毕业设计（论文）-计算机及软件在船舶建造工艺中的应用.doc

北华航天工业学院毕业论文论文名称：计算机及软件在船舶建造工艺中的应用指导老师： 任照坤论文作者： 牛伟利日 期：2009年5月28日目录一、论文提出的背景以及概述31、概述32国内计算机应用成功案例33、国外造船技术环境44引入计算机技术的中外差异及新问题 4二、现代船舶建造流程51、造船工艺的内容和任务52、船体建造的主要工艺过程6三、计算机软件的应用范围71、计算机应用介绍82、计算机对船体建造的精度的影响93、计算机对船体号料的影响94、计算机及船体数学放样10四、计算机辅助设计的应用101、MasterShip软件简介112、8000吨多用途货船加工设计介绍12五、主要船舶建造软件的使用10六、计算机及软件在船舶建造工艺中的发展方向24 计算机技术及软件在船舶建造工艺中的应用一、论文提出的背景以及概述1、概述随着电子计算机技术的飞速发展，各个领域对电子计算机应用的情况，已成为衡量该领域技术发展水平的重要标志之一。船体建造过程乃是一个及其复杂的生产过程，而且其中包含了大量的手工作业，若能利用电子计算机来完成船体建造过程的一些工作，显然对降低成本，提高产品质量及船体建造技术水平都有非常重要的作用。计算机技术应用于船舶建造的初期，是针对一些计算工作和某个工艺过程编制成一个个单独的程序。单独进行数据准备和运算。这种方法有许多缺陷，主要是重复进行数据的输入和输出，增加了不必要的重复劳动，同时容易引起差错；各个独立的程序，是程序冗长，不能共享子程序；程序功能不全，不能充分发挥计算机的优越性。为了克服上述缺陷，出现了造船集成系统。该系统是以数据库为核心根据船舶建造过程中的各个要求，将计算机的软件、硬件和应用程序适当地组合而成的程序系统，也是对船舶设计、建造、生产管理等进行综合处理的信息系统。目前国外较著名的造船系统有Tribon、国内的东欣系统HD、瑞典的维金系统等。这些系统的出现，促进和完善了设计、生产准备工作，提高了建造工艺的自动化程度，改善了建造过程中的生产管理工作。如VIKING系统，它包括结构设计、外板和样板、纵向构件、切口等的生成及胎架，零件生成和套料等程序模块。除此之外，还包括船舶设计、生产管理等子系统。 2国内计算机应用成功案例山东省黄海造船有限公司自成立以来经过多次技术改造，提升了企业适应市场的能力。但是由于历史的原因，企业的落后的生产工艺流程和陈旧的思想观念制约着企业的发展，影响着企业整体效益的提高。从造船模式上分析，公司的船舶生产设计不够深入，还未能做到壳、舾、涂一体化和设计、生产、管理一体化。生产设计部门提供给生产管理部门的信息不充分，途径不畅通，速度不及时。从企业信息化建设来分析，公司重视企业的信息化建设工作,率先引进了三维CAD辅助设计软件和计算机船体管系放样系统和上海申博公司的SB3DS系统等，大大缩短了设计周期，提高了生产效率。公司也于2004年被认定为山东省制造业信息化示范企业（第一批）。 从硬件建设上看，公司现拥有各种计算机180余台，网络打印机和复印机8台，工程打印机5台，各种服务器5台。计算机在技术中心、放样中心、财务审计和项目组等重要生产经营岗位已经普及使用。公司已经建成了具有三层交换机和服务器链接的局域网，可对技术中心、放样中心、财务审计和办公4个计算机中心进行有效控制，经常性链接公司局域网的计算机100余台。公司已拥有100M宽带光缆链接Internet。 从软件建设上看，公司使用的软件系统主要为：生产设计为申博SB3DS系统；放样套料为沪东CAM系统；财务、仓库为用友U8系统。 这些软件之间的接口尚未实现连接，未实现数据共享。 船舶生产设计是一切生产经营管理信息的源头，要实现壳、舾、涂一体化和设计、生产、管理一体化，船舶设计软件与管理软件之间必须进行数据信息交换，让生产设计信息能够在生产管理中得到最大限度的利用，而生产制造后的实际结果反馈给设计部门为今后的生产设计提供实物量数据。3、国外造船技术环境二十世纪末到二十一世纪初，随着以信息技术为先导的新技术革命的蓬勃发展，船舶的建造技术更新速度明显加快，CAD/CAM技术、造船精度控制技术和船舶工程管理技术日趋完善，使造船技术趋向“集成化”，造船工艺流程由分段建造向“空间分道、时间有序”的壳、舾、涂一体化方向发展。