近些年來，數(shù)字化建模和仿真優(yōu)化技術取得了飛速的發(fā)展，在船舶產(chǎn)品的設計階段，運用虛擬仿真技術，能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)工藝和物流的仿真。能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題的預測，合理的配置和優(yōu)化資源，從而找出船舶建造過程中可能出現(xiàn)的問題，制定切實可行的計劃，以更好的指導生產(chǎn)，從而提高船舶建造的生產(chǎn)效率。
一、國內(nèi)國外研究現(xiàn)狀
隨著造船技術的發(fā)展，數(shù)字化造船取得了發(fā)展。早在2002年，韓國的三星重工正式啟動了數(shù)字化造船系統(tǒng)的發(fā)展計劃，并在兩年之后建成了數(shù)字化造船系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠模擬從開工到水下的整個造船過程，這樣一來，在造船正式開工之前，就對整個造船的人力負荷、建造方法、物流、自動化的應用進行了模擬和優(yōu)化，不僅優(yōu)化了整個造船流程，還大大的提高了造船的生產(chǎn)效率。而在美國，通用動力公司在發(fā)展新一代核潛艇的時候，采用數(shù)字企業(yè)精益制造交互式應用，對潛艇制造的舾裝、合攏、搭載等過程進行仿真，為船舶設計、建造專家在設計階段提供了工藝評價與優(yōu)化的環(huán)境。該技術的使用縮短了船舶建造的周期，降低了建造成本，收到了良好的經(jīng)濟社會效益。近年來，國內(nèi)也開始研究船舶虛擬仿真技術，系統(tǒng)開發(fā)也取得了較快的發(fā)展，但在實際運用并不多見，尚處于初步階段。從目前的研究成果來看，虛擬仿真技術在船舶建造中的運用比較有限，主要集中在結構設計和三維可視化階段，對于船舶建造過程的物流仿真的研究和運用比較少，因此，有必要對此進行進一步的研究，為實際工作發(fā)揮指導作用。
二、DELMIA簡介
DELMIA是法國達索公司制造出來的產(chǎn)品，它包括三個部分，DELMIA E5(DPE)、DELMIA V5(DPM)、DELMIAD5(QUEST)。這三個部分是相對獨立的，它們可以通過PPR Hub連接到一起。最常規(guī)的操作是通過E5來制定制造工藝和資源規(guī)劃，仿真是通過V5和D5進行的，而數(shù)據(jù)傳輸是通過PPR Huh來完成的。DPE經(jīng)過工藝設計，將EBOM轉(zhuǎn)化為MBOM，并對MBOM進行管理。它是通過項目形式管理數(shù)據(jù)，在項目中存儲和產(chǎn)品相關的所有信息。DELMIA/QUEST是一種建模仿真軟件，并且是面向?qū)ο蟮摹D形化的、集成的，它將生產(chǎn)線看作是由一系列對象組成，包括物理對象、信息對象和控制對象。這些商用軟件有著重要的作用，可以解決工廠、車間和生產(chǎn)線以及產(chǎn)品的設計到實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化過程，從而降低了設計到生產(chǎn)制造之間的不確定性。在數(shù)字空間中，將生產(chǎn)和制造的過程壓縮和提前，這樣一來，生產(chǎn)和制造過程在數(shù)字空間中得以檢驗，有利于優(yōu)化資源配置，有效組織生產(chǎn)，提高整個系統(tǒng)的可靠性，縮短設計到轉(zhuǎn)化的時間，提高生產(chǎn)效率。
三、船舶建造物流仿真系統(tǒng)工作流程
