船舶机械维修方面（共7篇）
船舶机械维修方面 篇1
摘要：有限单元法的运用, 能够具有代表性, 有物理意义, 能够通过构建的方式将复杂的问题变得简单。也就是说有限单元法的合理性和间接性能够得到直观的体现, 所以, 电子计算机的发展能够让有限单元切实执行, 这样就能够应用方便。所以本文针对结构力学在船舶方面的应用——以数值分析方法计算为例做了以下探讨。
关键词：结构力学,船舶数值,分析方法,计算
一、引言
最近几年来计算机信息技术的发展不断对各种理论产生冲击, 并且带来了深远的影响。很多的公式和积分方程法等数值方面的内容都被运用在结构力学的进步上面, 特别是有限单元法。这能够给结构力学带来深远的意义, 数学的基础是来自于很多的原理 (最小余能原理、最小位能原理、广义变分原理和它的特殊形式海林格尔一赖斯纳Hellinger一Reissner变分原理等) 和构造分片插值函数 (拉格朗日插值, 埃米特Hermit插位、Spline插值等的巧妙结合。但是最重要的还是有限单元法的运用, 能够具有代表性, 有物理意义, 能够通过构建的方式将复杂的问题变得简单。也就是说有限单元法的合理性和间接性能够得到直观的体现, 所以, 电子计算机的发展能够让有限单元切实执行, 这样就能够应用方便。
二、计算结构力学在船舶结构分析中的应用 (1) 纵总强度
有了这些能够给大型结构提出的分析, 相关的研究针对系统来说就不会那么复杂, 因此船舶设计的分析问题需要进一步提升化难为简的技巧, 结合实际的船体结构进行分析, 幽冥的是美国的DAISY;日本海事协会的PASSAGE;美国麻省理工学院的STRUDL程序系统;娜威船级社的SEASAM一69系统等。
(2) 横强度
构造的原则在不断的变化中进一步取得了价值意义, 因此分析是有可能的, 因而对大多数船型来说, 对横报告讨论明显变少了, 三是结构的内容却相对来说增加了更多, 对于其中的有关横向构件的屈曲研究进一步增多。但针对大船舶, 由于吃水程度的增加, 船底的横构件受到了很大压力, 其厚度相对来说比较薄, 所以需要精确掌握相关的构件屈曲特性。山本等对70, 000吨的大型油船进行了相关的模拟计算和屈曲计算。还进行了相关的针对大型矿石的强肋框圆弧部进行的屈曲破坏研究等。
(3) 局部强度
近年来对结构作直接的计算设计, 然后以疲劳、屈曲、脆性破坏等多种破坏形式给予可靠性已经能够实现了评定。但很多的单元法能够进一步结合外力就可以实现相关的发展, 对于局部来说, 要适应现代的强度要求和核心的指标加以发展。这样能够进一步将材料的极限加以完善, 实现构造中对于塑料破坏和变形问题的追加讨论, 完善安全系数的提升, 使得屈曲和疲劳问题能够成重点, 并且需要采取进一步解决的模式。
(4) 动力响应及其他
需要进一步加强动力响应的力度, 实现进展, 主要的缘由就是单元法这一类的方法能够实现在实践上的直接性应用和扩展, 体要研究相关的共性, 实现对结构和范围的力度整合, 进一步扩展。
集装箱穿有着一定的震动型, 也就是采用了数据模型的形式进行了实验, 进一步完善了相关的单元法利用概念, 越智用NASTRAN程序对升沉合成振动和单轴的集装箱船推进器轴系作了一定的固有解析, 所以进一步能够实现推导出简易的解析式。除此之外, 前后震动能够改变上层的震动, 进一步激起主机力量, 对于波及震动, 大型船舶应力及非梁振动等都有了理论和实脸研究。
三、在船舶结构分析中数值方法的出现
现在对于结构上的分析来说, 要进一步将设计的理念提出, 此方法是以直接法和半直接法取代习用的方法来作可靠性分析的。以大型游船的横将强度问题实现确定的指数, 一般能根据材料整体的屈曲和受疲劳的程度来改变相关的数据概念, 进一步适应有限单元法total一System求出破坏发生的概率。之后就能够用直接或半直接的方法实现对一定标准的测试, 加强应力的范围适应, 计算结果显示:对弧肋框和纵强度构件的面板弯曲部分焊缝处产生疲劳裂缝的机率非常之高, 因而该处的疲劳强度极为重要。