当前，先进造船国家正在不断地应用新技术，促进造船行业的产业升级。以数字化设计和网络化制造为基础，实现设计、制造、管理与营销及生产过程信息化、自动化将成为可能，异地设计、并行工程、敏捷制造等先进的制造模式已在船舶制造业中开始应用。国际船舶建造行业，将是知识密集、技术密集、资金密集为特征的新型产业，传统的劳动密集特征将大为削弱。纵观世界新船建造量的推移，可以发现造船产业格局发生很大的演变，中国是最有条件成为大规模承接新一轮国际间造船产业转移的发展中国家之一。但是，目前我国的整体造船水平大致相当于20世纪80年代中期的世界造船水平，即造船模式处于由传统的“分段建造”向现代化的“分道建造”过渡阶段。据国家科技部船舶工艺研究所用8大要素、68项技术、340个标准对中外造船技术水平做出的比较分析表明：中国造船与世界综合水平相差15项。其中，精度控制相差15年，组织管理相差18年，信息技术相差19年。4引入计算机技术的中外差异及新问题 进入21世纪，国际造船业已全面实施“CIMS”, 该系统是以“规范管理、标准设计、信息集成共享”为标志，运用信息技术，以生产计划和成本控制为主线，通过“统一管理标准，统一管理流程，统一数据处理，统一资源平衡”，将造船过程所需的人、财、物以及设计和制造等信息融于一个系统中，确保信息数据准确、一致和实时，达到“均衡生产、高效生产”的目标。由于我国企业管理的环境、理念、体制上的特殊性，使国内外企业管理不同，引进国外先进的软件不能简单套用，有大量的本土化工作要做。中国船舶工业重工集团公司有2家企业分别引进了BAAN和FOURTH SHIFT公司的软件产品均没有成功应用，国内最先进的外高桥造船集团以优惠价格800万美金投资引进汉拿管理软件，目前该项目还在实施之中，仍然还存在实施不成功的风险；国内针对船舶制造管理一体化软件研究较少.。2004年岁末，国防科工委提出了关于加快建立现代造船模式的指导意见，指出“面对日益严峻的国际竞争环境，加快建立现代造船模式步伐是中国船舶工业走新型工业化道路的战略选择，也是直接关系我国造船企业生存与发展的一项紧迫任务”。“建立现代造船模式的总体要求是一改、三化、两结合，即从改造造船生产体系入手，以推进造船总装化、管理精细化和信息集成化为重点，结合企业实际，结合产品载体，推动建立现代造船模式工作的深入发展。”因此，抓住机遇，按数字造船的要求，引进和应用三维辅助设计制造软件，对提升公司的市场竞争力将产生积极而深远的影响。二、现代船舶建造流程1、造船工艺的内容和任务造船工艺是研究船舶建造过程及其工艺技术的一门应用学科。它通过分析船舶建造工艺技术及其生产过程，而获得最优的造船工艺技术准则，以保证产品质量、降低生产成本和改善生产条件。它涉及到很多领域内的先进科学技术和现代科学管理知识，乃是一门实践性和理论性很强的科学。造船工艺一般由船体建造工艺（包括船体和上层建筑的制造工艺），舾装工艺（机电装置、运营设施、生活设施、通讯设施、各种属具、木作和绝缘等的安装工艺和油漆等），船舶下水和试航交货等部分组成。它涉及的范围广泛，作业种类繁多，因而它又是一项综合性的工艺技术。造船工艺的主要任务，一方面应根据现有技术条件为造船生产制定合理的工艺措施；另一方面则应研究和开发新工艺、新技术（主要是计算机技术），不断提高造船工艺水平。习惯上我们把造船工艺分为两大部分，其一，由加工制作船体构件，直至将它们组装和焊接成船体的工艺过程（成为船体建造工艺）, 以及选择合理的建造方案，决定合理的制造工艺和工艺装备，将其绘制或编制成制造船体建造施工的信息（图、表和技术文件）等工作（称为船体生产设计）；其二，就是把各种机电装置、设施及属具等安装到船上去和进行油漆、绝缘等的工艺过程（称舾装工艺），以及选择合理的舾装工艺和工艺装备，将其绘制或编制成指导舾装施工的信息（图、表和技术文件）等工作（成为舾装生产设计）。同时，由上述两部分的生产设计组成了协调统一的造船生产设计，成为造船生产活动中先进的工艺准备和工艺管理工作。2、船体建造的主要工艺过程船体建造作业线是船舶制造系统的主要生产作业线，它包括船体放样和号料、船体加工、部件装配与焊接、总段或大型分段组装以及船台装配与焊接等主要工艺过程，其工艺流程如图1-2所示。 