船体建造精度控制工艺方法和系统

摘要

本发明公开了一种船体建造精度控制工艺方法和系统，包括（1）将船体建造过程中涉及到的所有建造工艺精度信息、精度标准信息等输入到精度语义模型库；（2）通过本体构建工具将根据上述信息建立精度控制语义模型；（3）将各工艺焊前与焊后实测精度数据输入到精度数据库；（4）通过补偿量规划方法设计出船体建造过程中各工艺阶段精度补偿量；（5）将船体建造过程中涉及的各工艺阶段理论精度数据与实测精度数据进行匹配比较，找出超出误差范围的工艺，提出精度控制方法。本发明利用船舶建造精度控制模型很好地解决船舶建造过程中不同部门之间建造精度工艺知识难以共享等问题，从而能够最大限度减少现场修整工作量，提高工作效率，降低建造成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种船体建造精度控制工艺方法和系统。

背景技术

推广先进的精度造船技术就是应用技术创新战略，是我国造船缩短造船周期、降 低成本和提高竞争力的主要方法之一。然而国内缺乏系统的精度控制模式的顶层设计，无 法精确地指导造船过程中的精度控制工艺，因此填补在精度控制模式下的精度控制工艺方 法研究显得尤为重要。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种船体建造精度控制工 艺方法和系统，以精确指导造船过程中的精度控制工艺。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种船体建造精度 控制工艺方法，包括以下步骤：

(1)将船体建造过程中涉及到的相关信息，包括所有建造工艺精度信息、精度标准 信息、资源管理信息以及精度管理信息，输入到精度语义模型库；

(2)通过本体构建工具将上述相关信息建立精度控制语义模型，并将精度控制语 义模型本体输入至精度数据库；

(3)将船体建造过程中涉及到的各工艺焊前与焊后实测精度数据输入到精度数据 库；

(4)将各工艺阶段相关精度数据，包括焊前测量数据和理论数据，和建造工艺精度 信息从精度数据库中提取到精度补偿量规划软件内，通过补偿量规划方法设计出船体建造 过程中各工艺阶段精度补偿量，并反馈至精度数据库；

(5)将各工艺阶段理论精度数据与实测精度数据从精度数据库中提取出来，通过 对二者数值进行匹配比较，找出在精度控制阶段中超出误差范围的工艺。

进一步地，所述步骤(4)中的精度补偿量按照加工工艺阶段方法分为零件加工补 偿量、部件装配补偿量、分段装配补偿量、总段装配补偿量以及船台搭载补偿量；所述补偿 量规划方法为将船台补偿量按照制造级逐层分解到各工序，船台补偿量分解到各总段，总 段补偿量分解到各分段，分段补偿量分解到各部件，各部件补偿量分解到零件层。

进一步地，所述步骤(4)中的补偿量规划方法，包括如下步骤：

(1)根据船体设计尺寸、总段划分以及行业标准信息计算出船台装配补偿量；

(2)根据总段数以及不同总段差异对船台装配补偿量进行分解，其中某一总段的 总段补偿量总值为该总段源自船台分解补偿量与该总段自身补偿量之和；

(3)根据总段内分段数以及不同分段装配工艺差异分别对总段补偿量进行分解， 其中某一分段的分段补偿量总值为该分段源自总段分解补偿量与该分段自身补偿量之和；

(4)根据分段内部件数、分段内部件装配工艺和部件尺寸对分段补偿量进行分解， 其中某一部件的部件补偿量总值为该部件源自分段分解补偿量与该部件自身补偿量之和；

(5)根据部件内零件数、零件尺寸信息和零件装配工艺对部件补偿量进行分解，其 中某一零件的零件补偿量总值为该零件源自部件分解补偿量与该零件自身加工补偿量之 和。

本发明另一方面提供了一种实现上述方法的船体建造精度控制工艺系统，包括：

精度语义模型库，用于存储船体建造过程中涉及到的相关信息，包括所有建造工 艺精度信息、精度标准信息、资源管理信息以及精度管理信息；

精度控制语义模型管理模块，用于通过本体构建工具将所述所有建造工艺精度信 息、精度标准信息、资源管理信息以及精度管理信息建立精度控制语义模型，输出精度控制 语义模型本体；