四、总结
结构力学的应用被广泛使用在船舶设计之中, 进一步渗透到了实际操作, 也就能够在船舶制造中产生一定的指导意义, 实现理论和实践相结合的基础, 对设计者来说这永远都是有用的。此外还需要注意, 很多的实验结构对于大型船舶来说, 鉴定和计算能够决定船舶稳定, 依然是十分必要的。
参考文献
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船舶机械摩擦学研究综述 篇2
1船舶机械中动力装置的组成部分以及会引起的摩擦学问题
主机部分及存在的摩擦学问题
船舶中主机包括燃气轮机、汽轮机和柴油机, 柴油机中又包含不同类型。针对每一种类型, 其摩擦学问题都存在不同的特殊性。
燃气轮机、汽轮机作为主机时工作原理是相似的, 一般都用于军舰和特大型的船舶。轴承、轴瓦都易受到磨损, 主要原因是由于油品润滑作用不良且含有杂质以及像超载等。而且, 长期的工作会促使轴承间隙发生改变, 那么这其中的摩擦学问题就在于叶片材料要经受起高温腐蚀。
柴油机又分为三种:十字头式低速柴油机;中速柴油机以及高速柴油机。在沿海地区, 中小型船舶中使用柴油机作为主机的船舶机械占总数的90%以上, 由此看出柴油机作为主机在动力装置中地位居高, 目前对柴油机摩擦学研究也较为深入。
支承元件及存在的摩擦学问题
支承元件主要包含的就是轴承和齿轮箱的部分。在船舶中轴承是轴系的重要组成部分, 是通过润滑方式减小摩擦的。油润滑是比较传统的润滑方法, 它的优点是寿命较长、承载力比较强、摩擦损伤较小, 但是也存在一定的不足, 油润滑是一个不断消耗的过程, 而且最重要的就是要完全密封的, 不然将会对水域有污染。齿轮箱, 就是需要我们做好密封和润滑。需要采用优质的润滑剂和密封剂来规范操作。
传动元件及存在的摩擦学问题
随着社会进步, 人们的价值观、生活观也在提升, 倡导“绿色生活”、保护环境、节约能源已是现如今的生活发展方向。传动元件主要是把主机发出的功率传给推进器, 来实现船舶的推进。针对传动元件, 主要存在的摩擦学问题还是润滑问题, 我们需要提高艉轴承的润滑性能, 延长其使用寿命, 使其创造更大价值。
舵机及螺旋桨存在的摩擦学问题
螺旋桨长期在水下工作, 需要高速运转同时会受到水的阻力, 因此发生损坏的几率过高。各国专家对此问题也是采用了实践式方式, 在实际运行中采取阴极保护法来进行保护。
2摩擦学中的基础与原理
现如今, 摩擦学在世界上占有很重要的地位, 也在全球范围内得到发展, 各国学术不断深入研究, 很多国家对摩擦学有了比较完善的规划, 很多工业部门中也实际应用到了, 这都足以证实了摩擦学已成为我们不可或缺的一部分, 也是要在国际道路上越走越强的。那么我们就要对摩擦学进行深入的了解, 明确知道它的基础与原理, 得以更好利用。
在摩擦学基础与原理方面, 我们要明确几点:第一, 要重点理解在表面断裂方面的磨损机理。第二, 要知道对于低压润滑, 要了解其轴承的流体动静压的空穴现象, 要知道在高速重量大的情况下轴承的稳定性;对于高压润滑, 要认识点和线在光滑面上接触时非牛顿流体和牛顿流体的弹流润滑是怎样的。第三, 要知道如果对微弹流足够了解, 那么就可以轻松估计边界润滑与流体润滑之间的混合状态。
3远程诊断在船舶机械中的特点
多源信息的相融合
利用多信息、多参数的技术融合, 可以将船舶动力机械中性能参数、振动、瞬时转速和油液等进行相融合, 形成船舶机械的综合诊断, 主要的形式有:模糊式判断、极限值评判、故障推理法以及理论多智能体等等。
在船舶动力机械中作为主机的柴油机, 就需要用以上几种方式进行综合推理, 比如说柴油机的温度、压力就会采用到模糊式判断进行性能参数分析。
采用多层次的采集、诊断和维修
实验室中的诊断系统, 是利用远程数据的采集以及信息快速传递的方式, 采用油液离线技术, 形成船舶机械远程故障诊断系统, 组建成故障诊断中心专家团队, 实现诊断中心具有数据管理、故障诊断、即时消息处理、预测未来发展方向和全面服务为一体的功能体系, 让远程诊断在船舶机械中越发完善。