船体放样作业，包括船体形线的光顾，修改设计图中因各种原因产生的误差；并在光顺后的船体形线图上绘出各种结构线；进而确定各种船体构件的实际形状和尺寸，为后续工序提所需的施工信息。船舶号料作业就是将放样中展开的船体构件实际形状和尺寸划到原材料（钢板或型钢）上去，并标出后续工序所需的简明标记、符号和数据。最早采用的放样和号料方法是实尺放样和手工号料。这种方法有辅助材料消耗大、劳动强度高、生产效率低等缺点。60年代出现的计算机数学放样，使放样工艺产生了新的飞跃。它是运用数学函数来定义船体线型或船体表面，并将其编制成计算机程序，通过电子计算机的高速运算来完成放样工作的。计算机数学放样能提供船体的各种放样资料和切割、划线、肋骨冷弯等各种数控机床的控制信息，它不仅使船体放样工艺实现了自动化，还为造船生产过程实现综合自动化开辟了道路。船体加工乃是船体构件的制作工艺，它包括钢材预处理、构件边缘加工和构件成型加工等内容。其中的构建边缘加工中的切割工序就是运用机械剪切或气割方法，按照号料线条或自动切割信息（仿形图或数控指令带）进行切割而得到船体构件。三、计算机软件的应用范围1、计算机应用介绍早在60年代初，随着电子计算机技术的发展，已初步研究成功了船体数学放样。原来要在放样间用几何作图法光顺船体形线和展开构件等工作，已可用电子计算机来完成。当时的数学放样，已经能够完成船体线型光顺，外板（除艏、尾部外板外）和纵向构件的数学展开，胎架尺寸计算，加工样板尺寸计算以及为数控加工机床提供控制信息等，为应用数控加工机床创造了条件。与此同时，也相应研制了数控绘图机，数控切割机和数控肋骨冷弯机等数控设备，使造船生产开始跨入计算机和数控技术的新时代。自70年代以来，随着计算机系统和信息处理技术的发展，造船界一方面研究发展了造船图形处理语言（又称几何语言），借以扩大计算机软件的处理功能；另一方面则以应用数据库技术为中心，研制发展了数学放样子系统、构件生成子系统、套料子系统、管系计算子系统、以及生产管理和生产管理和成本管理子系统等，组成面向船体建造为主的集成系统，或者是面向船舶设计为主的集成系统。此后，为使计算机应用更趋完善，以船舶设计和制造一体化为目标，发展了以数据库为核心的，船舶设计和制造一体化的造船集成系统，即称为造船CAD/CAM系统。现有的造船CAD/CAM系统，无论对船舶设计或船舶制造，其应用范围仍然是有限的。为了扩大该系统的应用领域，各国造船界正大力研制更为完善，又便于应用的第二代造船CAD/CAM系统。数控装置一般分为三种类型，就是NC(Numerical Coutrol)系统、CNC（computer Numerical control）系统和DNC（Direct Numerical control）系统。NC系统是专用数控装置对机床进行控制；CNC是用微型计算机对机床实行单机控制；DNC则是一种群控系统，它用一台中央处理机对若干台机床进行直接控制。随着微型计算机的发展，以及数控机床对控制功能要求的提高，NC系统已不能满足数控机床发展的要求，而逐步被CNC系统所代替。而且随着数控传输装置的发展，以开始应用DNC系统。由于DNC系统可以同时控制多台机床，为实现整个生产线的集中控制创造了条件，具有很好的发展前景。2、计算机对船体建造的精度的影响误差和精度的理论在机械制造业研究得相当成熟机械产品的精度以成为产品质量的重要指标，也是实现产品互换性原则的基本条件。造船业由于其固有的特殊性，欲完整地搬用机械制造业采用公差制的经验是不可能的。但是，机械制造业中关于建立公差制的许多宝贵经验值得我们借鉴。其中最重要的是配合的互换性原则。它在船体建造中主要体现为船体装配（配合）的不修整原则。尽管如此，船体建造的精度的研究起步较晚，造船工业（尤其是船体制造）的公差制尚处在初级阶段。60年代以前，限于当时的造船工艺水平和技术测量手段，以及船体建造过程的复杂性和特殊性，各国造船业都不得不在造船生产中，对零部件和分段采取加放配合边缘工艺余量的办法来解决船体结构的焊接变形和施工误差等问题。在这种工艺措施下，必须在边缘配合是进行大量的休整工作。据统计，修整工作量约占整个装配工作量的3040%，尤其这种修整作业大半是在船上进行的，工人操作条件差，延长了船台周期，并使产品精度不易提高。