文章

基于模型的船检新模式探讨

2020-03-18佚名

624阅
基于模型的MBD技术已经足够成熟且技术实现可行,在船舶研发、制造、检验全面打造基于模型的船舶产品定义,建设跨整个价值链、供应链、船东、船检的基于MBD的数据模型,通过在整个价值链的持续实践和应用,提升船检效率,改变船检模式,实现基于MBD的船检新模式。
一、国内外船检业务模式现状
 
       船舶检验是对船舶设计图纸进行多专业综合检查的必要环节,传统二维审图方式,船检对船舶的设计批准是基于纸张的过程,在研究所、造船厂和船检之间需要交换大量大型船舶图纸。过去,任何计划和文件都必须以纸质提交并在工作开始前获得批准,图纸以显示船体、设备和机械的结构、材料、尺寸以及其他详细信息。现在已经在各个方面实现了电子化,船舶设计的二维图纸都是使用电子图纸审批系统在研究所、造船厂和船检之间共享的,图纸使用数据加密以及多方兼容的电子格式进行传输,以便在双方之间轻松安全地传递,但是仍然是基于二维图纸的模式进行审图。
 
       基于二维的审图模式效率低下,无法利用船舶三维模型的先天优势,无法通过二维图纸快、全、准、省地检查出船舶设计中的错、漏、碰、缺等各种设计问题。船舶行业三维设计已经使用多年,基于模型的船舶设计及制造已经在多数研究所及船厂实现。但是船检仍然采用二维图纸进行审查,一方面研究所及船厂需要花费大量的资源和成本从三维生成二维图纸,另一方面二维图纸无法高效、准确、直观的提供用于船舶审查的各类信息。近年来,基于模型的MBD技术已经足够成熟且技术上已经不存在问题,各研究所、船厂、制造厂已经开始对MBD进行建设,因此在船舶船检采用三维模型实现基于MBD的检验模式势在必行。
 
二、船检在数字化趋势下面临的挑战
 
       在整个船舶制造工业行业,随着数字化技术的迅速发展及其与制造的融合,船舶设计研发、制造及试验日益走向数字化。数字化已经渗透到科研产品研制的设计、制造、试验和管理的全过程中,出现了船舶制造及武器型号产品数字化定义、虚拟制造、试验仿真等单元技术。许多船舶制造工业的研究院所都推行了以应用先进制造技术和现代管理手段为主要内容,改革生产工艺和流程的新工业工程方法,“数字样机”、“虚拟数字装配”、“人机功效仿真”、“精益制造”、“并行工程”、“虚拟显示技术”、“视景仿真”等新方式正在被更多的船舶制造工业研究所、试验场及企业所采用。数字信息技术、虚拟仿真技术和制造技术的高度结合也带动着船舶制造工业的迅速发展,并对缩短研制生产周期,提高船舶研制水平及船舶的建造质量发挥巨大作用。
 
       但是虽然船舶研发、设计、制造、运维等已经逐步实现了上述数字化及先进制造技术,而船检仍然在沿用二维图纸的传统审图模式,其审图效率低下,不再适应数字化的发展趋势。同时随着型号研制任务的日益繁重,预研的型号的成倍增加,科研生产任务激增,型号研制要求大为提高,研制周期要求将大幅缩减,这对船舶的研发、建造、检验等等各方面都是巨大的挑战,迫切需要采用MBD等数字化技术手段进行多方协同,提高船舶研制质量和生产效率,缩短研制周期,将设计意图贯穿到工艺部门、制造部门、船检部门以及产品研制的其他部门,提高船舶整体研制绩效。
 
三、各大船级社的审图模式
 
       全球各大的船级社都已经在实施三维审图标准及审图软件,CCS在三年前着手开发三维船舶设计及计算软件,用于船舶设计的三维送审;ABS已经完成了一个使用三维模型进行入级审查的审图软件,减少了为设计审查而创建的二维工程图,帮助设计人员节省了高达15-25%的时间;BV利用三维审图完成一军用船舶的入级,在船舶设计和建造过程中,利用三维模型进行送审和计算,通过数字连续性来节省审图时间、成本,提高数据的准确性、可跟踪性以及数据共享;KR开发了一个基于三维模型的设计审批系统,以更有效、更安全地管理船舶入级审查;DNV GL通过APPROVED项目实现基于三维共同模型的审查,构建船舶审图用的船舶数字双胞胎。
 
       纵观以上全球船级社在三维审图模式上的进展,利用基于三维模型技术进行船舶检验是数字化发展的必然趋势。船检也需要尽快赶上这一发展态势,采用数字化手段实现基于MBD的审图新模式,实现船检的效率提升及审图成本的下降。
 
四、基于模型的数字化船检模式
 
       未来船检新模式采用统一且唯一的三维模型来交换数字信息,该三维模型基于MBD技术,完全整合设计建模、仿真计算、工艺建造等数字化信息,基于MBD的船检模式将提高审图效率,减少审图过程中诸多反复过程,同时审图意见可以实时跟踪、查看及处理。基于MBD的三维模型的设计审批,可审查整个三维模型,不仅支持船舶的三维几何形状,还提供结构构件(例如板和加强筋)的属性,包括其厚度,尺寸,类型和材料。各种结构构件属性和相关信息在视觉上与模型一起呈现,并且还显示在信息窗口中。整个船模型可以一目了然,还支持各种可视化操作法对要查看的区域进行详细检查,对内部结构或对特定舱室区域进行结构审查。除了处理三维模型的基本功能外,还可以添加和修改每个模型上的对象的标签信息,并且可以创建,修改和管理注释。还具备测量功能允许审查每个结构构件之间、设备之间的距离和角度。
 