4对未来船舶动力机械摩擦学展望
就当前世界来看, 人类社会不仅物质上有所提高, 在精神上也发生很大改变, 越来越开始探求于生态环境保护和自身经济发展, 很多方面可以看出人们希望二者可以和谐融洽。而船舶动力机械作为国际贸易发展的重要组成部分, 摩擦学问题将会对其具有重大影响。通过这些方面也揭示了摩擦学学科在节约能源、保护环境、可靠性高等一些性能, 对新时代下许多工程中新能源、新技术等为基础的船舶动力机械起到了支撑作用。把摩擦学知识合理的应用在船舶制造、设计、使用以及管理等各个重要部分中, 真正实现节约能源、降低消耗的直接目标, 也为实现环保、安全、节能的航运强国做出一份贡献。
首先, 我们要有明确的出发点, 就是以船舶动力机械的安全性和节能性为出发点, 融入到摩擦学的理论基础里面, 从各个摩擦易损点进行分析, 最大程度的减少能源耗费, 提高资源的效率。其次, 我们要走在创新的道路上, 研究出更多的新型抗压制品, 让船舶动力机械的各个组件运行起来更加安全可靠, 使其寿命延长。最后, 在船舶动力机械发展的这条道路上, 我们是一定要以摩擦学理论为基础的, 不可以偏离。因为摩擦学是服务于船舶动力机械的可监测性理论, 是可以提高船舶整个机械系统的基底, 也是现代社会需要的智能化方式。
5 结束语
浅析加强现代船舶维修的举措 篇3
一、着眼自主创新, 完善人才培养体制
突出理论创新的先导作用, 探索维修科学理论体系。科学的维修需要科学的理论作指导, 这就需要首先进行理论创新, 建立适合我国船舶实际情况的科学理论体系, 形成科学的维修思想观念, 推动和指导维修工作的发展。只有从理论上真正把握住维修工作的规律, 形成一套科学的理论与方法, 维修工作才能有不竭的发展动力。
(一) 自主创新为主, 学习借鉴为辅
世界发达国家为了开拓船舶维修的新途径, 提高维修的效果, 不断创新维修理论, 将计算机技术、人工智能技术以及网络技术等现代高新技术应用于维修领域, 形成了极具创新性的现代维修思想, 以及以“智能维修技术”等为代表的现代维修技术, 极大地提高了维修的效率和效能。近年来, 我们不断借鉴西方船舶维修的经验, 在发展中高度重视创新维修思想, 开展了综合工程、主动维修、基于状态的维修、远程信息支援等大量研究实践, 现时还制定了大量的法规条例, 有效地保证了这些先进思想的落实, 使船舶维修能力得到了显著的提升。但照搬外国维修理论的现象还比较普遍, 还没有形成具有中国特色的理论体系, 维修人才培养机制也急需改革和完善。目前, 我国维修理论与技术的发展基本是以跟踪模仿为主。发达国家的维修信息化建设为我们提供了很好的经验借鉴, 但其负面影响是容易形成技术依赖。因此, 我们应在学习借鉴的基础上, 努力实现从以跟踪模仿为主向以自主创新为主的转变。
(二) 注重整体设计, 避免盲目蛮干
首先要注重整体设计, 以系统思想统领维修理论体系。在新的形势下, 要真正地落实全新的维修理念, 促进船舶维修能力的全面提高, 必须制定更为详细的国家级标准和规范, 鼓励理论创新, 注重整体设计, 以标准带动建设, 以理论指导建设, 既要防止无所作为, 又要防止不讲科学盲目蛮干, 提高船舶维修工作发展的科学性, 避免在建设过程中走弯路。
(三) 立足我国实际, 突出信息化研究
船舶维修信息化是维修工作的全新模式, 因此必须加强与之相适应的理论创新。要着眼于未来远洋海运的发展趋势, 立足我国现代船舶维修实际, 从理论上把船舶维修信息化建设对维修领域的深刻影响研究透, 把现代航运业所需要的维修方式、方法研究透, 在此基础上注重应用各种信息技术, 研制开发先进的船舶维修系统。
(四) 着眼未来发展, 突出人才培养