这时期的船体建造过程一直存在修配的传统习惯，上下工序之间没有严格的完善的检查制度，对每道工序的公差之控制，往往只是凭经验估计的一种质量要求。60年代后期，数学放样和数控技术在造船工业中得到了迅速发展和应用，船体建造的机械化、自动化进展也较快，出现了机械化平面分段生产线和其他各种生产线；边缘加工实现了数控切割和高精度门式切割机切割，以及激光经纬仪和水准仪在船体测量中的应用等。这就促使船体制造和装配精度日趋提高，以满足先进造船工艺方法的要求。3、计算机对船体号料的影响在没有实现数控加工的情况下，加工前应根据放样资料，将船体构件精确地划（或影印）在平直的钢板或型钢上，并标上船名、构件名称及加工符号等，这一过程，称为船体号料。在船体建造工艺中，有样板号料、草图号料、投影号料和自动号料等方法。电印号料法使手工号料作业完全实现了自动化，大大改善了劳动条件，提高了劳动生产率和号料质量。随着电子计算机在造船中的应用和带自动划线装置的数控切割机之推广，作为独立的船体号料工序可能被取消。但是船体构件的套料工作仍然是值得深讨的问题。利用电子计算机确定船体构件的图形，再将这些图形置于钢板边框进行合理排列的过程，叫做数控套料。套料时在钢板边框内配置构件的工作，目前是手工完成的。构件配置结束后，再由手工配置连割线和规定切割路线，然后将结果存入数据库，也可输出穿孔纸带，供数控切割机使用。数控套料乃是当前发展造船数控集成系统的重要课题之一，而且也出现了多种数控套料方法。但是，各种方法的套料过程都需要介入大量的人工因素，目前还不完善。现以使用比较广泛的数控绘图机套料方法和用图形显示系统套料的方法。1）.用数控绘图机套料的方法首先用数控绘图机按1：10的比例在纸上绘出各个单个构件，并用手工剪下各个构件的纸样，再根据套料条件，在与构件比例相同的钢板边框内进行手工套料。套料完毕后，即可用图形处理语言编写出整块钢板的构件程序，然后将此程序输入电子计算机，则电子计算机经过运算而输出数控切割指令带或程序单，此指令带经绘图机检验后，即可供数控切割机使用。这种方法的缺点是手工操作较多，但是，在电子计算机的外部设备不够齐全的条件下，还是可取的。2）.用图形显示系统套料的方法在套料过程中，构件配置的自由度很大，需要作复杂多样的判断，采用这种套料方法就是将需要判断的部分由人承担，而数字计算和图形生产等则由电子计算机及外部设备来完成。因此，它是充分发挥人和计算机各自的长处之套料的方法。如图所示1-3所示小型计算机NOVA840显示屏传感器键盘4、计算机及船体数学放样船体数学放样，是用数学方程定义船体型线或船体表面而建立数学模型，然后通过电子计算机的高速运算完成船体放样工作。方法有两类:1）模拟手工放样原理，建立船体线型的数学样条函数，并通过计算机的运算，代替手工放样中对船体型线的修改和光顺过程，称为“剖面线法”；按几何要求和物理条件建立描绘船体表面的曲面方程式，并通过电子计算机的运算提供所需的船体型线资料，称为“曲面法”。2）船体外板的数学展开是数学放样的重要组成部分。它的任务是根据数学光顺给出的肋骨样条函数（包括外板横缝）和外板纵逢线样条函数，应用计算机方法展开船体外板，并对展开的外板进行钢板定位，提供数控绘图机和数控切割机所需的数控资料。船体外板的数学展开方法，大致可分为模拟各种手工展开法、整个分段外板展开法及其它新研究的展开法（如切面法、微分测地法等）等三种类型。其中的测地线法展开外板，就是一种模拟手工测地线的展开法。它采用数学计算式来描述手工展开过程，并依次按操作过程编程序，供电子计算机数学展开。四、计算机辅助设计的应用用数控机械自动绘制船体构件或对船体构件进行加工时，必须制作数控指令带。指令带的制作，首先要编制程序单。程序编制的方法有两种，即人工编码和电子计算机自动编程。对图形比较复杂的船体构件，采用人工编码制作数控指令带，需要耗费大量的计算机工作量和准备时间，有时几乎是人力难以胜任的。因此，为了更有效地应用数控技术，就应该运用电子计算机来担任这些繁复的信息变换和处理，进行有关运算和制作指令带等工作。为了是电子计算机能够完成制作数控指令带的任务，就必须有指挥电子计算机去完成这个任务的语言系统，称为图形处理语言系统。