摘 要

分段装配是船舶建造过程中非常更要的环节，它对整个船舶建造过程有着重要的影响。本文以双层底分段为研究对象，完成了模型的建立、设备资源的定义、装配动画的制作、甘特图分析、干涉检验以及人机工程分析，对装配过程进行虚拟仿真，通过分析结果来帮助管理人员做出前瞻性的决策，在设计阶段优化装配设计方案。

本文应用DELMIA软件中相应功能来完成对双层底分段装配过程的虚拟仿真，在机械设计模块中完成模型的建立，应用干涉检验技术、人机工程技术以及甘特图来对装配过程进行分析。

研究结果表明，虚拟装配可以在设计阶段模拟装配全过程，验证零部件设计以及装配路径设置的合理性，对装配序列、装配工时以及施工人员操作过程进行分析，分析结果为设计人员提供有效指导，有助于对装配方案的改进，提高生产效率。

关键词：虚拟仿真，DELMIA，双层底分段，干涉检验，人机工程

Abstract

Block assembly is a very important part of the ship construction process, it has an important impact on the whole ship construction process. In this paper, the double bottom block is the research object. The establishment of the model, the definition of equipment resources, assembly animation production, Gantt chart analysis, interference test and ergonomic analysis are completed. This paper simulates the assembly process and the result can help managers make forward-looking decisions and optimize assembly design at the design stage.

This paper uses the corresponding function of DELMIA software to complete the virtual simulation of the double bottom assembly process. It establishes the model in the mechanical design module and analyze the assembly process by interferometry, ergonomics and Gantt chart.

The results show that the virtual assembly can simulate the assembly process at the design stage, verify the rationality of the component design and the assembly path setting, analyze the assembly sequence, the assembly time and the operation process of the construction personnel. The analysis result provides the designer with effective guidance, helps to improve the assembly program and improve production efficiency.

Key words: virtual simulation, DELMIA, double bottom block, interference checking, ergonomics

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究目的 2

1.1.3研究意义 2

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1国内研究现状 2

1.2.2国外研究现状 3

1.3研究内容 4

第2章 分段虚拟装配 6

2.1虚拟装配内涵 6

2.2 DELMIA软件简介 6

2.3模型的建立 7

2.4设备资源的定义 9

2.5 构建装配环境 11

2.6 双层底分段虚拟装配 13

2.7甘特图 15

2.8本章小结 17

第3章 干涉检验 18

3.1 干涉检验概念 18

3.2 DELMIA中干涉检验的意义 18

3.3干涉检验的应用 19

3.3.1静态干涉检验 19

3.3.2动态干涉检验 23

3.4本章小结 23

第4章 人机工程 25

4.1 人机工程概念 25

4.2 人机工程的应用 25

4.2.1人体模型的建立、动作调整及路径规划 25

4.2.2可视性检验 29

4.2.3装配可达性检验 30

4.2.4装配舒适度分析 31

4.3本章小结 33

第5章 总结与展望 34

5.1论文工作总结 34

5.2工作展望 34

参考文献 36

致谢 38

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1研究背景

近年来，随着计算机技术、信息技术和网络技术的进步，造船企业的信息化程度越来越高，数字化造船的地位逐步提升，成为全球造船业提高核心竞争力的关键要素和主要手段。世界各造船企业龙头都在组织开发数字化造船系统，在日本韩国包括三星、大宇、川崎等集团都已经创建了相当具有技术含量的数字化造船平台，各造船企业间利用数字化、模块化、网络化的平台交流信息，创立了动态的造船联盟^[1]。中国船舶制造业造船产量的快速提升很大程度上是通过造船设备环境的新建或扩建，而在造船技术和生产管理的能力等方面则明显落后，这个劣势很大程度上的限制了高技术含量船型在国内船厂订单中的比重^[2]。在实际生产过程中，如果仅仅凭借设计人员的知识和自身的经验进行设计，往往有一定程度的疏忽，如果在装配过程中对方案进行改动，就会严重影响装配进度，降低生产效率。我国船企在实际生产前的设计工作中往往做的不够充分，由于追求缩短装配周期，造成技术准备方面的疏忽，生产方案的制定缺乏科学的评估分析，不能预测实际生产时的方案执行情况，在生产过程中发现问题再修改，出现生产、设计、修改同时进行的现象，从而导致大量的返工，降低生产效率。因此中国船企有必要积极钻研并学习国外先进船舶制造技术，加强自身技术实力，提高制造技术和生产管理水平，实现从造船大国向造船强国转变。

船舶建造过程的中间产品复杂多样，利用虚拟仿真技术所具有的直观性、可试验性、经济性等特点，可以较准确地模拟船舶建造过程，并达到快速高效低投入的目的。船体装配过程的虚拟仿真是利用仿真软件来模拟船体装配方案在现实生产过程中的实施情况，帮助设计人员全面了解船体装配过程的实际情况，在设计阶段对装配方案进行评估分析。装配仿真是在虚拟环境中,利用虚拟现实技术将设计的产品进行模型，然后将模型进行装配，在满足产品设计要求与用途的情况下,通过分析、仿真、评价等修改产品的尺寸结构和装配序列及路径,验证产品的可装配性和经济性^[3]。虚拟装配是虚拟制造研究领域重要的研究分支,可以高质量地模拟产品建模与装配,有助于设计人员的方案设计，减少产品装配时间,降低生产成本,提高工艺设计的效率, 优化工艺规划[4]。因此，可以通过虚拟仿真技术的应用来解决前文所述的在船舶生产进程中需要处理和改进的问题。

1.1.2研究目的

虚拟装配是一种重要的制造辅助技术，应用虚拟仿真，可以在设计阶段，不耗费任何实际生产资源的情况下，模拟船舶分段装配全过程，通过干涉检测评估生产计划的可行性，人机工程分析生产方案的可达性，人员操作的舒适性，优化造船生产过程，促进流程创新和工艺创新，缩短船舶建造周期，协助管理人员做出前瞻性的决策和调度优化实施方案，辅助提高生产管理水平。

1.1.3研究意义

1）检验设计的合理性和装配方案的可行性。