突出人才建设的基础作用, 构建船舶维修人才培养体系。维修工作发展的基础是人才, 突出人才建设是未来船舶维修发展中十分重要的基础性工作。目前, 从事船舶维修研究和实践的专业人才, 多数是通过工作实践经验的积累或相近专业的岗位转换而来, 因此迫切需要在理论研究的基础上, 按照学科体系特征建立船舶维修人才培养体制, 实现从初级、中级到高级逐级提升的阶梯状人才培养模式。
二、重视船舶维修关键技术的突破, 实现船舶维修现代化
突出关键技术的核心作用, 加强新技术向应用技术转化。船舶维修相关的技术类型众多, 既有通用技术, 又有专业技术。因此, 必须要抓住关键技术优先发展, 吸收中外先进的科技成果, 既要加强各种专用技术研究, 又要特别重视成熟技术成果的转化, 还要特别重视高新科学技术在维修中的技术运用和成体系的配套, 完善维修技术体系。以下是我国船舶维修业需要重点发展的技术:
(一) 维修资源配置与优化技术
维修资源配置与优化技术是用于确定与优化船舶维修所需的人力、物资、经费、技术、信息和时间等资源的技术。随着现代科学技术的发展, 特别是计算机应用技术的普及, 维修资源配置与优化技术也在不断地发展与完善, 应用仿真技术对复杂维修系统的维修资源进行配置与优化将极大地提高效益。
(二) 维修质量监控技术
船舶维修质量监控技术是使各种设备保持、恢复到规定质量指标而采用的监控技术。主要包括:1) 维修质量保证体系的建立方法。2) 质量计划的制定与实施方法。针对维修工作质量和维修质量上的薄弱环节, 制定质量计划, 提出一定时间内达到的质量目标、改进措施、进度和负责人等。3) 维修质量检验制度和检验技术。加强维修质量检验工作, 把自检、互检、检验结合起来, 做好修前检查、工序检验和完工检验, 使质量检验贯穿于实施修理的全过程, 不断改进检验技术及其手段, 满足各种质量检验的要求。4) 维修质量统计分析和信息管理技术。通过维修质量的统计分析工作找出存在的质量问题, 分析问题产生的原因。
(三) 维修器材管理技术
船舶维修器材管理技术是用于维修器材筹措、储存、供应的管理方法和手段。通过对船舶维修器材进行科学地计划、组织、指挥、监督和调节, 以求用最少的资源消耗取得最好的效果。随着决策技术和计算机及其相关技术的发展, 采用计算机网络技术、计算机仿真技术、自动化技术及各种智能化的分析决策技术, 研究解决有关维修器材筹措、储存、供应等问题, 实现维修器材供应的精确化、可视化、网络化, 日益受到各国重视, 力求最大限度地满足船舶维修对维修器材的需求, 以实现最大效益。
(四) 物联网技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义, 物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一, 物联网的核心和基础仍然是互联网, 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二, 其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间, 进行信息交换和通信。因此, 物联网的定义是:通过射频识别 (RFID) 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 按约定的协议, 把任何物体与互联网相连接, 进行信息交换和通信, 以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。将物联网技术用在船舶维修方面将极大提高维修工作的现代化水平。
三、确立科学的维修方式, 提高维修工作的规范化水平
为了适应国际航运市场的迅速发展, 应对激烈的市场竞争, 必须改变落后的维修管理模式, 提高管理水平, 实行现代化的船舶维修保养体系, 采用科学的船舶设备维修方式。
(一) 确立科学的维修方式
船舶机械设备的维修保养不仅要保障设备完好, 工作可靠, 而且是为了获取最大经济效益。根据船舶设备类别及故障模式采取不同的维修方式。船舶设备基本上可以分为四类:安全设备、船级设备、重要设备、次要设备。