这种图形处理语言系统的研制工作始于机械制造业，例如已被广泛使用的APT(Automatically Programmed Tools)语言系统。但是，由于船体构件复杂，而且造船工艺中还有许多独特的要求，机械制造业的语言系统不能完成制作船体构件数控加工指令带的任务，所以必须研制造船专用的图形处理语言系统。目前国内外已发表许多造船专用的图形处理语言系统。例如，日本三菱的SHIP语言系统，挪威的AUTOKON语言系统，我国上海船舶工艺研究所的HCL语言系统、沪东船厂的船体构件数控切割绘图系统及江南船厂的船体几何语言系统等。五、主要船舶建造软件的使用目前在船舶建造行业的软件有Trbon、东欣、MasterShip等，其中MasterShip软件在中小船厂的应用更广泛。以下主要介绍MasterShip软件在现在大连渔轮公司正在建造的8000吨多用途货船的加工设计中的应用。1、MasterShip软件简介目前，各类船厂和船舶设计工程公司已经实现了船舶设计和工程工作的自动化。然而，船体，上层建筑和设备的生产设计却迟迟不能通过电脑软件来完成。 凭借长达20年的造船生产设计经验，MasterShip公司现可提供功能完备的MasterShip软件和专业的咨询服务，帮助造船者更迅速、更廉价地生产各类民船、军船和游艇。MasterShip公司由Jacques Hoffmans先生于1986年创立。Jacques Hoffmans先生从荷兰代夫特理工大学海洋建筑工程系硕士毕业后即创立该公司。MasterShip软件采用专业高效的参数化模版库以及数据库平台，生成完全的3D船体/上层建筑模型。100基于AutoCAD，能够极为广泛地与任何外部程序作链接或文件交换。MasterShip软件与最新的AutoCAD版本相结合，帮助用户把原始设计概念转化为各类生产信息。这些生产信息将直接用于实际的造船生产。 MasterShip软件采用最新的3D技术制作出船体结构和设备模型，同时生成各类必要的生产信息。MasterShip软件把船舶设计和造船生产设计联系在一起，充分发挥了现代CNC数控切割与加工技术的优势。MasterShip软件同时结合了船舶设计和物流系统，使之成为全球各类小、中或大型船厂和转包商的核心软件系统。船体外型模块MasterShip CAD/CAM软件将船舶初时设计以及详细设计的有关信息100转化为生产设计信息。本产品含有4个模块以及集成的给予SQL的数据库管理器。船体外型模块生成1：1的精光顺船体三维模型以及上层建筑模型。 船体零件模块创建3D船体结构零件以及上层建筑。管系模块SB3DS管系软件，生成全套3D管系/风管/电缆/舾装件。数控切割模块生成适用用户制定切割机的数控切割文件。凭借长达20年的船厂服务经验，提供全方位的生产设计和工程服务。能接受任何船舶类型、任何船舶设计软件和任何格式的技术信息。为任何型号的切割机器或加工手段提供（数控）生产信息每一个国家、地区、公司乃至个人的船舶生产设计师都有属于自己的工作方式，也有各自需要关注的功能特点，MasterShip针对这一客户化、本地化的功能需求，采取了一系列额外的功能开发服务。MasterShip在中国已经开发诸多适合中国造船生产设计特色的本土化功能，这些功能极大地增强了MasterShip在中国的竞争力。2、8000吨多用途货船加工设计介绍8000吨多用途货船的船体建造设计分为详细设计和加工设计。加工设计按照详细设计的图纸进行设计，但是设计前必须检验详细设计有没有错误，此图为该船的船体分段划分图。首先对船底进行加工设计，该船底为货舱双层底结构（ DOUBLE BOTTOM CONSTRUCTION IN CARGO ZONE） 。该底段被划分成9个分段从2201&2301（22为左段，23为右段）至2209&2309，现以2209&2309为例介绍其加工设计过程及MasterShip在该过程中的应用。下图为该段结构图。 涉及加工设计的图纸一般有外板展开图、内底板图、装配顺序图纵剖面图、横剖面图、节点图、外底平板划线图、外底平板拼版图、内底平板划线图和内底平板拼版图。图纸上的细线表示弱结构，粗线表示强结构；点划线表示扶强材、横梁和T型材。