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精益设计在船舶设计研发中的应用

作者:中国舰船研究设计中心 分类:精益设计时间:2020-10-21 15:50:48

随着船舶工业的快速发展和信息技术水平的不断提高,信息化、数字化、智能化和可视化技术在船舶制造中得到了广泛应用。各学科专业大量设计分析软件和CADDSS、FORAN、TRIBON等3D 设计软件的应用,逐步改变了传统的船舶设计和制造方式,对提高船舶产品设计质量,实现产品设计优化,提升船舶整体设计水平具有重要意义。PDM集成了产品文档管理和项目管理,进一步提升了整体设计水平。然而,在信息技术飞速发展的今天,船舶设计信息技术仍存在一些问题,需要进一步完善。

一.造船业的问题

(1)缺乏统一的软硬件系统集成和协作平台。工作流中从研发设计到仿真分析的各种软硬件相互隔离,相互之间的技术沟通协调和数据之间的流程衔接依靠人工完成,效率低下且容易出错。

(2)多学科优化有待进一步加强。每个学科都有自己完善的设计手段和仿真工具,但船舶是一个复杂的项目,学科之间相互冲突、相互影响,因此需要设计的协同集成和优化,以达到系统的最佳整体性能。(天行健咨询,专注于精益生产管理、六西格玛管理培训咨询和项目辅导的管理咨询公司)

(3)缺乏统一的过程数据管理平台。目前PDM系统主要管理设计结果。而每个设计阶段和专业都有大量的工艺数据,由于缺乏管理而难以重现。同时,工艺数据还具有大量的知识、经验和规则,需要加强知识的有效共享和重用。

二.船上的精益设计设计研发

1.精益设计船的用途

船舶设计是一个多专业、跨学科、复杂的系统工程,周期长、过程复杂。而“精益设计”是在规定的时间内,以最低的成本,最高的质量,创造尽可能多的价值,满足用户需求的最有效方式。因此,船舶精益设计的目的是对船舶设计流程进行梳理、改进和优化,加快设计的效率和速度,提高设计的质量,降低开发成本,缩短设计的周期。

2.船舶精益设计元素

船舶精益设计包括三个元素:

(1)流程清晰规范;

(2)技术熟练、经验丰富的设计人员;

(3)成熟的工具和技术。

三.船舶精益设计的实现

1.基于工具集成和协作的精益研发设计

船舶是一项复杂的工程,涉及到通用工程、船舶工程、机械、电气等多个学科和专业。由于设计工具系统和设计流程的复杂性,设计人员在设计工具学习、工具操作、数据处理、接口对接、模型协调等方面的工作量越来越大,严重制约了设计能力的充分发挥。需要通过整合设计工具和各学科数据,建立统一的精益设计研发环境。专业人员不需要在各种程序界面之间频繁切换,各种设计数据在这个平台上可以方便地交换和共享。

精益设计还可以把工作中经常用到的计算书、文档做成系列化、标准化、规范化的模板文件。设计人员只需选择相应的计算系统,在用户界面输入相关参数,程序就会自动生成标准化的计算书或文档,规范设计流程,提高设计人员的工作效率,提升设计质量。

2.流程驱动的精益研发设计

精益设计的主要核心之一是基于设计工作流驱动。以流程驱动的研发设计为基础,首先根据工作实际,结合3D 设计(CAD)和仿真分析(CAE),对基础数据进行学习和识别,梳理出每个设计阶段的设计流程或工序,逐级分解任务,将船舶设计流程精简化、标准化、制度化,通过具体工作流程实现设计任务的协同和循环,同时加强流程数据和各专业间设计任务的管理。

设计人员可以根据业务流程、工作步骤、设计点开展设计工作,实现各专业之间流程、数据的衔接,从而实现整体的设计优化。实现设计可追溯、可视、可控、标准化,提高设计质量和设计效率。

3.基于知识工程的精益研发设计

大量的设计知识和设计经验存在于设计人员的大脑中,在船舶研发流程的梳理过程中也会产生大量的知识、数据、经验和解决问题的方法。将这些隐性知识挖掘提炼为专家知识库,可以实现统一管理、存储和使用,有利于设计知识的积累、继承、重用和驱动,为每一个基于流程驱动的活动提供支持,为设计提供支撑。(天行健咨询,专注于精益生产管理、六西格玛管理培训咨询和项目辅导的管理咨询公司)

船舶知识库主要包括:

(1)创新设计知识库(标准库、规范库、专利库、技术文献库、设计经验库等。);

(2)设计案例知识库(母船库、性能参数库等。);

(3)多学科优化模板库(计算模型库、仿真模型库、优化模型库等。).

4.基于质量设计的精益研发设计

对船设计过程质量的有效控制是企业生存和谋求长远发展的可靠保证,可谓“百年大计,质量第一”。

设计是一门科学,船舶的功能性、可靠性、安全性、维修性等质量指标与船舶的设计工艺和设计方法密切相关。质量既不是检测出来的,也不是制造出来的,而是设计产生的。持续控制和提高设计质量,减少设计错误,要从设计源头入手,在设计过程中解决质量问题才能达到事半功倍的效果。报告指出,在整个船舶生命周期中,设计研发对船舶质量和性能的影响超过70%。在船舶生命周期前端采取的质量控制措施越多,提高船舶整体质量的效果越显著。所以精益研发设计中一定要加强质量设计和控制。

四.精益设计在船舶设计研发中的应用综述

精益设计以设计过程为驱动,整合设计工具和各学科数据,建立统一的多学科精益设计平台,有利于多学科协作、仿真优化和救灾。该流程覆盖了船舶技术研发的全过程,实现了船舶设计的全过程质量控制,支持船舶研发知识的管理和重用,提升了船舶设计人员的创新设计能力,提升了企业的核心竞争力。

精益设计在船舶设计研发中的应用

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