1、第 4 章 基于并行工程的生产设计模式构建4.1 新的生产设计模式提出的迫切性新的海事法规对船舶建造提出了新的要求。由于船舶专用海水压载舱的腐蚀会严重威胁船舶的航行安全和结构安全，因此国际海事组织(IMO)规定，将2008 年 7 月 1 日以后签约的所有 500 总吨以上散货船、油船和集装箱船等船型，及 2009 年 1 月 1 日以后开始建造和 2012 年 7 月后完工的所有船舶均纳入“PSPC”标准强制实施范围。“PSPC”标准的基本目标是使涂层达到 15 年的目标使用寿命。“这项标准对建造船舶过程中压载舱涂层的处理方式、表面清洁度、涂装工艺等提出了更为严格的要求，为达到新标准，船舶企
2、业必须新上一套价值数千万元的设备。一些中小企业如果不能尽快“达标”，将彻底失去承接国际订单的能力，被迫退出国际船舶建造市场。另外，汇率上升、成本上涨、产能过剩，都是造船业挥之不去的隐忧。而要适应新的市场环境，设计模式的改进是首当其冲的。如何能够在新的要求下找出适合自己的设计模式，进而在满足新要求的前提下进一步提高生产效率，是所有造船企业当前最急迫的任务。山造重工设计所的现状模式对于应用并行工程的管理理念来说还存在一定的弊端和局限性。首先，山造重工设计所的科室设置是传统的功能型划分，根据船舶建造的不同专业设置不同的专业科室，分别由自己专业的负责人来负责技术上的问题，在整个工程设置一名技术项目经理
3、来负责协调，在设计阶段，各专业各自进行自己的设计。船体钢结构专业一般会首先开始设计，然后将结构图纸发给其他专业的设计人员，其他专业在纸板图上获取自己需要的信息，根据自己的经验做设备，管路，电缆和舾装件的布置，在施工阶段，专业间相互冲突的问题比比皆是。其次，设计问题协调的主要形式还是以项目会议为主。项目经理每周定期到生产部门组织的项目会接收信息，了解项目进展，然后回到设计所，再召开所内部的项目会议，向负责该项目的设计人员通报情况并安排任务。设计人员回到自己的专业设计室，向自己的专业室负责人汇报情况，并处理问题。这样的流程，一个问题从发现到解决往往需要几天的时间。对于船舶建造来说，时间就是决定成败
4、的一切，这样的状况，必须得到改善。生产部门的信息接收手段还是基于纸板的图纸和表格，由专门的图纸管理人员分发图纸和安排工作。由于管理不善或传达不到位的原因，生产部门往往不能及时得到设计部门最新的资料。生产现场使用已经作废的旧图施工的现象屡屡发生，为造船生产带来很大的困难。4.2 基于并行工程的生产设计模式并行工程与船舶建造相结合将会使船舶建造在设计、生产和管理各个方面发生巨大的变化。在生产领域，现代船舶建造企业采用的壳舾涂一体化建造策略摒弃了以往的在船体和分段建造完成后再进行舾装和涂装的传统工艺流程，在制造中间产品和分段的时候同时地进行预舾装和涂装作业，使舾装和涂装在时间和空间上与船体建造并行进
5、行。4.2.1 各专业在基于服务器的三维模型平台上的并行设计并行工程在设计上的应用必须依靠一套大型的三维设计软件支撑，考虑山造重工的实际情况，和对诸多船舶建造专业设计软件的调研，可考虑采用PTC 公司的 CADDS5 软件，这套软件采用并行工程技术，拥有大型装配模块，使各专业在共享的环境下开展设计并进行干涉检查。所有专业的设计数据都只能存储到一个服务器上，设计工作都是在一个个终端设备上进行，由个人账户和密码对数据进行管理，自己只能更改自己账户下的数据，但可以浏览所有账户的数据。即保证了数据的安全性和保密性，还为各个专业并行设计提供了统一的平台。船体专业利用 CADDS5 的船体结构设计模块(A
6、dvanced Structure Model)、船体生产模块(Hull Fabrication)进行船体分段建模、船体板材零件和型材零件的分离下料、零件管理表的生成。在前期可以进行外板的线形光顺，后期通过外板曲面建模可以实现外板的展开。管系专业利用管系设计模块(Piping)进行生产设计，Piping Layout 子模块在 CADDS5 集成环境中用于完成管路和相关设备的生产设计任务。通过二次开发的程序可以在 CADDS5 内进行各种管系生产图纸的出图工作，包括各种管子零件制作图与托盘、布置图等。电气专业利用 CADDS5 电气系统模块(Electrical) 建立设备、支架、二维符号和电