精度测量模块，用于获取船体建造过程中涉及到的各工艺焊前与焊后实测精度数 据；

精度数据库，用于存储所述精度控制语义模型本体、实测精度数据和精度补偿量 数据；

精度补偿量规划模块，用于从所述精度数据库中提取出实测精度数据、理论精度 数据和建造工艺精度信息，通过补偿量规划方法设计出船体建造过程中各工艺阶段精度补 偿量，并反馈至精度数据库；

精度控制模块，用于从所述精度数据库中提取出各工艺阶段理论精度数据与实测 精度数据，通过对二者数值进行匹配比较，找出在精度控制阶段中超出误差范围的工艺。

本发明的有益效果：本发明通过精度语义模型库、精度补偿量规划软件和精度数 据库管理，展示了一种船体建造精度控制工艺方法，通过对工艺信息的选取匹配相应的理 论精度数据，通过大量的迭代计算得出补偿量数据，并与实测的精度数据进行比较，提出合 适的精度控制工艺。本发明将语义网技术与精度造船模式紧密结合，研究船舶建造精度控 制建模技术以及基于关系数据库的存储技术，利用船舶建造精度控制模型很好地解决船舶 建造过程中不同部门之间建造精度工艺知识难以共享等问题，从而能够最大限度减少现场 修整工作量，提高工作效率，降低建造成本。

附图说明

图1是本发明船体建造精度控制工艺方法的流程图。

图2是本发明船体建造精度控制模型owl部分本体构建图。

图3是本发明的补偿量规划方法示意图。

图4是本发明船体建造精度控制工艺系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。应理解这些实施例仅用于 说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明 的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明实施例公开的一种船体建造精度控制工艺方法，主要包括以下 步骤：

(1)将船体建造过程中涉及到的所有精度管理信息(包括过程控制、系统控制、精 度计划等)、建造工艺精度信息(包括放样工艺、号料工艺和装焊工艺等)、精度标准信息(包 括加工阶段精度标准、补偿量加放基准和特殊加工工艺标准等)以及资源管理信息(包括生 产设备、测量设备和精度标准文件等)等输入到精度语义模型库；

(2)通过本体构建工具，如Protégé软件，采用OWLDL本体建模语言将上述所有建 造工艺精度信息、精度标准信息、资源管理信息以及精度管理信息建立精度控制语义模型 (MHACM)，如图2所示为建造工艺部分精度信息本体示意图。并且将精度语义模型库中的精 度控制语义模型本体输入至精度数据库中的相应数据表中，精度数据库中主要数据表的逻 辑结构设计如下表1所示，将模型本体中各节点及其关系存储在相应的节点、子节点、属性 等表中。

表1精度数据库主要表结构设计

(3)根据不同的工艺过程采用合适的测量工具(包括全站仪、经纬仪、皮尺、直角尺 等)，将船体建造过程中涉及到的各工艺焊前与焊后实测精度数据输入到精度数据库；

(4)调用精度数据库，将各工艺阶段相关精度数据(包括焊前测量数据和理论数据 等)和建造工艺信息提取到精度补偿量规划系统内，通过补偿量规划方法设计出船体建造 过程中各工艺阶段精度补偿量，并反馈至精度数据库中相关的数据表中。其中精度补偿量 按照加工工艺阶段方法分为零件加工补偿量、部件装配补偿量、分段装配补偿量、总段装配 补偿量以及船台装配补偿量；

(5)调用精度数据库，将步骤(4)中各工艺阶段理论精度数据(即计算出的各工艺 阶段的补偿量数据)与步骤(3)中实测精度数据提取出来，通过对二者数值进行匹配比较， 找出在精度控制阶段中超出误差范围的工艺，并可进一步分析原因，同时依据数据比较提 出超差处理办法，编制精度控制工艺手册，将其导入精度语义模型库，便于管理和查阅。