维修方式一般是按设备的维修内容及重要性来选择, 以确保影响安全运营的维修项目得到及时维修而无遗漏。根据船舶信息的反馈和收集、数据的统计和分析、运用可靠性与可维修性原理来确定维修方式、维修内容、维修范围和维修周期。维修方式可以采取三种模式:定时维修、视情维修、事后维修。例如:船级检验项目和长期工作的设备可采取定时维修。主要动力设备采取定时维修、逐步向视情维修发展;对一些耐用设备 (如电子设备) 、低值设备、非生产设备和维修价格高而不危及安全的设备可采用事后维修方式。
(二) 加强维修工作的规范化
为了便于维修工作的顺利开展, 按照船舶的实际情况, 首先要对各种船舶设备进行编码和系统划分, 并且对设备进行维修级别的划分和维修工作的分类。在船舶维修中无论是厂修还是航修, 第一步都要先编制修理计划, 然后才能安排施工, 并且在勘验、施工、安装和试验的各个阶段, 都要由验船师根据相应的修理工艺规程、技术标准和规范进行安全质量检查, 以确保维修工作的质量。
编写规范的维修手册是提高维修管理水平的重要环节, 维修手册主要包括设备卡和维修执行记录。设备卡主要用来记载设备名牌内容、各种数据和为该设备编制的维修计划。具体内容根据使用说明书、机务主管部门要求、管理经验、船检规范、交通部规章等制定。维修执行记录是设备的维修档案, 即完成各级维修工作的记录和说明。工作卡和工作计划板:依据维修手册的设备卡编写工作卡。工作卡和工作计划板是设备进行维修保养、计划管理和操作的工具, 其作用是用来编制和调整维修计划, 并按其循环运作。工作卡还用来传递设备卡中所规定的各项维修指令。
应用计算机技术规范管理过程, 提高管理效率, 应用计算机管理船舶的维修保养是实现船舶现代化管理的重要内容。机务主管部门要加强应用计算机技术对船舶维修工作进行有效地管理、监控和指导。
四、结语
依据我国船舶行业的实际情况, 采用先进的管理方法和维修技术, 能降低船舶技术管理部门因船舶的流动、分散而不能有效的监督和管理的困难, 能够克服因船员频繁调动造成的维修管理脱节, 缩小船员技术素质不同而造成的管理与维修水平的差异, 实现船舶维修的系统化、标准化、规范化, 保证船舶维修工作的有效性、及时性, 同时使其与船舶检验结合起来, 共同对船舶设备进行全面质量管理。保持船舶良好的技术状态, 降低维修费用, 提高企业的经济效益。大力运用成熟的信息技术, 建立船舶技术资料库和维修档案, 实现计算机管理, 进而逐步建立起现代化船舶维修体系。
参考文献
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船舶机械维修方面 篇4
船舶机械维修充分体现了一个国家的航运综合实力。我国的船舶机械维修主要分为3个阶段, 即1965年前的“大修、中修、小修”船舶维修模式, 1965年后的“检修、小修、航修”的维修模式以及1983年开始实施的“以机务监督为中心”的维修模式。此后, 还结合了现代先进的计算机技术, 也融入了一些现代预防维修的理念和技术。这3个阶段的共同点在于:都是计划性的维修模式;其弱点在于:要么维修过剩, 要么维修不足。直到1988年, 船舶机械维修才正式进入了全面质量管理的阶段。之后, 随着船舶运营安全的发展要求越来越高, 船舶机械维修的管理水平也必然要随之不断提高。随着ISM船舶安全管理规则的制定和强制实施, 船舶机械的维修管理更需要应用状态检测技术。由此, 作为状态检测重要手段之一的油液监测技术便正式发挥其强大的功能。油液监测对于机器的性能、寿命长短起着关键性的决定作用, 很多机器故障都是由于油液污染造成的。因此, 我们必须大力推广应用油液监测技术, 从而提高船舶机械维修的水平。
1 油液监测技术的概念和方法
