合攏管設計制造系統在船舶建造中的應用

王建明，陳良方，陳海華，施志強

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

合攏管設計制造系統在船舶建造中的應用

王建明1，陳良方1，陳海華1，施志強2

(1.上海江南長興造船有限責任公司，上海 201913; 2.江蘇陽明船舶裝備制造技術有限公司，江蘇 鎮江 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，研制了合攏管設計制造系統。該制造系統基于設計規劃和工藝知識庫的合攏管測量系統軟件及智能化數據處理系統軟件，實現了合攏管不同空間位置的精確測量、定位、擬合設計和再現制作。實際應用證明，該系統制作質量高，能提高船舶管系生產效率。

合攏管設計制造系統；合攏管；散貨船

0 引言

當前的綠色技術制造理念是: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，環境友好，無污染和可持續。造船產業作為我國國民經濟的支柱產業之一，卻是一個高資源消耗的產業，在為社會創造財富的同時，也在大量消耗資源和環境污染，因此，綠色造船理念應該貫穿于船舶建造的每個環節。

由于中國造船業還處于依靠勞動力的時代，很多人都在關注更大的項目，很少有人關注合攏管制作。傳統的合攏管制造方法存在材料、動力能源消耗大，質量差等問題，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計制造系統。該系統是解決數字化、智能化精益造船的關鍵技術之一，節能降耗、降本增效、綠色環保，可解決傳統制作方法存在的各種弊端，實現了外場工作內場制作，后道工序前道制作，手工放樣自動化制作。

1 傳統合攏管制作方法的劣勢

傳統合攏管制作方法主要依靠人工進行取樣、計算和制作。

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

(2)現場取樣結束以后要在內場進行人工計算和制作，如圖2所示。由于現場人工計算不準確就會造成一定誤差，所以在制作時就可能需要強行安裝，這樣制作出來的合攏管質量比較差并且浪費大量的人工。

圖1 現場靠模取樣

圖2 現場人工設計制作

2 合攏管設計制造系統簡介

針對傳統合攏管制作系統質量差且浪費大的問題，研制了合攏管設計制造系統。

合攏管設計制造系統主要由合攏管測量儀、移動數據終端PDA、七軸數字運動控制技術的合攏管再現機等硬件組成，并通過自主研發的基于設計規則與工藝知識庫的陽明合攏管測量系統軟件及智能化數據處理系統軟件，實現合攏管不同空間位置的精確測量、定位、擬合設計和再現制作。產品能夠自動生成合攏管的合適路徑，并支持柔性調整方式和自動輸出合攏管三維成像和二維制作圖。產品具有體積小、重量輕、數字化、智能化、精度高等特點，相對傳統合攏管現場靠模及放樣，不僅能降低現場施工人員的勞動強度和技能要求，而且能提高合攏管制作質量和效率。

合攏管設計制造系統由測量儀、測量處理和生產管理軟件及數控再現機3部分組成，其工作流程可以分為3步：第1步是合攏管現場測量，如圖3所示；第2步是合攏管設計，如圖4所示；第3步是合攏管再現制作，如圖5所示。

圖3 合攏管現場測量

圖4 合攏管設計

圖5 合攏管再現制作

合攏管測量系統軟件是一款與合攏管測量儀器及合攏管再現機配套使用的軟件系統。軟件系統可以讀取合攏管測量儀器測量出的法蘭位置參數，自動根據選定的標準查找法蘭型號，擬合出彎管參數，輸出彎管零件圖，并計算出再現機的控制參數。目前，該系統支持各種標準的圓法蘭、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準和規格，也可以是不同標準、不同規格。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。軟件標準開放，并且用戶可輸入各種圓法蘭、定型彎頭、彎管、異徑標準，并且用戶可以對標準進行修改。

3 合攏管設計制造系統優勢

根據現場使用情況，合攏管設計制造系統的優勢如下：

(1)提高了合攏管設計制造的精度，實現合攏管制作的數字化，符合綠色造船的理念。

(2)降低了工人工作的強度，提高了安全性。傳統合攏管制作時，雙層底合攏管靠模時用的法蘭都需要使用吊車進行吊運，再由2～3個人進行對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，使用鏟車運至模塊進行等待排隊制作。期間很容易發生安全事故，而且1天最多制作3～4根樣板，勞動強度大。在泵艙和雙層底應用合攏管設計制造系統后，不僅能大大減輕工人的勞動強度，還明顯降低生產成本，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裝管來制作的，但是每次都需要現場改樣，給施工造成很多麻煩。應用合攏管設計制造系統將其按合攏管制作，進行測量，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)關于節約成本問題。

采用了合攏管再現機以后，省去了很多道工序，包括角鋼等耗材的領取、吊裝、靠模、拆卸、運輸、打磨等多道工序，節省了大量的耗材，如角鋼、焊條、砂輪片、能源等。

4 結語

合攏管設計制造系統在船舶建造中使用證明，降低了勞動強度并且制作出來的合攏管質量好精度高，得到了一線工人的一致好評。自從使用合攏管設計制造系統以來，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象已不再有，減少了浪費，也加快了生產進度。

合攏管設計制造系統是按照中國造船企業的實際情況、生產流程和工作特點量身定制的先進制造技術裝備，能做到和造船企業的設計、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。本合攏管設計制造系統可以填補我國合攏管先進設計制造技術和裝備的空白，總體技術達到國際先進水平，對中國造船工業的管系安裝和生產帶來革命性的變革。本系統滿足船舶制造行業對管系生產效率和質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，推動我國船舶工業的發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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