下图为2209&2309分段装配顺序图下图为焊接处的节点图，水密结构上不允许开除管子孔外的其他孔。另外还有该段的组立树图，对零件进行编号时依据该组立树。如下图所示为2209段组立图，0006A的零件在两个分段的连接处，如下面该段的中纵桁图，图上的零件0006A-101在前一分段和这一分段上均有一部分；0005A表示散装，如中纵桁图上的零件0005A-103，是一块散装的补板，再如下图距中1835纵骨上的两块肘板0005A-104；TT1A7及下面所有组立都要按上图的装配顺序装到TT1A3上，在该段相关图上外底板上所有的零件都为TT1A3组立。纵剖面图包括纵桁和纵骨。下图表示该段的中纵桁，图上的102零件是一根扁铁，它的规格为FB80X8，真实形状为S表示一种端部形式，如下图。101零件为厚12的底板，由于上面开有减轻孔，形状较为复杂故用MasterShip放样后用数切加工，同理其他纵剖面以及所有横剖面的底板也用MasterShip放样后加工。下图为距中1835的纵骨，该纵骨上有上下两根球扁钢，规格都为HP120X8，DET-4为 DET-2为该孔为流水孔，SLANTED为有斜度部分。下图为FR163即163号肋位图，101W和101F为T型材，0005A-111为厚度为11的补板，0005A-112为厚度为10的补板，放样为 FR163A1-101、 FR163B1-101 、FR163B1-102、 FR163C1-101均为FB100X10规格的扁钢，FR163A1-101、 FR163B1-101放样为FR163B1-102放样为FR163C1-101放样为两端不同的扁钢必须标明方向，如、。下文中的型材切割图就表明了艉的方向。下图为内底板拼板图，拼板图是根据划线图上的尺寸大小绘制的，是为手号切板提供方便的，只有平的底板需提供拼板图，该段的外底板有9块板但只有一块平板，故均需曲加工，采用单板下料不进行拼做。内底平板拼板图内底平板拼板图加工设计的第一步为填写船体零件明细表，左段和右段的零件应分开填写，表上应有零件的所属组立名称、下级组立名称、数量、规格、材质（A）、所在图纸的页数和特征（如T型材和需要曲加工的零件）。零件的种类有型材（主要是球扁钢）和板材（包括手工加工板、数控加工板和龙门切割的扁钢）。型材做纵骨用；龙门切割的扁钢做加强筋用；除扁钢外的板材外形为矩形或三角形等简单形状的用手工加工，其余形状复杂和需要曲加工的板用数控切割机加工。由于零件加工情况不同而进行统计的表叫零件配套表，该表有零件的规格（用手号料和龙门切割的零件在该表上还填有外形尺寸）、名称（板、加强筋和纵骨）、数量、材质（A）、特征、依据（即加工方法，如手号为CT、数控为NC）。下图为某型材切割图（材料是球扁钢）型材、扁钢和手工加工的板的放样用CAD软件绘制就行，其中型材和扁钢还得进行套料，然后统计不同厚度板的用板情况。手工加工用板一般用数控切割的余料以提高材料利用率。使用MasterShip软件的套料模块进行套料，对放样的板材生成构件，可采用人工或自动两种方式进行套料，最终生成切割机使用的代码。需要曲加工的型材和板材要单独出图，并单独统计。如图为用MasterShip软件做的八块10mm厚的板的放样套料图。以上数切加工图及曲加工图就是运用了MasterShip软件的Shape Generator （船体外型模块）创建了3D模型，该模块的输入信息可以是2D或3D的型线图、型值表、或者直接由其他软件生成的3D模型。“船体外型模块”给用户提供了十分强大的工具，可以允许用户直接在3D曲面上创建、添加和调整生产所需的信息，诸如板缝线、护缘、锚链筒、艏侧推开孔、舷艢等。通过MasterShip“装配管理器”，用户可以通过全自动的方式创建或修改内部结构的3D装配。 该模块还可以自动计算出每个分段的外板展开图、展开数据和各种胎架数据等。体现了模块采用多曲面定义的方法和原则来定义和连接多种曲面，这使得软件能够胜任创建任意复杂的曲面组合。所有模型曲面都存储在Geometrics几何数据库中。用户可以逐个对其进行光顺和细节添加。Geometrics几何数据库在中央数据库中储存着所有曲线、曲面、外型加工信息等外型数据，该数据库可以供多名工程师同时使用。