油液监测技术已经经历了30余年的发展历程, 主要应用在大型船舶的安全检测和维修保养方面。这种技术具体是指, 通过分析润滑剂或其他油液工作介质在机器中的具体使用情况, 来判断机器的润滑性能变化和磨损微粒状况, 以此作为依据来评价机器整体的性能状况, 从而较为准确地预测机器故障的发生原因、故障具体类型和发生故障的零件等。这种油液监测技术是现代重型机械进行状态检测和故障诊断的主要手段, 已经被越来越多的人注意到其重要的应用价值所在, 即通过该技术手段, 我们可以实现对运转中的机器进行离线或在线润滑性能的检测, 并对磨损微粒进行定性和定量分析, 从而实现对机器的主动式维修, 从而避免传统的计划式维修的弊端, 进而通过提前更换机器油液来有效预防或避免重大事故的发生。在30余年的发展历程中, 油液监测技术已经彰显出其较大的应用可靠性。
油液监测技术具体的应用分析手段和方法主要包含了以下几种:
1.1 油液污染度分析法
这种分析法主要采取的是颗粒计数技术, 即通过过滤称重法等来进行颗粒计数, 具有准确、快速、简便的优点, 且其没有个人经验的局限性。它主要是针对油液污染而采取的分析技术, 能够减少油液中污染物对于机器或系统的破坏作用。
1.2 铁谱分析法
这种技术是通过显微镜或肉眼直接观察磨粒的形态、大小等特征, 并在此基础上进行定性分析。它的检测速度较快, 信息提供量较多, 油液信息更为准确, 但对于非磁性污染物束手无策, 从而容易导致测量结果有一定的误差产生。
1.3 光谱分析法
这种分析法主要是通过分析润滑油中污染物和添加剂的成分、数量来预测机器设备的润滑油状态, 从而为机器可能发生的问题提供维修指导。这种分析技术是目前船舶机械维修中使用的油液监测技术的核心所在。
1.4 常规理化性能分析法
这种分析技术是油液监测技术的基础, 其在船舶机械维修中应用十分广泛, 反映了当前航运业界的维修水准。它分析的主要内容包含了润滑油的黏度、水分、油性等指标。在具体使用该分析手法时, 一般不需要每项内容都分析到, 可以根据实际情况来选择必要的几个指标进行检测。
无论油液监测技术方法和手段如何, 其均主要涉及摩擦学、润滑技术、维修工程学以及计算机信息技术等多个领域的科学知识和技术手段。
2 国内外船舶油液监测技术的发展现状及最新进展
从国际上船舶机械维修现状来看, 目前船舶油液监测已然成为世界各国进行高可靠度预防性船舶机械维修的主要技术性工作, 基本应用于状态监测、故障诊断和失效分析3个方面。国际上船舶油液监测的典范非挪威莫属, 他们开发的油料分析技术使得船舶尾轴的检验间隔期延长了2倍之多。英、美、法以及加拿大等国都把油液监测技术广泛应用到船舶安全维修方面, 甚至扩展到军事用途, 他们都为世界船舶油液监测技术的发展作出了巨大的贡献。
我国的船舶油液监测技术研究始于20世纪80年代。又过了10年, 我国才推广了船舶维修保养体系, 其核心思想就是要进行高可靠性的预防维修工作。这时, 我国的船舶机械维修才真正奠定了状态监测的基础。自此以后, 我国的船舶油液监测技术获得了一定的发展, 尤其是一些机构或中心, 他们已经取得了正式的认证资格, 比如说远东润滑油监测中心, 它的组建为我国顺利开展船舶油液监控提供了便利条件。
油液监控技术在30余年的产生发展之后, 目前已经是一门囊括多种学科的交叉性的新兴学科, 并广泛应用于很多重型机械维修领域, 其分析手段和技术也日趋成熟和完善, 效果可以说相当不错。对于日益蓬勃发展的船舶业来说, 油液监测技术显得非常重要, 因为, 在当前这个信息时代, 通讯技术相当发达, 而船舶事故却没有减少, 不过已经有很多国家成功应用了油液监测技术, 有效提高了船舶的安全性能, 故而形成了其广泛应用于船舶机械维修和保养领域的大趋势。
随着电子信息技术的进一步发展, 油液监测技术又获得了新的发展。目前的油液监测技术主要使用离线监测分析方法, 虽具有一定的优越性, 但也有时间上的滞后性, 并且还依赖于专业人员进行操控, 否则就无法使用。而今, 随着先进技术的快速发展, 离线油液监测技术逐步向在线监测技术进行转换, 同时, 人们还在努力开发基于计算机的集成式油液监测技术。因此, 为了更好地适应船舶机械设备维修保养的需要, 我们应该更多地开展对于船舶油液监测技术的基础性研究工作, 开发出一些具有计算机磨粒图像识别功能的技术产品, 并最终把油液监测与故障诊断有机结合起来, 通过在线监测准确定位故障位置并诊断其发生的原因。此外, 还可以建立基于网络技术的油液监测数据库, 减少资源浪费, 实现资源共享。
