上层建筑实现模块化的可行性分析

上层建筑实现模块化的可行性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 华东船舶工业学院　杨　敏　胡士平　刘建峰 　　摘 　要 　以模块化的思想分析了船舶上层建筑实施模块化设计和建造的可能性及可行性 ,并 提出了上层建筑模块化的概念、系统思想、分类和组合的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,最后以一艘 7 万吨级散货船为例 ,设 计了上层建筑的几个模块 ,由此证明上层建筑实施模块化是可行的。 关键词 　上层建筑 　模块化 　 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化 　船舶设计 　船舶生产 　　作者简介 :杨敏 , (19632) ,女 ,讲师。 　　目前各种船舶的上层建筑中已广泛使用卫生单 元模块。卫生单元具有标准尺寸和标准构造 ,内部 装有标准的卫生设备 ,并设有电、水、污水等系统 ,卫 生单元的上船安装仅需结构固定和系统连接[1 ] 。 另外 ,已经研制开发的普通船员居住舱室模块 ,高级 船员居住舱室模块 ,二氧化碳灭火装置模块已在实 船上运用 ,效果良好[2 ,6 ] 。 本文目的将进一步以模块化为目标分析上层建 筑实现模块化的可能性和可行性 ,从模块化的高度 审视产品导向型工程分解和任务包的形成 ,提出上 层建筑模块化分解的方案。 1 　上层建筑实施模块化的可能性 　　模块化是在通用化、系列化、组合化等标准基础 上引入系统工程原理而发展起来的一种标准化的高 级形式 ,表现为特征尺寸模数化 ,结构典型化 ,部件 通用化 ,系数系列化 ,组装积木化。模块化的理论基 础是系统分解和组合原理。 1. 1 　上层建筑的特点 上层建筑作为船舶主体的一部分 ,其特点为 : 1) 上层建筑的钢板较薄 ,上层建筑由于不参加 总纵弯曲 ,所以对总纵弯曲强度没有要求 ,它只要满 足局部的强度即可。 2) 上层建筑中舾装工作量很大 ,它包括管装、 电装、甲装、居装四大类别 ,上层建筑中管子的工作 量最大。 3) 上层建筑的制作周期长 ,船台和码头舾装所 占的时间特别长 ,如果能将这两个工期压缩或提前 , 将大大降低整个造船的周期。 4) 上层建筑的每层甲板即为一个舾装区域。 上层建筑区是舾装五大区域之一 ,可按甲板层数分 为几个小的舾装小区域。 5) 上层建筑中有许多功能结构都非常相似的 舱室。 6) 不同类型船舶的上层建筑也比较相似 ,通过 资料分析得出 ,不同类型船舶的上层建筑结构和布 置都比较相似。 7) 上层建筑中要特别考虑防火、救生问题。 1. 2 　上层建筑模块化的可行性 传统的上层建筑分段划分是以区域划分为基础 进行的 ,其结构性比较强 ,根据结构特性要求 ,分段 宜进行纵向划分。 上层建筑模块化要求分段横向划分。如果对上 层建筑分段的结构进行细致分析 ,考虑在横向分段 划分结束后 ,对其进行局部结构加强 ,可以解决它的 结构问题。而且由于模块本身就集功能完整性 ,结 构完整性于一身 ,所以为了满足模块化建造 ,可以考 虑采取横向划分方案。 上层建筑中管件、电装件数量巨大 ,品种繁多 , 安装工艺复杂 ,分段划分不得不以此为中心。当实 现模块化建造以后 ,将采用大量的标准接口 ,这就使 得管、电装工作大大简化了 ,一部分简化成功能模 块 ,一部分与其它部分一起构成结构模块 ,因而我们 不必再去考虑它所带来的其它影响 ,只需考虑组合 型式及模块的安装。 船舶的上层建筑的分段划分要求考虑作业量相 当 ,达到生产均衡。而模块化本身就是分段划分的 进一步演化 ,它的产生就已经有效的解决了作业的 空间分道 ,实现了平行作业。通过托盘管理 ,进而实 现时间上的有序 当上层建筑实现模块化建造时 ,大量的作业将 从空中降到地面 ,其工艺性将大大加强 ,而且由于舾 装和结构的完整性 ,将使上层建筑的制造周期大大 缩短。 现代造船采用壳、舾、涂一体化建造 ,其中以舾 装为中心 ,所以舾装因素是影响分段划分的最重要 2000 年 　　　　　　　　　　　　　　　船 　　舶 　　工 　　程 　　　　　　　　　　　　　　　第 6 期 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 的因素。分段划分方案的制定是以舾装为中心。模 块是结构和功能性完整的单元 ,它的定义就包括了 舾装 ,既然模块内的舾装率百分之百完成 ,那么舾装 问题在模块制作时就已经完成 ,所以分段划分时只 要满足模块化建造即可。 模块化上层建筑设计应以模块化为导向 ,即最 大限度地采用模块的结合来构筑上层建筑。这里的 设计包括从初步设计直至生产设计 ,其中分段划分 和区域划分设计必须以模块化为导向 ,建造策略也 以模块化为基准点开展设计 ,形成模块化建造的分 道程序。 2 　上层建筑模块化的分类 　　上层建筑可以按模块的复杂程度建立不同层次 的模块 ,也可以按构造性分成结构模块和功能模块。 2. 1 　上层建筑模块的层次划分 (1) 层次划分 模块可以是一个完整产品 ,也可以是一个功能 单元或结构单元。