船体分段模块装配工艺决策研究

时间：2025-03-09

船体分段模块装配工艺决策研究

　第17卷　第5期　　　No.5海军工程大学学报　　　Vol.17　　2005年10月　Oct.2005　JOURNALOFNAVALUNIVERSITYOFENGINEERING　　文章编号:1009-3486(2005)05-0059-05

船体分段模块装配工艺决策研究

①

孔凡凯,张家泰,钟宇光

(哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001)

摘　要:针对船体装配工艺设计自动化程度低,影响船舶建造周期和建造质量等问题,设计了分段模块的装配单元决策系统,建立了分段模块装配信息模型,基于模糊数学理论,工艺的自动编制.实例表明,该方法是合理的和可行的.工艺的制定,为船舶模块化生产提供了有效的工具.关键词:船舶模块化设计;模块装配;装配模型中图分类号:U662.9:A

ofassemblyprocessforhullblockmodule

KONGFan2kai,ZHANGJia2tai,ZHONGYu2guang

(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,HarbinEngineeringUniv.,Harbin150001,China)Abstract:Inordertosolvetheproblemthatlowdegreeofautomaticintheblockmoduleassemblyprocessnegativelyinfluencestheconstructioncycletimeandconstructionqualityinshipbuilding,thispaperpresentsanewlydevelopeddecision2makingsystemofassemblyunitsforblockmoduleassem2bly.Thus,basedonfuzzymathematics,theassemblymodelisbuiltandthefuzzyclustermethodtoanalyzepartitionofassemblyunitsisgivenrespectively.Theresultsshowthatthesystemismorescientificandcanalsobewidelyused.Thissystemcanrealizethedecision2makingofthehullmoduleassembleprocessinahigherassemblylevel,meanwhileoffersaneffectivetoolfortheproductionofshipmodule.

Keywords:shipmodulardesign;moduleassembly;assemblymodel;fuzzycluster

由于船体是一个相当复杂的结构体,在对其进行模块划分时,只有结构、复杂程度相当,用途使命相同或相似的中间产品,才能进行比较优劣.所以,必须以船体模块的结构分析为基础,把它们划分成不同层次或等级,分别加以评定和计算.在船舶整个建造过程中,最重要的工艺是分段模块装配工艺,因为该工艺几乎占整个制造过程的一半,是整艘船建造周期的关键环节.分段模块的分层装配结构将部件模块、组件模块形成独立的装配单元,有利于扩大作业面,改善作业条件,减小制造误差和提高效率.本文着重研究利用从造船CAD系统中提取的分段模块结构信息,建立模块装配信息模型,基于模糊聚类的方法自动进行分段模块装配单元划分,即部件模块、组件模块等装配层的决策.

1　船体模块的层次

从模块化船舶的区域概念出发,结合分段造船法的实际情况,建议将船体模块化分为零件、部件、组

①收稿日期:2005204214;修订日期:2005206228

作者简介:孔凡凯(19682),男,副教授,博士生

船体分段模块装配工艺决策研究

件、分段、总段5个层次(见图1).模块概念具有相对性,即:

组成模块的任何一个模块都是由下一层次的模块组合而成,而模块本身又是上一层次模块的一个组成部分[1,2].

2　分段模块装配信息模型

从造船CAD系统中提取的分段模块结构信息,可以得到

零件信息和零件间的连接信息,对这些信息进行处理建立分

图1　船体模块装配层次结构图

段模块装配模型,用带有属性的有向图来表达,将有向图定义

为一个二元组G=<N,E>,其中:N为节点n的集合,E为代表节点间的边e的集合,每个节点设定为构成分段模块的零件,节点间的边代表零件间的连接关系.

节点n(零件)的属性信息包括件号、零件名称、、质量、材料、基准特性;基准特性值用0～1之间的数来标定,,,连接的零件越多,其基准特性值越大.

边e(连接)、、连接开始零件号、连接结束零件号、连接类型、连接方向、,2个零件中基准特性值大的定为连接弧的始点,另一个作为终点;连接类型()包括边对边、边对面、以及门式开口、补板型开口、水密型开口等3种穿过类型.连接方向(见图3)为一特殊的坐标系,含义是根据连接的2个零件的坐标判断从连接起点至连接终点的有向弧在船舶坐标系中的指向

3　基于模糊聚类的分段模块装配单元划分的原理

3.1　装配单元划分合理性的模糊关系定义

从子模块的划分来看,着重于零件间的连接合理性,没有设计功能上的约束.连接合理性评估的过程中遵循许多模糊性的评估规则,如焊接效率的程度(减少仰焊)、装配调整的难易、起吊负荷满足情况、翻身工序多少对作业率的影响等.因此,将模糊数学中的一些概念和理论引入子模块的划分中,利用模糊聚类方法解决分段模块装配单元的划分问题具有积极的意义.

下面根据子分段划分中的模糊现象,基于模糊数学理论[3]定义如下基本概念:设分段模块B是由N个零件(板材件、型材件)组成,P为B中零件集合[3],

P={pi|i=1,2,…,N}

(1)

式中:pi为分段模块B中的第i个零件,根据分段模块划分的目的,确定零件间连接合理性的M个有关因素,则每个零件可用M个因素构成的元组来表示:

pi=(pi1,pi2,…,pim)

(2)

定义直积:

船体分段模块装配工艺决策研究

P×P={(pi,pj)|pi∈P,pj∈P}

(3)

其中的一个模糊关系R是P×P的一个模糊子集,记作

～