摘要：分析了船舶曲面分段的结构和建造特点，并分析了基于机器人焊接的曲面分段划分考虑的影响因素。以 8万 t 级散货船机舱曲面分段为例，介绍了三种不同的划分方法，然后利用模糊综合评价法对三种不同的划分方法进行评判分析。结果表明：方法三为最佳划分方法。按照该方法划分机舱曲面分段后更有利于焊接机器人进行焊接。
关键词：分段划分；焊接机器人；模糊综合评价法
引言
随着船舶建造技术的发展，分段的划分也愈加合理，更有利于自动化设备的使用。在船舶建造过程中，分段的划分是否合理对船舶建造过程中的自动化程度产生很大影响，在精益造船模式下，在满足船舶基本建造要求的基础上，更要提高分段建造的自动化程度。因此，船体分段划分是船舶建造过程中的重要环节，需要考虑船厂的实际特征、现代化水平、员工素质等因素。基于机器人焊接分段划分方法的应用对于提高分段建造效率意义重大。
1.曲面分段的结构和建造特点
1.1曲面分段结构特点
曲面分段是由曲面板架和构件所组成的船体分段。一般，船体首尾分段、舷侧分段、机舱分段、甲板分段都是典型的曲面分段。曲面分段与平面分段在结构形式、几何特征和建造方法等方面都有所不同，具体如表 1 所示。
1.2曲面分段建造特点
由于曲面分段外形和结构复杂，为保证分段建造精度要求，通常会把曲面分段固定在胎架上进行装焊，即固定工位生产方式。固定工位建造模式的主要特点是：班组员工和设备围绕着胎架将该分段所需的构件装焊到外板上，最后形成曲面分段。这种建造模式下，曲面分段生产效率较低，受班组成员的素质和技能的熟练程度影响较大，不利于分段的自动化生产。
2.曲面分段的生产方式分析
在国内平面分段已采用流水线的作业方式进行生产，且技术成熟。因此，为提高曲面分段的生产效率，合理运用相似性原理，将曲面分段分解为平直板架和曲面板架，平直板架分解为标准部件和组立放在平台上采用流水线方式利用焊接机器人进行焊接。大曲度的曲面板架，仍采用固定工位进行建造。因此，分段的划分必须要考虑机器人的工作特点，主要考虑分段装焊时如何应用机器人等自动化焊接设备，即
（1）尽量把分段划分为平面分段，方便机器人焊接；
（2）将分段中曲度变化较小的划分在一起，小曲度的分段也可采用机器人焊接；
（3）充分考虑焊接机器人的工作空间和负载重量，分段的尺寸和重量不能超过机器人的工作范畴。
3.散货船机舱曲面分段划分方法优化分析
本文以 8 万 t级散货船机舱分段为例，以机器人焊接为基础，进行分段划分方法的优化和分析。机舱区域位于 FR 11~FR 38 之间，E 21P 分段位于FR 11~FR 26 之间，每隔 3 个肋位设置肋板。如图 1 所示。根据对称性，选取 E 21P 分段，在 E 21P 分段中，FR 12、FR 13 为局部加强结构，尺寸较大，且 FR 14 作了特殊延伸，与分段底部不在一个平面内，焊接机器人无法对该分段进行焊接。因此，需要对该曲面分段的划分方法进行优化。方法 1 E 21P 分段位于 FR 11~FR 26 之间（不包括FR 11），分段边界基本上都是船体结构的分界线，FR 12、FR 13 均为强肋骨，装配和焊接时需要添加辅助工作平台。方法 2 E 21P 分段位于 FR 12~FR 26 之间，取消 FR 12强肋骨，FR 13 仍为强肋骨，装配时需要添加辅助工作平台。
方法 3 E 21P 分段位于 FR 13~FR 26 之间，分段边界基本上都是船体结构的分界线，取消 FR 13 强肋骨，去除 FR 14突出部分，与分段底部在同一平面内。该方法改善了机器人装焊工作条件。三种 E 21P 分段划分方法如图 2 所示。
4.分段划分的评价方法
4.1评价方法的选择
目前，随着评价对象的复杂程度越来越高，评价方法也越来越多，常用的评价方法有数理统计方法、模糊综合评价方法、层次分析法、数据包络分析方法、多目标决策方法等。应用不同的评价方法评价同一对象时，其评价结果存在一定差异。因此，要根据具体的评价对象和评价要求综合考虑。本文结合曲面分段划分时有些影响因素不能定量分析且具有模糊性特征，因此选择模糊综合评价法对曲面分段划分
方法进行评价分析。
4.2模糊综合评价方法
模糊综合评判方法可以把评价对象的模糊属性具体化、定量化。该评价方法在评价具体对象时的基本内容有因素集、权重集、备择集、评判矩阵等。
5.结束语
本文介绍了曲面分段的结构和建造特点，并给出了基于机器人焊接的机舱曲面分段划分方法，结合焊接机器人工作特点，对机舱曲面分段的划分方法进行了优化改进。利用模糊综合评判方法对划分方法进行了模糊评判。
参考文献
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论文作者:陈义彪
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第05期
论文发表时间:2019/6/21
标签：曲面论文; 方法论文; 机器人论文; 评价论文; 机舱论文; 模糊论文; 船体论文; 《工程管理前沿》2019年第05期论文;