模块的结构和功能由简单到复杂 的顺序排列称为模块的层次 ,所以模块的层次又可 称为模块的结构 (功能) 复杂性等级 ,简称为模块的 复杂性等级。 从模块化上层建筑的区域概念出发 ,结合分段 制造的实际情况 ,可将上层建筑的模块分为五个层 次 ,每个层次模块内都包含结构模块和功能模块 ,而 高层次的模块是许多低层次模块有机的组合 ,如表 1 所示。 表 1 　模块化的层次 层 　次 (由高到低) 层次 5 层次 4 层次 3 层次 2 层次 1 名称 上层建筑 上层建筑 区域模块 部件 模块 组件 模块 零件 (2) 上层建筑模块化生产的层次划分 第一层次 :建立上层建筑分类的基本准则 ,在分 析船舶性能的基础上 ,对不同类型、用途和载重量的 船舶建立系列。 第二层次 :在第一层次的基础上对各种类型船 舶的上层建筑建立区域模块的原则 ,并确定其尺寸 系列。首先要对各层甲板的舱室进行分析、研究 ,建 立区域模块 ,并制定标准尺寸系列。 第三层次 :对具有代表性的 ,构成上层建筑主要 功能组成部分 (上层建筑结构、舱室、管路、系统等) 的模块装配单元制定参数系列。 第四层次 :在专业化生产体系 (流水线、工段或 车间)条件基础上设计标准模块制造工艺 ,根据标准 模块的使用范围和特点开展大规模的专业化生产。 第五层次 :在船台和码头舾装过程中 ,上层建筑 区域模块的分区装配设计 ,可选择不同方案的分区 模块建造工艺。同时应对上层建筑模块全寿命内各 阶段 (设计、生产、准备、生产、维护、修理、改装等)与 实施模块化有关的各种因素进行综合分析。 2. 2 　上层建筑结构和功能模块 上层建筑模块拟分为两大类 :结构模块和功能 模块。 结构模块是符合模数制成平面式结构体 ,是工 艺上完善的统一化的装配单元。它可以是上层建筑 分段或整个上层建筑 ,但它不是针对具体的船设计 的 ,在外形尺寸和结构形式方面可以适应不同用途 和尺度的船舶 ,且结构模块是相似的。 功能模块由若干设备和部分船体结构组成 ,用 于完成船舶的一个或几个功能 ,如现已开发的高级 船员居住舱室模块 ,普通船员舱室模块 ,锚机、绞车、 液压泵组模块等。 2. 3 　上层建筑模块的分解与组合方法 上层建筑的甲板与舾装区域一致 ,因此将上层 建筑划分为几个区域功能模块。可以这样建立区域 功能性模块系列 : 1) 针对船员的不同数量的要求 ,可通过增加舱 室数量或增加铺位和增加一系列设置而得到满足。 这一过程中其它区域功能模块保持不变。 2) 针对不同国家不同船型的要求 ,可以通过改 变相关的控制区域的功能模块的类型来满足 ,而此 时其它区域功能模块保持不变。 3 　上层建筑模块化设计和制造 3. 1 　模块化上层建筑设计中的模数制 当采用模块化原则进行设计时 ,设计者需掌握 一系列结构模块和功能模块的资料 ,根据任务书的 要求用这些模块来组装船舶。为了使整个造船技术 过渡到模块方式 ,必须突破单船设计的传统 ,建立起 模块化系列船舶的概念。 为了实现模块原则 ,保证模块和由模块组成的 船舶在尺寸上的协调 ,必须建立一套模数系统 ,从而 对船舶的主尺度 ,船型系数 ,以及模块的外形尺寸进 行约束。 3. 2 　上层建筑模块特征参数 (1) 总体。 表征重量类参数 ,只需排水量和人员数量二个 ·62· © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 参数即可。对于面积类参数 ,取决于船员人数。 (2) 区域功能模块。 参数取决于船员人数的分配量。 (3) 平面板架模块。 表征平面板架模块的参数只有扶强材间距一个 参数 ,它决定了板的厚度等其它一些参数。 需要指出的是 ,上面列出的特征参数只是为了 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 问题而提出的 ,对于不同层次的模块 ,其特征参 数的确定需经过仔细的分析论证。确定模块特征参 数 ,就是限制上述参数的取值范围 ,对模块的性能影 响很大。而模块特征参数以外的参数取值应该按照 具体的要求选取。 图 1 　居办区 C形立体分段( B、C、D 甲板) 图 2 　裕度区层式立体分段 图 3 　服务区、控制区平面分段 图 4 　餐区嵌补立体分段 3. 3 　上层建筑模块化的裕度 裕度包括设计裕度及使用期裕度两部分 ,涉及 重量、重心、高度、体积 (容积) 、能源供应、通风、冷却 等各个方面。裕度的大小及获得裕度的方法对船舶 全寿命费用影响巨大。 各种模块系统的潜在变动性对船舶的上层建筑 模块化思想的最大挑战是在确定设计裕度时。解决 此问题有两种可供选择的方案 : ①允许模块设计者 根据自己愿望确定其供应改造的要求 ,而硬性规定 上层建筑设计迎合这些要求。②在对各种功能模块 作广泛研究的基础上 ,为功能模块的供应界制定一 整套标准化的合理的限制性要求 ,从而简化上层建 筑的设计。 第一种方案为功能模块制造者提供了较大的伸 缩余地 ,但却给上层建筑设计带来了许多问题 ,因为 设计必须考虑船舶整个使用期内能支持各种潜在的 变动要求。这些潜在的变化 ,会在费用、重量、空间 等方面发生矛盾 ; 第二方案则大大地简化了船舶设计者的工作 , 但一定要认真考虑对功能模块设计可能带来的影 响 ,否则将会对功能模块产生损害。