几何数据库使得用户可以使用“船体零件模块”进行后续分段和环段的细节添加等。下图为外板需要曲加工的图图1曲加工后为图2曲加工后为图3曲加工后为图4曲加工后为四个曲加工图所组成的外底板曲部如图“船体零件模块”基于装配管理器和参数化建模系统：TOM的支持生成各种3D船体结构模型和2D图。TOM系统使用MasterShip软件提供的数量巨大的模板库进行建模，并自动完成重复的画图操作。模板库包含诸如肘板、强肋骨、焊孔、型材穿越开孔等常用的结构特征模板库。只需要输入参数便可以在AutoCAD的环境中直接获得2D的精确结构图纸。“船体零件模块”通过快速选择“数据管理器”中的型材库进行型材定义，同时进行包含端部加工方式在内的型材3D实体建模。TOM系统通过对参数的修改实现零件的自动更新，不但减少了绘制结构图的时间，而且大幅度提高了工作效率。下表为MasterShip软件自动生成的有关信息。IdentificationUserDateTimeThicknessNumber normalNumber mirroredMaterial classDescriptionDescription2209-0005A-127w5-12-200911:45:23910STEEL肋板 Frame 1692309-0005A-127w5-12-200911:45:34910STEEL肋板 Frame 1692209-FR175B1-102w5-12-200911:53:12910STEEL肋板 Frame 1752309-FR175B1-102w5-12-200911:53:26910STEEL肋板 Frame 1752209-FR176B1-101w5-12-200911:53:44910STEEL肋板 Frame 1762309-FR176B1-101w5-12-200911:53:54910STEEL肋板 Frame 1762209-0005A-119w5-12-200911:54:16910STEEL肋板 Frame 1782309-0005A-119w5-12-200911:54:27910STEEL肋板 Frame 1782309-GR2A1-101w5-12-200918:59:39910STEEL肋板 B18352209-GR2A1-101w5-12-200919:06:37910STEEL肋板 B18352209-GR4A1-101w5-12-200917:14:48910STEEL肋板 B223602309-GR4A1-101w5-12-200917:17:27910STEEL肋板 B23602209-0005A-108w5-12-200913:29:36910STEEL肋板 B34102309-0005A-108w5-12-200913:29:45910STEEL肋板 B34102209-0005A-109w5-12-200913:29:57910STEEL肋板 B34102309-0005A-109w5-12-200913:30:11910STEEL肋板 B34102209-GR7A1-101w5-12-200913:18:07910STEEL肋板 B39352309-GR7A1-101w5-12-200913:18:28910STEEL肋板 B39352209-0005A-134w5-12-200912:06:26910STEEL肋板 B45002309-0005A-134w5-12-200912:06:36910STEEL肋板 B45002209-FR171B1-102w5-12-200911:50:56910STEEL肋板 Frame 1712309-FR171B1-102w5-12-200911:51:06910STEEL肋板 Frame 1712209-FR172B1-101w5-12-200911:51:33910STEEL肋板 Frame 1722309-FR172B1-101w5-12-200911:51:43910STEEL肋板 Frame 172“船体零件模块”仅通过简单的鼠标操作，在3D视图上进行外板和型材展开。可以得到完全贴合的展开结果！MasterShip独特的展开算法都是基于广泛使用的成形加工方法，如滚压、卷展、弯曲和火工的成形技术。