3 应用油液监测技术, 提高船舶机械维修决策水平
船舶业的发展离不开制造与维修2方面, 船舶制造业的发展必然带来船舶维修业的高要求, 因此, 现代船舶维修已经从传统的维修方法发展到了集维修理论、技术和方法三者于一体的新兴交叉型学科, 成为当今国际、国内高端科技领域之一, 其中的科技附加值日益提高。
当前, 维修已从过去的被动式向主动式发展, 并被作为一项管理工作来做, 通过规范化的维修管理来取得高效益。目前, 船舶机械维修工作着重于对以可靠性为中心的维修技术的应用研究, 并倡导绿色维修和高科技维修。现代维修业的主要特征集中表现为维修要高效、可靠、安全等。在国际、国内船舶维修转型的关键时期, 我国的船舶企业和单位必须立足于本国国情, 时刻把握时代的脉搏, 抓住机遇, 牢固树立“先进维修”的思维, 以船舶油液监控技术为主要切入点, 切实提高船舶机械的维修决策水准, 从而提升船舶机械的维修管理水平。
(1) 我国传统的计划经济体制在某种程度上阻碍了船舶油液监测技术的发展速度, 虽然我国建立社会主义特色的市场经济体制也有几十年的时间了, 但计划经济体制的弊端还没能彻底消除。因此, 我国船舶企业和单位应该努力克服计划经济的束缚, 严格遵循市场经济的一般发展规律, 把优势的部分集中起来, 实现强强联合和资源互享, 从而组建出一个船舶安全维修的油液监测网络系统。
(2) 由于船舶机械的设备类型各异, 实际运行状况也不尽相同, 那么, 实行船舶油液监测分析的时候, 就应该具体情况具体分析, 不能盲目地使用同一个标准。因此, 我们要制定一个动态的、灵活变化的船舶油液监测标准和评价体系, 根据实际情况的变化来分析判断船舶的机械状况, 并不断扩大监测数量和范围, 还可以建立一个典型的数据库来使油液监测体系的建立工作变得更为便捷和明晰。
(3) 我国的船舶企业和单位必须有选择性地学习和借鉴国外先进技术和管理经验, 把视情检验的范围逐步扩展开来, 并有机结合油液监控技术, 不断完善船舶机械维修的预防方法和养护体系, 并借助先进的电子信息技术和网络技术来全面实行远程智能化的船舶机械维修管理工作。要实现远程智能化的维修管理, 我们就要对润滑油的性能进行准确评价, 以延长相关部件的使用寿命等;还要对那些经常摩擦的副零件进行磨损部位的分析和维修;最后, 还要对整个设备的状态进行总体性评价, 科学制定维修计划, 在严格管理的基础上减少亦或是尽量避免类似船舶安全故障的事故发生, 从而全面提高船舶的安全性能, 提升船舶制造业和维修业的整体水平。
(4) 我们还可以利用一定的船舶机械维修决策模型来开发出一套先进的石油监测技术。首先, 我们要实施船舶在海洋航行状态下的监测工作, 然后通过一定的监测技术, 尤其是石油监测技术来帮助船舶机械工程师了解机器的整体工况, 一旦出现问题, 工程师就可以及时分析并给出一定的维修建议, 在此建议的指导下, 我们就能尽快开展维修工作, 这样就可以有效提高维修工作的效率, 并收到更好的效果。
4 结语
总而言之, 作为船舶机械维修领域一门新兴的交叉性学科, 船舶油液监测技术越来越凸显出自身的重要性和优越性。我们要及时把握国际、国内船舶制造业和维修业的发展趋势, 及时准确地更新自身的维修观念, 把维修工作当做一项重要的管理工作常抓不懈, 努力应用已有的船舶油液监测技术, 并不断开发、实践新型的油液监测技术, 在结合各种先进的现代技术的基础上, 把我国船舶机械维修工作提高到一个全新的水平。
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船舶维修保养重要性探析 篇5
