1、虛擬制造的概念及應用
虛擬制造是實際制造過程在計算機上的映射,即采用計算機仿真與虛擬現實技術,在高性能計算機和高速網絡的支持下,在計算機上群組協同工作,實現產品設計、工藝規劃、加工制造、性能分析、質量檢驗,以及企業各級過程的管理與控制等產品制造的本質過程,以增強制造過程各級的決策與控制能力。
虛擬制造技術在世界各國制造領域得到了廣泛應用,比較有影響的有波音777的設計和制造。在船舶建造方而,美國新一代兩棲船塢運輸艦LPD17,以及正在研制中的驅逐艦DDG1000和航母CVN78都采用了虛擬制造技術。國內造船工業也積極從事船舶先進制造技術的研究,上海交通大學成立了船舶制造仿真研究室,專門從事船舶制造仿真技術的研究,并取得了一定的成果。中船重工武昌造船廠多年前引進了大型船舶設計制造集成軟件CADDS5,目前已基本實現了船舶的三維生產設計,該廠在船舶建造工藝仿真與驗證方而進行了大量的研究并取得了一定的成果。但從目前國內相關文獻資料來看,目前很多單位在理論上研究較多,尚未開發出相應的船舶建造全過程的仿真系統。
2、船舶建造的特點
船舶工業是一項勞動密集型、技術密集型和資金密集型的產業。船舶產品是一個巨大的復雜系統,而且大多是少量或單件生產的產品,每艘船都山數以千計甚至上萬件的零部件和中間產品,通過離散的但相互聯系的各種過程建造而成。
船舶生產周期較長,一般是幾個月甚至幾年。船舶建造所需的各種零部件通常山許多船舶配套生產商提供,因此船舶的建造與許多企業都有著密切的聯系,千州可環節的脫節都有可能導致船舶建造進程的延期。
3、船舶虛擬建造的意義
制造仿真強調在實際投入原材料于產品實現過程之前,完成產品設計與制造過程的相關分析,以確保制造過程實施的可行性。制造仿真的主要目的是提高產品設計、過程設計、工藝規劃、生產規劃、以及車間控制中的決策與控制水平。進行船舶建造過程的仿真和分析,在船舶設計階段就模擬出船舶建造的整個過程,能夠及早發現設計中出現的問題,減少建造過程中設計方案的更改,減少建造過程中的延期,介理的規劃建造過程,優化資源配置,提高設備和勞動力的使用率;從而降低生產成本,提高產品質量。另外,在新技術、新設備采用之前,利用船舶虛擬建造系統模擬出采用這些新技術、新設備后的船舶建造過程,并對建造過程進行評估,以確定是否采用或如何介理應用這些新技術和新設備。
4、船舶虛擬建造系統的功能
船舶虛擬建造系統是實現對船舶建造過程中的人、組織管理、物流、信息流、能量流進行全而的仿真,支持車間和生產線的布置與運行控制、產品實現過程仿真等。船舶虛擬建造系統的功能主要包括建造工藝規劃、建造過程演示和建造過程評估等。
4.1 建造工藝規劃
建造工藝規劃是進行虛擬建造仿真的首要工作,在具體工藝環節仿真驗證的基礎上,通過對船舶建造過程的深入分析,建立整體建造過程的流程模型,確定建造過程中每個環節的時間節點及所需的資源和設備。
建造工藝規劃主要包括:
1) 船廠車間的布局,生產設備的布置,人力資源的分配;