根据上述方法，所述补偿量规划方法如图3所示，船体补偿量按照制造级逐层分解 到各工序，船台补偿量分解到各总段，总段补偿量分解到各分段，分段补偿量分解到各部 件，各部件补偿量分解到零件层，各控制阶段补偿量最终要满足船体完工后理想精度要求 为±0值状态。具体方法包括：

(1)根据船体设计尺寸、总段划分以及行业标准等信息由系统计算出船台装配补 偿量C₅，具体计算方法可参见张积贵所著的“船体建造精度管理中的尺寸补偿”。

(2)根据总段数以及不同总段差异对船台补偿量C₅进行分解，C₄₁总段补偿量总值 应为该总段源自船台分解补偿量C₅₁与该总段自身补偿量之和。该总段自身补偿量则依据该 总段装配工艺信息、总段内分段信息和精度标准等计算补偿量值，其余总段同C₄₁总段计算 方法；

(3)根据总段内分段数以及不同分段装配工艺差异分别对总段补偿量进行分解， 以C₃₁₁分段为例，C₃₁₁分段补偿量总值为该分段源自总段分解补偿量C₄₁₁与C₃₁₁分段自身补偿 量之和。该分段自身补偿量值则依据分段理论尺寸、分段类型以及分段装配工艺信息等来 计算获取补偿量值。其余分段补偿量总值同C₃₁₁分段；

(4)根据分段内部件数、分段内部件装配工艺和部件尺寸等信息对分段补偿量进 行分解，以C₂₁₁₁部件为例，C₂₁₁₁部件补偿量总值为该部件源自分段分解补偿量C₃₁₁₁与C₂₁₁₁部 件自身补偿量之和。该部件自身补偿量值则依据各焊件尺寸信息、焊接工艺和船企自身焊 接精度标准等信息迭代求解计算，具体迭代计算公式可参考叶家玮所著的《船体建造测量 及数据处理技术》一书。其余部件补偿量总值同C₂₁₁₁部件；

(5)根据部件内零件数、零件尺寸信息和零件装配工艺等对部件补偿量进行分解， 以C₁₁₁₁₁零件为例，C₁₁₁₁₁零件补偿量总值应为该零件源自部件分解补偿量C₂₁₁₁₁与C₁₁₁₁₁零件 自身加工补偿量之和。该零件自身加工补偿量值则依据零件尺寸信息、船企经验标准等信 息设计。其余零件补偿量总值同C₁₁₁₁₁零件。

如图4所示，本发明实施例公开的一种船体建造精度控制工艺系统主要包括精度 语义模型库1、精度控制语义模型管理模块2、精度测量模块3、精度数据库4、精度补偿量规 划模块5、精度控制模块6。其中精度语义模型库1主要用于存储船体建造过程中涉及到的相 关信息，如所有建造工艺精度信息、精度标准信息、资源管理信息以及精度管理信息等；精 度控制语义模型管理模块2用于通过本体构建工具将精度语义模型库1中的信息建立精度 控制语义模型，并输出精度控制语义模型本体，将本体输入到精度数据库4中；精度测量模 块3用于获取船体建造过程中涉及到的各工艺焊前与焊后实测精度数据；精度数据库4用于 存储所述精度控制语义模型本体、实测精度数据和精度补偿量数据等；精度补偿量规划模 块5用于从精度数据库4中提取出实测精度数据、理论精度数据和建造工艺精度信息，通过 补偿量规划方法设计出船体建造过程中各工艺阶段精度补偿量，并反馈至精度数据库4；精 度控制模块6，用于从精度数据库4中提取出各工艺阶段理论精度数据与实测精度数据，通 过对二者数值进行匹配比较，找出在精度控制阶段中超出误差范围的工艺，并可管理根据 误差分析编制的精度控制工艺手册。