2、中间产品导向型任务分解（1）成组技术原理（批量生产）相似性原理：将具有相似特征或相似信息的多种事物，按照一定的准则分类成组，使若干种事物能够采用相同的处理方法，以达到节省时间、人力和费用的目的。是组织多品种、小批量产品制作的最佳方法。（2）生产作业分类§1-3造船模式船体建造舾装涂装作业性质加工装配制造级2、中间产品导向型任务分解（3）产品生产特征分类所分解的中间产品具有：设计的独立性：不按系统而按中间产品出图生产的共同性：空间、内容和时间上的相似性，即区域、阶段、类型的相似性。（4）生产资源分类材料、劳动力、设备、费用§1-3造船模式系统：产品的结构或使用功能，是产品工作的功能划分区域：生产的工作对象，是产品工作的空间划分类型：将生产过程划分出相似的工作内容，是产品工作的内容划分阶段：生产过程的顺序划分，是产品工作的时序划分3、任务包分类及评价任务包：一项特定的任务连同完成该任务所需的全部生产资源。每个中间产品及其生产资源就是一个任务包。（1）任务包分类§1-3造船模式分（总）段是船体建造的计划单元托盘是舾装和涂装的计划单元3、任务包分类及评价（1）任务包分类（2）任务包的评价§1-3造船模式二、造船模式的内涵和演变模式：事物的标准形式或标准样式，是对事物基本特征的描述。造船模式并不反应具体的造船方法。造船模式的内涵：组织造船生产时对作业任务的分解原则，以及分解后的作业任务重新组合方式。形成什么样的造船模式，与当时的造船技术发展水平有关。§1-3造船模式二、造船模式的内涵和演变造船技术的发展可以划分为三个阶段、五个有代表性的造船模式。§1-3造船模式船舶模块三要素：具有标准尺寸和标准构造；具有标准件和可选部件的特点；是预制件，具有可组装性。造船模块定义：具有标准尺寸和标准件，主要部件具有可选性的最终产品的预制单元。造船模块特点：具有独立功能；具有通用性具有特定的界面、连接尺寸及连接形式。§1-4造船生产自动化机械化讲述内容：计算机技术的应用与发展造船工艺过程机械化与自动化（自学）一、计算机技术的应用与发展CAD/CAM(ComputerAidedDesign/Manufacturing)在继续完善原计算机辅助设计CAD和计算机辅助制造CAM各自的功能基础上的以工程数据库为核心的CAD/CAM一体化的造船集成系统，是一个面向船舶设计、船舶制造和生产管理的信息处理系统。CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）根据船舶产品及其制造过程的特点，以自动化技术、信息技术和造船技术为基础，通过计算机及其软件，将造船订货、船型试验、船舶设计、船舶建造、造船管理和交船后服务等造船厂全部生产活动所需的各种分散的自动化单元技术有机的集成起来，形成总体高效益、高柔性的智能制造系统。CALS（ContinuousAcquisitionandLife-cycleSupport）通过造船厂之间，以及造船厂和船东、机械制造厂、船级社、政府管理机构、贸易公司之间的连网，以及造船厂自身的国际连网，所集成的共同拥有的信息，而形成一个虚拟的公司和在CALS领域中的企业集成，它是基于先进制造技术的更高层次的信息集成系统。§1-4造船生产自动化机械化二、常用软件简介1、TribonTribon系统是由瑞典KCS(KockumsComputerSystemAB)公司设计开发的一套用于辅助船舶设计与建造计算机软件集成系统。Tribon集CAD/CAM(计算机辅助设计与制造)与MIS(信息集成)于一体，并覆盖了船体、管子、电缆、舱室、涂装等各个专业的一个专家系统。总体上Tribon系统可分为船体设计、舾装设计、系统管理及维护三大部分。该软件是一个出色的集成系统，也是一个庞大的系统(系统程序约500MB)，它具有许多其他系统所不具备的优点。Tribon推出的新版本较过去添加了很多新的功能，如在设备选择、合同设计等方面的功能。我国使用该设计软件系统的公司有：广船国际股份有限公司、江南造船（集团）有限公司等。对我国的用户来说，该软件存在的缺点有：数据开放性不够，数据库系统自成一套与常用的数据库缺少接口等。§1-4造船生产自动化机械化2、NAPANAPA是芬兰NAPA公司开发的船舶设计软件包。它是一个不断扩充的系统软件，目前主要包括总体设计、结构设计(NAPASTEEL)和船用装载计算机软件系统(ONBOARD-NAPA)。NAPA总体设计涵盖了船舶设计所有的设计工作。它的功能包括线型生成、静水力计算、完整稳性计算、舱容(包括纵倾舱容)计算、破舱稳性(包括确定性破舱和概率性破舱)计算、可浸长度计算、谷物稳性计算、集装箱配载、配载计算、下水计算和倾斜试验报告、航速预估和螺旋桨设计、耐波性和操纵性分析计算、空船重量统计等等。NAPA公司首次在船舶设计软件中采用3D技术，并在船舶初步设计和基本设计阶段提出了3DNAPA船舶模型的概念，这一概念己得到广泛认同。利用NAPASteel设计师们可以在较短时间内迅速完成结构初步设计和重量、成本计算，生成可供送审的技术文件和图样，并根据需要生成结构有限元计算所需的网格模型。在NAPA于2003.1发布的版本中具有的最新的功能之一是提供了许多软件与NAPASteel之间的接口，比如说TribonHull和Nupas-Cadmatic，以及其它一些典型的经常使用的船舶设计系统。其中与Tribon之间的接口可以实现：曲线的转换、表面的转换、图的转换等。§1-4造船生产自动化机械化3、CADDS5iCADDS5i是PTC公司针对船舶、航空、航天行业推出的产品，空中客车、劳斯莱斯、波音公司BAE系统、洛克希德马丁、美国联防公司、中国的CSIC(中船集团)等约2000个客户已经成功地应用了这套解决方案。该产品在世界造船市场的份额也为15％。这个软件主要包括船体、管系、舾装、电力、空调通风系统等几大模块。船体模块主要进行船体结构辅助设计，可输入输出全部船体制造所需的数据。管系、舾装模块则提供了管系设计和制造所需的所有工具，包括3D管系布置。空调通风模块所提供的工具可支持开发大型HVAC(热力、通风与空调)系统及其结构的能力，并生成制造输出数据。电气系统模块提供的功能可支持船舶电气系统的开发，其中包括布线示意图、3D电缆通道网络、3D布线以及电缆通道支撑结构。通过从可用于船舶系统的设备和电缆库中进行选择，用户可以创建示意图。国内有部分船厂在使用NAPA软件进行详细设计，使用Tribon做生产设计，而CADDS5i可以很好的与他们进行互通。目前，在我国该软件已在江南、大连、辽南、武昌、长江船舶设计院等船厂和设计院使用。§1-4造船生产自动化机械化4、FORANFORAN软件是一个囊括了船、机、电、涂、舾装各个专业的强大设计软件。在船舶设计和建造中，从开始的方案设计、初步设计和送审设计阶段，直到详细的施工设计阶段，FORAN都是赖以降低成本、提高生产效率的主要工具。本系统可以应用在所有船型的设计建造，且不受船舶尺寸的限制，同时可以根据不同用户的特定需求进行客户化定制。FORAN代表了船舶CAD/CAM/CAE技术的前沿，为造船的全过程提供了集成化的解决方案，包括船型尺寸、船型系数计算、船体结构、机械设备、舾装、电气设施、舱室设计等，所有功能可在分布式工作环境下、应用并行工程的概