船舶曲型分段的计算机辅助工艺设计技术.docx

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1、课程名称现代船舶设计技术题目船舶曲型分段生产计算机辅助工艺设计技术学院交通学院专业船舶与海洋工程班级1班姓名吕志强学号7任课教师陈顺怀专家2023II02I月j15二诟口目录O引言错误!未定义书签。1船舶曲型分段生产CAPP的原理错误！未定义书签。1.1 船舶曲型分段生产CAPP系统设计框架错误!未定义书签。1.2 B/S的网络构造错误!未定义书签。1.3 设计路线错误!未定义书签。2关键技术错误!未定义书签。2.1工艺流程确实定错误!未定义书签。2.2工艺决策错误!未定义书签。2.3基于动素的工序细化错误!未定义书签。2.4工艺规划中的知识库设计错误!未定义书签。3应用实例错误!未定义书签。

2、3.1实例分析错误!未定义书签。3.2未来展望错误!未定义书签。4结论错误!未定义书签。船舶曲型分段生产计算机辅助工艺设计技术摘要：针对目前国内造船企业生产效率低下、工艺和规程不规范的现实状况，从人因工程的思想出发，提出了基于动素的半创成式船舶曲面分段生产计算机辅助工艺设计技术。在专家经验的基础上建立工艺知识库，通过决策树分析工艺路线。运用知识库和推理机进行工艺决策，生成曲面分段各个中间产品的加工工艺规程。为了使输出成果更具可操作性，建立了原则工艺块和原则动素库。在此基础上将工艺规程细化至操作规程，用于指导现场操作。经验证，系统输出成果符合船舶建造的实际过程，生产效率提高明显。关键词：计算机辅

3、助工艺设计；船舶曲型分段；工效学；动素；知识库ABSTRACT:Basedonhumanfactorengineering,semi-generativetherblig-basedComputerAidedProcessPlanning(CAPP)technologywaspresenttoimproveproductivityandstandardprocessoperationforShipyard.Bycollectingexpertiseexperiences,theprocessknowledgelibrarywassetup,andprocessroutecouldbegener

4、atedandanalyzedbydecisiontree.Thenbyuseofknowledgelibraryandreasoningmachine,thestandardprocessrulesforsemi-finishedproductsofcurvedblockswereobtained.Somestandardprocessmodulesandstandardtherbligbasehadbeencreatedtoimprovethemaneuverabilityoftheoutputs.Theprocessregulationhadbeenextendedtooperation

5、regulationtoguideoperationforworker.Theprototypesystemhasbeenimplementedandverifiedthroughtheexperimentincurvedblocksconstructioncenterbyusingrealblocksintheshipyard.KEYWORDS:computeraidedprocessplanning；curvedblocks；ergonomics；therblig；knowledgelibrary0引言在船舶建造过程中，曲型分段日勺建造较为特殊。首先，曲型分段的生产特点是多品种小批量，虽然

6、是同一艘船，曲型分段相似度也很小。不一样B曲型分段，线型不一样，胎架也不一样，并且大多是单件生产，因而没有工艺规程。另一方面，曲型分段间差异很大，即便物流量相差不多，但其工艺流程、作业复杂程度不一，对场地、劳动力等mJ需求也不一样样。第三，与平面分段制造0流水线作业不一样，曲型分段制造是以胎架、手工操作为主来完毕，仍为老式0离散型手工生产方式。在实际生产中，无原则规范可依，错误率高、返工率高。若将工效学中B动素概念（即记录动作B最基本单位）引入船舶生产，把手工操作分解成动素，制定原则规范，将大大节省操作时间，提高生产效率。不一样船舶的各个中间产品的加工工艺存在明显的差异。虽然是同种分段、同种装

7、配体0产品，在尺寸、产品类型、产品构造关系及装配加工序列等方面均有所不一样。因此，采用手工逐件设计0方式既花费时间又花费成本，难以满足实际生产0需要。目前开发0计算机辅助工艺设计系统大多数是零件机加工工艺规程B计算机辅助设计系统，而船舶装配焊接B计算机辅助工艺设计(ComputerAidedProcessPlanning,CAPP)方面几乎没有有关的成果。与机加工工艺规程相比，曲型分段造船工艺规程的编制更为特殊,对经验的依赖性更大,工艺操作内容需深入细分。为此，本文提出了半创成式船舶曲型分段生产计算机辅助工艺设计技术。通过决策树确定工艺路线；借助知识库中0规则进行工艺决策；运用工艺块和动素细化

8、工艺；在工艺流程、工艺操作和动素操作3个层次上对船舶曲型分段0生产工艺进行描述，由此得到可指导实际生产的工艺规程和操作规程。1船舶曲型分段生产CAPP的原理1. 1船舶曲型分段生产CAPP系统设计框架船舶曲型分段生产计算机辅助工艺设计0基本框架如图1所示，重要由5部分构成。便息 输入 模块组件及 零件信息 I流程确定模块工艺 规则坤知识库雄护我比工艺坤接工之工艺决量块设缶工具数据库工位地址一数据库一火I L艺娓则阵准一L工艺座标准工艺 数据库标准动水 数据库图1基于动素的船舶曲型分段生产CAPP系统框架(1)信息输入模块用来接受组件/零件信息、制造资源信息和各产品B物料清单(BillofMat