在船舶建造的實際工作中，造船生產(chǎn)效率的提高在很大程度上取決于造船的計劃和管理。計劃主要憑借經(jīng)驗，南有經(jīng)驗的工程師來確定，但是隨著造船規(guī)模的越來越大，分段數(shù)量也大幅度的增長，憑借經(jīng)驗難以對作業(yè)單元的生產(chǎn)能力進行估算，也難以在最大限度上挖掘生產(chǎn)能力。此外，作業(yè)細節(jié)大多數(shù)是由現(xiàn)場決定和協(xié)調(diào)的，這樣往往會導致作業(yè)在時間、空間和制造資源上的沖突。有鑒于此，開發(fā)出了基于DELMIA的船舶建造流程。在該流程中，主流程通過二次開發(fā)一些接口程序，將主計劃、三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)、船廠的資源數(shù)據(jù)導入DPE中，DPE再建立工藝，產(chǎn)品和資源之間的聯(lián)系，通過啟動QUEST，并且在QUEST界面中，對生產(chǎn)計劃的合理性進行驗證。DPE是數(shù)字化工藝規(guī)劃平臺，在新建項目之前，有必要先對項目設置進行相應的處理，因為它直接決定項目的樹狀工藝結構，并且，一個項目只能對應一個項目設置。
四、應用實例
為了更好的說明該船舶建造流程的仿真情況，下面將通過具體的實例，讓人們對此有更加形象直觀的了解。按照現(xiàn)在船廠的生產(chǎn)模式，設計出U形布置的虛擬船廠，并選取某船廠的生產(chǎn)計劃和產(chǎn)品數(shù)據(jù)作為實例進行演示。選擇CATIA數(shù)據(jù)作為Products數(shù)據(jù)的輸入，造船生產(chǎn)的主計劃MS Project格式。其操作流程如下：首先在DPE軟件中，定制PTS模板，然后按照具體的操作流程進行如下操作。(1)從CATIA中讀入產(chǎn)品數(shù)據(jù)結構到DPE的Product節(jié)點下。讀取產(chǎn)品名稱、層次輪廓數(shù)據(jù)、位置坐標，并寫入到iges文件中。在DPE中建立對應Product節(jié)點，并寫入屬性。(2)MS Project文件（主計劃）讀入到DPE的Process節(jié)點下。讀取主計劃中的信息，比如名稱、優(yōu)先級、開工日期、完工日期、持續(xù)周期等等，并根據(jù)mmp計劃中任務結構和屬性，創(chuàng)建Process節(jié)點并寫入屬性。(3)資源數(shù)據(jù)讀入到DPE的Resource節(jié)點下。在Resource節(jié)點下執(zhí)行“Read Resource”程序，讀入場地信息：長、寬、起重能力。(4)DPE中建立Product和Process的鏈接。程序讀取process的任務名稱，收索produCt樹結構，查找對應產(chǎn)品節(jié)點，并建立鏈接。(5)將DPE中Process分配到對應的Resource中。(6)從DPE中啟動QUEST。Quest自動讀取場地模型，讀取之前輸出的任務及產(chǎn)品信息的Excel到Quest Lihrary。在QUEST軟件中，主要是實現(xiàn)特定的開發(fā)功能，首先是根據(jù)讀入的產(chǎn)品信息，創(chuàng)建PartClass。然后根據(jù)讀取任務對應的產(chǎn)品，實現(xiàn)分段堆放的邏輯，并對分段和場地所剩余的可用面積的大小進行比較。如果沒有可用的區(qū)域，便將分段放置在保留區(qū)域中，并對分段時間和分段信息進行記錄。分段轉(zhuǎn)移功能，選擇工作區(qū)域中，或者保留區(qū)中的分段。讀取分段開工列表功能，在Quest環(huán)境中點擊Run后選擇模擬執(zhí)行日期。最后啟動分析器，分析工具讀取模擬過程數(shù)據(jù)分析場地占用率，分段完成百分比等數(shù)據(jù)。在整個造船行業(yè)中，設計軟件有多種多樣，比如TRIBON、CATIA、SPD、CADDS5等軟件，造船主計劃也有不同的版本，但是只要完成了相應的數(shù)據(jù)導入，就可以直接運用該方案。
五、結語
文章主要介紹了基于DELMIA的數(shù)字化造船解決方案，并提出了相應的工藝規(guī)劃和三維物流仿真方法。實踐表明，該方法能夠改進船舶建造的生產(chǎn)計劃，對船廠資源進行合理的分配，有利于提高船舶建造的生產(chǎn)效率，在實踐中值得進一步推廣和運用。
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本文標題：基于DELMIA的船舶建造流程仿真研究
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