在确定采用上 述两种方案中的一种或两种方案相结合时 ,需要具 体问题具体分析 ,以便从费用、重量、空间特性以及 技术可行性的角度去决定供应设施的形式和裕度。 居室设计裕度 (应付人员变动或选用代用品造 成的差别而预留的设计余量)和居室使用期裕度 (保 证船舶能够容纳预期人员的增加而不超出居室规定 的人均占有面积) 的确定是模块化上层建筑舱室设 计中的一个重要组成部分。上层建筑模块作为通用 模块 ,必然要面对人员的变化 ,这种变化表现为居 室、餐厅等变化。由于居室具有体积固定 ,空间相对 狭小的特点 ,它的变化对上层建筑的影响很大。因 ·72· © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 此 ,总体设计师在初步设计时就要对居室裕度进行 考虑 ,既要从总体布局上进行协调 ,另一方面对模块 的体积提出限制 ,供制定界面接口标准时参考。 3. 4 　一般货船 (散货船)的几个模块 我们通过对数艘七万吨级散货船的上层建筑舱 室布置的研究 ,认为上层建筑的舱室可分为居住舱 室、办公室、公共舱室 (餐厅、吸烟室、会议室、娱乐舱 室等) 、服务性舱室 (洗衣室等) 、工作舱室 (控制室和 驾驶室) ,通过局部舱室位置调整 ,可以达到功能相 同舱室集中布置的效果。因此可以将上层建筑按功 能划分为几个区 :居办区 (居室、办公室 ,位置在 B 甲板、C 甲板、D 甲板的走廊靠前端) ;驾驶区 (以罗 径甲板为界限) ;服务区 (在主甲板上靠后端) ;控制 区 (在主甲板上) ;烟区 (A 甲板集中布置) ;餐区 (包 括餐厅、储蓄室 ,主甲板、A、B、C、D 甲板均有 ,上下 集中布置) ;裕度区 (为满足裕度所设置) 。分段的划 分以这七大区的划分为基础 ,兼顾结构 ,因此为了实 现上层建筑模块化 ,分段的划分可以跨舾装区域 ,采 用 C 形立体分段 ,平面分段 ,梯形立体分段和立体 嵌补形式。其中 ,居办区采用 C 形立体分段 ,驾驶 区、服务区、控制区采用平面分段 ,餐区采用嵌补块 形式 ,裕度区采用层式立体分段。它们的具体形式 见图 1～4。 4 　结语 　　模块化设计是模块化制造的前提 ,是充分发挥 模块化方法优越性的保证。上层建筑采用模块化设 计具有多方面的优势 ,主要表现为 : 1) 模块化设计为上层建筑的市场竞争提供了 有力手段。当今市场竞争激烈 ,要求花样多变 ,性能 各异 ,结构上具有高度的灵活性 ,模块化设计特别适 用于上层建筑这种品种多 ,批量小 ,舾装复杂的产 品。 2) 模块化设计有利于开发新技术。模块化设 计使得上层建筑设计工作简单化 ,避免了大量的重 复设计标准 ,便于优化设计及发展新产品 ,新品种 , 这对于缩短上层建筑制作周期 ,加快 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 的更新换 代 ,提高上层建筑的可靠性、维修性和综合保障能 力 ,减少全寿命周期的费用投入 ,意义重大。 3) 模块化设计有利于组织大生产。模块化设 计将复杂的产品非标准单件生产变成结构和功能相 同 ,工艺相同的批量生产 ,使得生产过程简化 ,有利 于实现生产自动化和工艺标准化 ,提高了生产效率 , 缩短了生产周期 ,降低了生产成本。 4) 模块化设计提高了上层建筑产品的可靠性。 品种多、批量小的产品由于设计工作多变 ,生产工艺 不稳定 ,质量不易得到保证 ,而模块化设计容易积累 经验 ,大批量生产也便于提高产品的加工精度和保 证产品质量。 5) 模块化设计提高了产品的可维修性。模块 化设计使得产品结构简化 ,接口标准化 ,容易将易损 部件集中设计或选择设计 ,方便了产品的维修及升 级换代。 6) 模块化设计使得建造分区分道 ,检验调试减 少 ,避免了可能的返工及各工种的相互干扰。 参 考 文 献 1 　陆伟东 ,徐学光. 模块造船的实施方法 . 造船技术 ,1996 年第 4 期 2 　王琦. 模块造船法的现状及发展趋势 . 造船技术 ,1996 年 第 8 期 3 　章祖岐 . 单元组装是提高预舾装水平的有效手段. 造船技 术 ,1996 年第 5 期 4 　郁泉兴 . 从上层建筑生产中心的设置谈对现代工厂设计 的认识 . 造船技术 ,1997 年第 1 期 5 　章祖岐 . 改善托盘设计及管理是实现壳舾涂一体化造船 的有效途径. 造船技术 ,1997 年第 1 期 6 　何学发 ,李维博 . 模块造船技术及其发展综述. 