1、毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 基于 APNS的船体板材套料优化设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： 近年来 , 由于船用钢板价格飞涨 , 作为用钢材使用大户的造船业 , 甚至出现了“ 巧妇难为无米之炊”的局面。面对高贵的钢材豪门 , 船厂不得不想尽办法 , 提高钢材利用率。船舶是国家经济部门中的支柱产业之一 , 造船业非常发达的日本和韩国就很好地利用了这一产业 , 拉动了其经济发展。但是 ,众所周知 , 传统造船业属典型的劳动密集型产业 , 其最显著的特点是高成本、 低利润。据统计 , 每艘船的钢材消耗 约占产品成本的30%40%, 根据以往经验 , 造船业的利润率一
2、般只有 3%左右 ,因此提高船用钢板利用率 , 最大限度地减少浪费现象具有非常现实的意义。这也是提高造船企业经济运行质量、提高其竞争能力的关键之一。 从放样角度来看 , 当前影响钢材利用率的主要因素无外乎以下两种 : 一是设计水平的高低、 生产工艺的差异和生产节点的变动情况 ; 二是放样过程中船舶线型曲率变化、 板材的规格、 板缝线、结构密集程度和数控套料的变化、 余料利用和图样文件等因素。不难看出 , 第一种因素可以说是生产经营方面的因素 , 要改变这些因 素对造船影响 , 放样部门似无甚可为 , 但第二种因素则与放样有着密切的关系 , 在这一因素中 , 放样部门都身位居重要环节 ,如果措施
3、得当 , 完全可以实现“ 从源头上” 节约钢材。我们根据在建船舶产品的特殊性 , 依靠机制创新 , 积极推进新工艺新技术的应用 , 认真查找设计与管理中的不足 , 要求做到工艺规范 , 组合套料 , 用好余料 , 坚持把提高钢材利用率 , 作为节约工作的主线。数控 套料的优化组合业内人士都清楚 , 主船体的数控套料 , 是直接控制钢材定额最重要的环节之一。过去有些人认为 , 计算机辅助套料 , 已使钢材利用率有了较大的提高 , 一次套料钢材利用率在 85%左右 , 不必再把提高钢材利用率的主攻点放在数控套料上 , 这种观点是经不起考验的。其实数控套料受许多因素制约 , 包括生产计划 , 作业流
4、程 , 分段结构形状特性 , 钢材规格 , 套料单元组合 , 均影响到钢材利用率的变化 , 为此在计算机实施套料的同时 , 更要发挥人的主观能动性 , 发挥人机结合的有效机制实施精细化套料 , 实践证明 , 优化组合套料有相当的突破空间。 船体的制造过程大概可以分成船体设计 (包括船体内部平面板架结构、外 板型材生成和曲面板架的生成、装配焊接工艺设计等 )、 船体套料、船体零件加工、装配和焊接等几个重要步骤。船体套料工作是船舶建造的重要工序之一，它上承船体设计部门，下接零件制造车间，同时还肩负着合理地选用板材，提高材料的利用率，降低产品的制造成本的重要职责。从狭义上讲，它的实质是如何解决不规则
5、零件二维布局优化的问题。从广义上讲，它是融汇了设计、工艺制造、数据管理、统计汇总、优化分析于一体的复杂的集成制造过程。传统的研究方法认为，船体零件套料优化排样问题是一个纯粹的数学问题，属于具有最高计算复杂性的 NP完全问题，而且至今还无法找到解决该问题的有效多项式算法。只能通 过遗传算法、模拟退火算法进行近似求解。再加上船舶生产的实际过程按分段批量制造组装 )和套料的具体要求具体区分每一个零件使得通过算法改进提高船体套料效率变得更加困难。研究套料数据管理系统的目的在于从广义上解决船体套料问题，它从系统的角度把套料工作放入整个船舶制造的流程中，它能够实现从船体设计到船体套料再到零件加工的数据无缝
6、链接，使套料算法与套料设计工作有机的结合在一起。系统作为船体套料的工作平台，所有与套料相关的工作都按照工序展开，它提供了数据支持、数据流程控制、数据管理等全方位的技术服务功能，通过套料数据管理 系统可以使复杂的套料工作变得简单轻松、提高工作者的效率。目前，成熟的套料数据管理系统国内还没有出现，大部分都是局限于套料算法的研究上。 通过此次船舶套料优化设计， 提高 了 自己对 提高钢材利用率的 设计思想、收集资料等能力，从中了解国内外近年来 对船体套料研究的 发展状况 。 通过有关工具书的查阅及使用，培养综合运用所学专业理论知识，分析、解决工程设计实际问题能力 ， 从而使自己进一步理解和掌握 套料
7、的原理 ，进而增强自己走向工作岗位的适应能力，为自己走向社会奠定良好的基础。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： （一）基本内 容 1船体分段零件的绘制和编号； 2建立零件数据库； 3利用 APNS 生成初步套料图； 4对套料图进行优化设计。 （二）拟解决的主要问题 1根据船体分段详细设计图利用 AUTOCAD绘制零件图并对其进行编号； 2将零件图转化为 DXF 格式并导入零件库； 3将零件库中的零件用 APNS 软件进行套料得到初步套料图； 4对套料图进行一系列的修改。 三、研究步骤、方法及措施： 1. 分析参考文献，掌握 APNS 软件应用； 2. 熟悉套料的要领，方法步骤，； 3.
8、利用 AutoCAD绘出各个船体零件并 建立零件库； 4. 检查所绘制的图本，有错误及时修改； 5. 利用 APNS 生成初步套料图； 6. 把实践中碰到的问题进行分析并体现在套料优化设计中； 7. 撰写设计论文； 8. 检查图纸和毕业论文； 9. 打印图纸、毕业论文，并准备毕业答辩。 四、参考文献： 1 龙 哲 ，罗 宇 ，陈建波 . 板材自动套料算法研究的现状及应用实例 J . 上海交通大学 ， 2008,(01)： 16-19 2 梅颖 . 船体建造板材套料系统中排样优化算法与碰靠技术研究 M . 华南理工大学 ， 2010 3 高万盈，玛汉初 . 船体零件套料及其经济效益 J . 造船
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