       基于模型的审图还可为不熟悉三维模型的船检的测量员通过三维模型呈现传统的二维绘图风格视图,可以查看整个船模型的纵向等,可自由地改变所要查看的位置,并在为该位置实时生成二维绘图样式视图。基于MBD的模型还带有各类CAE计算信息,可以审查各类计算产生的工程数据,使船检人员能够访问全面的工程数据。船检人员可以在虚拟现实环境中审查轻量化的整船MBD模型,并可以使用基于MBD的虚拟现实船舶模型进行全面细致的审查分析。
 
       基于MBD的船检模式不仅提升审图的工作效率,对于船舶研究所、制造厂来说,也将大力提高其设计及生产效率,以往研究所及制造厂需要花费大量的时间和成本进行二维工程图的绘制,新的审图模式将有助于把时间和成本放在设计及制造本身,专注于基于MBD的船舶模型,应对研究所及制造厂自身的主要挑战也就是提高船舶产品的能力及竞争力,实现以创新为主的战略核心。三维送审对于研究所和制造厂来说,可节省目前用于开发二维工程图的时间和资源,降低工程造价,并缩短开发周期。
 
       今天的研究所及造船厂需要研发制造更大型、更复杂的船舶,以保持在该行业的竞争力。基于MBD的三维模型为满足质量、成本、交船期和工程方面的挑战提供了战略优势。采用MBD模型,研究所、船厂、船检、船东等可以共同获取、共享和建立数据,并利用MBD模型数据发挥其在研发、制造、检查、使用等方面的技术优势。
 
五、新的审图模式下的船检能力及优势
 
       为满足船检的要求,需要实现从设计到制造的全三维模式,实现设计与制造环节的有机结合,利用MBD技术提高和加速船舶数字化研发能力,缩短产品开发周期,降低产品成本,提高产品质量。在借鉴国内外同行最佳实践的基础上,全面采用基于MBD的三维数字化设计、工艺、数字化制造方法,实现设计到制造部门的MBD三维数据传递,并为船检提供相同的基于MBD的三维模型数据。
 
       构建基于MBD的一体化三维设计研制平台,改变以二维图纸为有效数据的传统模式,实现真正意义上的基于MBD的全三维设计,以三维数据作为单一数据源,传递到下游工艺、制造、检验、试验和维护各环节,进入一个崭新的三维设计模式。结合船舶的产品特点和设计模式,建立一系列基于MBD三维模式下的相关标准和规范,支撑MBD三维设计模式的在船检的使用,贯通产品设计、工艺、制造、船检的上下游数据链路。
 
       基于MBD的船检模式建成后,将为船舶研究所、船厂及制造厂实现以下成效:
 
       1.构建基于三维产品数字化定义的一体化协同环境,在研制检等各环节共享所有的模型和产品信息定义,打破各部门的分治局面,以产品为牵引,推进设计、工艺、制造、检验的并行工程,实现研制过程模型化、结构化、可视化、精细化的管理,从“以二维图纸为依据”向“以全三维模型为核心”的研制模式转变、满足型号研制要求。
 
       2.通过对船舶及其各系统、系统之系统的全三维模型建模,形成数字样机的全船结构样机建立,并可进行大量的分析计算、模拟仿真、静态/动态干涉分析等验证,为船检提供检验依据,为进一步实现功能样机、性能样机打下坚实的基础,形成型号全生命周期的数字样机应用,实现从物理样机向数字样机转变,从而在物理样机建成之前,就能够对船舶的性能进行校验并尽早发现设计过程中的缺陷,为船检提供更加科学的检验验证结论,同时降低研制成本并提高产品的可靠性。
 
       3.在制造厂、船厂实现基于模型的数字化工艺制造,在工艺和制造环节,充分利用设计的MBD模型进行工装、机加工艺、装配工艺、检测编程、无纸化现场的规划和验证,进而提升工艺的设计能力和工艺创新能力,实现基于模型的车间现场的无纸化制造模式,使制造过程管理水平提升一个台阶。
 
       4.打造贯通设计部门与制造部门的、设计制造全过程的信息链,实现MBD模型、BOM数据单一数据源和共享流程管理,真正基于成熟度方式实现设计与工艺制造的并行,当出现变更时,在第一时间就能知道数据的更新和数据的状态,实现制造数据和流程管理的透明化,从而提升研制的快速响应能力。缩短设计周期,降低研发成本。
 
       5.通过使用基于MBD的数字化平台,可以基于互相关联继承的设计BOM、工艺BOM、制造BOM为核心组织的贯穿型号生命周期的整个产品数据模型,实现型号全生命周期内的多BOM管理和技术状态控制,并维护多BOM之间的一致性和关联性,保证型号虚拟数据和实物数据的完整性、正确性、唯一性、透明性和可追溯性,作为型号研制的数据总线提供型号数据的单一来源,实现船舶全生命周期的技术状态管控和质量追溯。
责任编辑:程玥
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并以尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
读者评论 (0)
请您登录/注册后再评论