造船技术 , 1998 年第 1 期 ·82· © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. SHIP ENGINEERING　 The Official Journal of The Chine se Society of Naval Architect s and Marine Engineers No. 6 2 0 0 0 (Bimonthly) CONTENTS Mobile Agent Based Agile Shipbuilding Supply Chain Cheng J ingyun , Zhang Shengkun and L u Bei( 5 )⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 　　To counter the problems of high costs and long construction period existing in the china shipbuild industry ,a mobile agent based supply chain management solution is provided and the analysis on the corrent application of supply chain to the shipbuilding industry is also made. By using Berkeley Hass model ,an integrated supply chain system is established and a simple prototypal supply chain system is realized based on IBM Aglet . 　　Key words 　Shipbuilding ,Supply Chain ,Mobile Agent A Study on Stress Concentration at Hatch Corner for Ship with Large Openings L iu J iancheng , Gu Yongning( 9 )⋯⋯⋯⋯⋯ 　　A 32D FEM model is set up for calculating the stress concentration at hatch corner for a ship with lenge openings. The stress de2 stribution at hatch corner with four kinds of stress releasing holes and without stress releasing hole ,as well as with strengthened plates are discussed. The effectiveress of stress releasing hole and strengthened plate is analyzed for reducing the stress cuncentration at the hatch corner for the ship with large openings. 　　Key words 　Ship structure ,Stress concentration ,Hatchway Influence of Impact Condition on Behavior of Double Side Structure in Collision Wang Zili , Gu Yongning( 13)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 　　In structural design and optimization of double hulled ships ,it is important to understand the behavior of their structures and en2 ergy absorption mechanism in collision events. In thispaper ,the influence of collision condition on structural response of double2skinned side structure is investigated by explicit nonlinear F. E. numerical simulation technique. The results show that the damage behavior of double side structure is in close relationship with position ,angle and speed of collision. 　　Key words 　Ship collision ,Structural response ,Damage deformation ,Energy absorption Experiment of a New Kind Roll Damping Device Peng Xiaf u , L iang L ihua and Others( 17)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 　　In orcher to improve the rall damping abilily for a ship moving at full speed , a mew kind of roll damping device2thrust fin is pre2 sented. The structural configuration of fin2propeller complex and lift2resistance characteristics in different conditions are discussed. The ship roll damping ability at low , speed is an alyzed. 　　