9、erial,BOM)0(2)工艺流程确定模块用来确定完整的工艺流程，包括工艺流程主干和辅助工序。(3)工艺决策模块用于生成工艺路线和工艺决策。它包括决策措施和工艺决策知识，即推理机与知识库，两者互相独立。推理机由4个子模块构成，即吊运工艺设计模块、装配工艺设计模块、焊接工艺设计模块和火工工艺(即火焰加工，包括火焰矫正和火焰成形，文中所述火工均指焊接变形B火焰矫正)设计模块。(4)动素操作模块由操作模块将既有工序分解为基本动素、通用动素和专用动素,计算理论工时，输出操作规程。(5)信息输出模块输出格式化B工艺规程和操作规程。1.2 B/S的网络构造船舶曲型分段生产CAPP系统是基于B/S网络模式

10、下的客户端应用程序所谓B/S构造即BrOWSer/Server浏览器/服务器构造是伴随Intenlet技术0兴起对C/S构造的一种变化或者改善B构造在这种构造下顾客界面完全通过浏览器实现一部分事务逻辑在前端实现不过重要事务逻辑在服务器端实现B/S构造重要是运用了不停成熟的浏览器技术结合浏览器的多种SCriPt语言(VBScriptJavaScript)fiActiveX技术用通用浏览器就实现了本来需要复杂专用软件才能实现的强大功能并节省了开发成本是一种全新的J软件系统构造技术。C/S构造即CIient/Server客户机/服务器构造是大家熟知的!软件系统体系构造通过将任务合理分派到Client

11、端和SerVer端减少了系统的通讯开销可以充足运用两端硬件环境B优势老式0CS体系构造虽然采用B是开放模式但这只是系统开发一级的开放性在特定的应用中无论是CIient端还是SerVer端都还需要特定的软件没能提供顾客真正期望的开放环境而B/S构造则不一样它的前端是以TCP/IP协议为基础的企业内的服务器可以接受安装有Web浏览程序的Internet终端0访问作为最终顾客只要通过Web浏览器多种处理任务都可以调用系统资源来完毕这样大大简化了客户端减轻了系统维护与升级B成本和工作量减少了顾客的总体拥有成本显然B/S构造应用程序相对于老式的C/S构造应用程序将是巨大的进步。用户管理信息获取组件信息获

12、取零件信息获取BOM获取设备工具信息船&型分段CAPP系工艺数据维护一知识库维护一工艺制定操作分解动素信息工艺块信息标准工艺信息吊装工艺 装配工艺 焊接工艺 火工工艺新工艺流程生成现有工艺流程修改工艺流程输出工序细化操作规程输出帮助图2基于动素0船舶曲型分段生产CAPP系统0重要功能1.3 设计路线与一般0CAPP系统不一样，船舶曲型分段生产CAPP从工艺流程、工艺操作和动素操作3个层次上描述生产工艺，即在建立产品构造BOMB基础上，确定多种构造件和装配件0工艺路线加工；用什么措施加工；工人应当怎样操作，每个工序需要多长B生产周期。如图2所示，从产品构造BOM出发，首先制定清晰B工艺流程和工艺

13、措施，即工艺规程；另一方面，制定基于动素的操作规程，阐明完毕一道工序，工人应当遵照的动作要领和操作次序，形成高效率操作的原则作业规范，必要时可以附图阐明，力争简便易懂，可以让员工迅速掌握。最终，运用原则动素的时间公式,记录每个工序的工人动作时间、走动时间、作业准备时间等，以形成精确的操作规程。工2达钵图3基于动素的船舶曲型分段生产CAPPl艺设计路线从“工艺流程-工艺操作-动素操作B细化思想（如图3）中，可以看出船舶曲型分段生产CAPP系统重要处理3个方面的问题：工艺流程确实定。目的是生成工艺规程主干，即指明组件的加工过程。工艺决策。包括工艺的选择、设备与工装0选择、工序参数B计算等内容。工序

14、细化。结合原则工艺数据库和原则动素数据库，指明基于动素B详细操作次序。18-XI-町jll图4逐层细化的思想2关键技术2.1工艺流程确实定生成工艺规程主干的目的是：按照一定的工艺路线原则，根据组件的特性信息，确定组件的工艺流程和装配次序。通过度析大量的造船工艺过程可以发现,不管组件多么复杂，其加工工艺可以分解成主工序和辅助工序两类。主工序一般是组件加工过程0共同点，如吊运-定位-装配-焊接-火工-吊运。辅助工序包括二次划线、零件翻身等。首先，根据产品的BOM构造，安排零件的安装次序，结合主工序，初步生成工艺规程的主干；再根据工艺规程的规律性，在工艺规程主干中自动插入辅助工序。工艺规程的规律性采

15、用决策树的形式表达，决策逻辑如图4所示。小装配体零件吊运-定位-装配-焊接-火工-吊运反造您Ji面胎架制作-吊运定位拼板-翻组件类中/大装配体分段身-二次划线-焊接-火工-吊运-平面平面胎架制作-吊运-定位-拼板-翻身-二次划线-焊接-火工-吊运-正造黑曲面胎架制作一吊运一定位一拼板翻分段身-划线-婵接-火工-吊运-平面平面胎架制作-吊运-定位-拼板-二I次划线-焊接-火工-吊运-图5确定工艺流程的决策树在进行工艺决策之前，可以显示中间排序成果供顾客确认，当顾客不满意时,可对其进行必要的编辑修改，最终形成满意的工艺规程主干，为工艺决策做准备。2. 2工艺决策造船工艺决策措施带有明显的专家个人的技巧和智能知识。运用这些专家知识建立起吊运、装配、焊接和火工0工艺知识库。在推理时，将对象的构造特性信息和专家系统中B前提匹配，以决定可以采用哪些或某个工艺，它相称于专家系统中的规则引用。知识库和推理机I月互相独立，增长了系统的灵活性。当系统应用环境发生变化时，顾客只要对原有知识库进行更新与扩