“船体零件模块”还提供了强大的工具对船体和上层建筑的外板和型材进行展开，如单曲度和双曲度展开等计算方法。用户可以展开包括艏柱在内的各类复杂曲面，并且获得供生产加工参考用的金属板表面拉伸表。在展开结果中，肋骨定位线、开孔、加工线等信息都将被自动定义并分开识别，这些信息都可经由后续的“数控切割模块”转化成相应代码。也可制作样板（参数化生成）来校验外板成形结果和型材弯曲结果。还采用了光顺曲面这一优势，在实际工作中，光顺是必不可少的一个步骤。一旦曲面外型确定，它可以被用来光顺。使用“船体外型模块”的一大优势是用户可以直接对曲面上的点进行光顺，任何一个修改曲面的命令都是直接对曲面上的点做移动。这给我们提供了直接的生产精光顺数据。作为辅助，软件会在光顺的时候自动显示曲率棒。曲面上的任意点可以单独被编辑，任何一个对于点的编辑都可以实时地看到修改的变化结果，以及相应的曲率棒的变化结果。Automatic fairing全自动光顺功能可以对诸如艏艉区域等复杂的曲面进行光顺。MasterShip供套料和加工的船体零件生成的功能。“船体零件模块”可以自动检查零件库中的平面零件信息，并自动/交互修正错误。“零件自动识别功能”可自动将其他造船软件定义的零件转化进零件库。 每个零件都可以自动/半自动地获得其材料、数量、镜像数量、零件编号等信息，除此之外，还可以将小合拢/大合拢等加工流信息赋予在零件数据上，将其实质上转化为具有数据属性的可以用来后续套料和加工的“零件”。在这个过程中，可以自定义切合实际的编码体系用于生产。 MasterShip通过“数据管理器”生成生产图纸和报表。“船体零件模块”允许用户对船体模型及图纸进行任意划分，如各种大小的分段和环段，称为生产单元。生产单元中包含所有的平面零件和型材，可作为船厂生产物流的基本单元，进行管理和生产加工。所有的零件按生产单元存储在终端的“数据管理器”SQL数据库中。用户可读取所有零件信息，并自动生成各类生产加工所需的零件图、清单和加工表。MasterShip软件在船舶的复杂零件的放样和套料中的应用体现MasterShip软件的方便、快速、精确，大大提高了工作效率。六、计算机及软件在船舶建造工艺中的发展方向传统造船模式的设计和生产，是根据船、机、电等专业门类来划分，按放样、加工、装配、焊工、钳工、机加工等专业工种来组织生产的，它必然导致周期长、成本高、设备利用率低和劳动效率低等弊端。而现代造船模式以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳舾涂在空间上分道、时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，大大提高了造船的劳动生产率，缩短了造船周期。现代造船模式可以克服传统造船模式的缺点，但其真正有效的运转必须在计算机集成制造系统的环境下才可实现。 随着计算机在企业的广泛应用，为不同的计算机系统建立一个统一的数据平台成为非常迫切的任务，作为制造业重要组成部分之一的造船企业也不例外。造船行业的发展和各种先进技术的运用，使造船企业产品的设计和生产周期在缩短，但信息量却在成倍增加，而信息在企业中已占据愈来愈重要的位置。现代造船行业为了实现设计、生产、管理一体化，应用计算机集成制造系统( CIMSComputer Integrated Manufacturing System)集成了许多传统的应用系统。不同的系统根据一定的流向传递信息，并且各系统构成稳定的、统一的大系统。 随着造船行业的竞争越来越激烈，对CIMS工作平台也提出了更高的要求:提高工作效率，减少错误，增加各系统的协同工作能力。为了适应这些功能，在造船行业开发和应用产品数据管理(PDMProduct Data Management)技术已显得非常必要。 近几年，国内的各大造船厂广泛应用Tribon作为计算机辅助设计制造软件系统，并且在由传统造船模式向现代造船模式的转换过程中发挥了积极的作用。但是，在不同企业中有着不同的工艺规范，企业往往根据自身的条件及特点采用比较适宜而成熟的工艺技术。PDM的作用就在于把与产品整个生命周期有关的信息统一管理起来。由于PDM具有支持分布、异构环境下不同软硬件平台、不同网络