Key words 　Roll damping , Thrust fin , Low speed , Experimental device Application of Exact Maximum Likelihood Registration Algorithm with Data Fusion to a Six2degree Dynamic positioning System Yan Zheping , Bian Xinqian and Others( 20)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 　　The basic principle of a dynamic positioning system. The multi2sensors data fusion algorithm of exact maximum likelihood( EML) registration are described. The EML registration is achieved by two2step recursive optimization. The quick convergence is assured through the improved Gauss2Newton algorithm. The investigation is based on the real time data of an underwater vehicle model in a test basin. The simulation approves the validity of EML registration in real environment . 　　Key words 　Data fusion , Dynamic positioning system , Registration Feasibily Analysis on Realization of Superstructure Modularization Yang Ming , Hu Siping and Others( 25)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 　　Based on the concept of modularization ,the possibility and feasibility of modularized design and construction for ship superstruc2 ture is analyzed. A method for classcification and combination of modularity is described for a superstructure. Taking a 70 000t bulk carrier as an example ,several modules which constitute the superstructure are given. It is shown that the supersturcture modularization is feasible. 　　Key words 　Superstructure modularity ,Standardization ,Ship production ,Ship design Calculation Method of Exciting Force for Marine Steam Turbine Wang Zhiguo , Chen Zhijian( 29)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 　　Considering the unbalanced forces of the components of the steam turbine as the main factor causing the vibration ,a practical method for calculating the frequency and amplitude of the exciting force for the steam turbine is suggested. The proposed method is modified on the basis of full2scale vibration tetsts. 　　Key words 　Steam turbine ,Vibration ,Exciting force © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.