7、缆库文件，之后输入详设系统图，将系统图中所包含的设备信息、电缆信息写入 ORACLE 数据库；利用ORACLE 数据库信息进行三维综合布置，包括布置电气设备、电缆通道，最后进行电缆的布置；布置完毕后，将设备信息、电缆信息直接写入 ORACLE数据库；从 ORACLE 数据库中导出所需要的固定件、设备、电缆等信息，以此出各种生产所用的图纸、图册。通风、舾装专业利用基本功能模块(Modeling Foundation Package)进行建模，以便后期各专业的干涉检查。CADDS5 是可调整的、混合的 3D CAD/CAM 系统，可以帮助企业用户生产船舶等超大组装规模的产品。设计团队能够相互参考，
8、在全数字船舶设计和 3D 建模环境中进行的船舶设计。它通过结构、通风、电子、铺管、布线和数据库驱动的系统设计等一体化的高科技技术来提高使用者的生产效率和设计速度。另外，CADDS5 提供了直观的用户界面、强大的船舶记录系统和高端的设计引擎，因此能在单一环境中提供透明的产品图像及混合的产品视图。如图 4-1，CADDS5 解决方案可以大大缩短产品设计周期，提高产品建造速度。图 4-1 CADDS5 的并行设计解决方案4.2.2 设计过程中的干涉检查及问题解决在船舶生产设计的过程中，最初的方案设计还是以专业来划分的，大家都是先自己考虑自己的初步方案。待有了这些初步的资料，需要进行下一步细化设计之前
9、，各个专业间就需要进行专业间的干涉检查。就是把所有专业的方案放到一个平台上，看一下这些方案之间有没有冲突或欠考虑的因素。在没有 CADDS5 软件支撑的情况下，这种专业间的干涉检查只能以项目技术评审会的形式来完成，就是把所有专业的主管人员集中到一起，用公共的显示设备，如投影仪，把所有的二维设计图纸展示出来，由大家共同对图纸进行审核和评判干涉问题。发现了问题，由项目主管确定需要修改的专业或原则。这种形式费时费力，效果只能依赖会议上主管们的临场发挥，最终只能以首制船的现场施工情况来修改后续船，浪费大量的成本。CADDS5 三维设计软件提供了一个公共的展示平台和专业的干涉检查功能。应用该软件进行设计
10、后，一般由船体钢结构专业先行开始设计，在软件中建立钢结构的三维模型。这些数据存储在服务器上，其他专业人员可以自行调阅但无法更改。当船体专业的设计工作大体结束的时候，轮机专业可以调用船体专业的模型，在模型的基础上进行管路布置。管路的布置同样是以三维模型的形式进行设计。同样可以被其他专业调用。随后，电气专业开始在有管路的模型基础上开始电缆布置。在两个专业进行布置的时候，船体专业也不是没有任务了，因为管路和电缆布置需要在船体结构上开设一定的穿越孔，船体专业需要时时的检查其他专业的布置和开孔是否合理，是否已经影响到了结构的强度。这样，干涉检查的过程就提前到了设计的过程之中，设计的阶段大家就在不断的进行
11、着干涉检查。所有的问题都在设计阶段就能够发现并解决。但是，即使如此，在所有专业的设计即将结束的时候，还是要进行所有专业的最终干涉检查，这时，可以使用 CADDS5 自带的干涉检查功能。把所有的专业信息集中到一个文件下。调用干涉检查命令，CADDS5 将自动对所有专业的信息进行整合和检查。一旦发现问题，将以警报的形式显示出来，提醒设计人员注意并进行修改。由于造船工程的多专业施工的复杂性，如果专业间的冲突等到施工阶段才发现，将会带来大量的返工和重复劳动，更严重的是，由于返工和设计修改使整个生产计划被打乱，造船周期无法控制。而干涉检查可以在设计阶段将专业间的冲突减少到最小，这对缩短建造周期，减少成本浪费有非常重要的意义。