随着我国航运事业的发展, 我国船舶规模的不断扩大, 船舶交通条件得到了极大改善。但在船舶设备使用过程中, 各航运企业对于自身设备维修保养工作的疏忽导致船舶设备可靠性在短期内严重下降, 未达使用年限就已报废, 这不仅严重威胁船舶安全, 也造成了极大的资源浪费, 有必要对船舶维修保养的过程进行进一步优化控制。
1 船舶维修保养管理的发展现状
航运业对于船舶维修保养工作提出了较高的要求, 在国家政策推动下, 船舶企业的年度计划也在不断变化, 为适应我国航运业的发展, 有必要进一步加强船舶维修企业的设备维修管理工作, 提升其有效性。但不可忽视的是当前我国船舶维修企业在进行船舶维修保养管理过程中仍旧存在着一些问题, 如维修保养意识淡薄、现场维修工人专业技能差、管理水平低下、设备维修管理人员专业水平低等, 这些问题已然对我国船舶维修保养工作产生了一定负面影响, 对船舶安全也造成了一定的威胁。
2船舶维修保养工作的重要性
2.1船舶航行的安全保障
据海事数据网统计可知, 在20 世纪, 世界范围内发生的海难事故中, 船舶海损、机损以及海洋污染事故的发生80%与人为因素有关, 而人为因素中, 最主要因素为海上船舶检查和维护不当。如在航海过程中, 因检查和维护工作存在疏漏, 在船舶进入航运前, 未能及时发现船舶强度不足、机器设备的缺陷问题或救生设备、通信设备工作不正常等问题, 这些问题给航运安全埋下了潜在的威胁, 均可能直接或间接的引发海难事故。此外, 检查和维护工作的疏漏还会导致船舶故障和险情发现太晚, 错过最佳维修保养时期, 进而酿成无法挽回的海损事件。由此可见, 做好船舶的维修保养工作, 对于保证航运安全具有十分重要的意义。因此, 在日常工作中, 航运企业应充分重视船舶的维修保养工作, 并加强对船舶维修保养工作质量的监管, 为船舶的安全航行提供有力保障。
2.2 提升船舶营运率
船舶营运率 (Ratio of Operation) , 指报告期内船舶营运时间占船舶在航时间的比重, 反映的是船舶在航时间的利用程度。在船舶航行期间, 维修保养工作越到位维修期越短, 营运率越高。船舶营运率主要影响因素见表1。
对于船舶而言, 长期持续的高质量维修保养可使船舶设备长期处于可有效使用状态, 设备故障率以及各种安全事故的发生率均将得到有效控制, 并大幅度降低, 这样, 船舶在厂维修时间也将大幅度缩减, 营运率自然会相应提高。船舶维修保养计划的制定完善和最终实践, 对于维修期的缩短, 营运率的提高也有一定的促进作用。
2.3 降低船舶营运成本
作为航运企业营运成本控制的重要组成部分, 船舶维修保养成本可直接通过良好的管理来进行进一步的控制和压缩。船舶维修保养得当, 可使船舶的性能长期处于稳定状态, 使用寿命得以有效延长, 船舶修理项目也会相应减少, 船舶设备将处于高效率运转状态中。相应的, 船舶修理费用减少, 营运成本降低, 航运企业的盈利能力和竞争力也将会有效提升。为进一步验证船舶维修保养管理工作对船舶维修保养成本的影响, 船舶管理不善的企业花费的船舶维修保养费用比船舶管理良好企业增加很多, 由此可见, 做好船舶维修保养工作对于降低船舶营运成本具有重大意义。
3船舶维修保养工作中存在的问题
3.1船舶维修保养意识淡薄
在船舶企业中, 绝大多数的海上船舶技术管理人员和船员在进行船舶维修保养工作时, 均未能从保护船舶完整有效性, 保证航运安全, 提升船舶营运率, 延长船舶营运率出发, 而多是为了应付船级社的法定船舶检查、港口国的PSC检验。以上问题并不是个例, 这个问题的存在使船舶的维修保养工作流于形式, 根本起不到相应的维修保养效果。可见航运企业管理人员对于船舶的维修保养工作的重视度不够, 有必要在航运企业内部由上至下的向管理人员、基层船舶技术管理人员、船员等灌输“以养代检”的观念, 提升整个企业工作人员对船舶维修保养工作的重视程度, 能够以正确的态度投入到船舶维修保养工作中。
3.2 主导思想仍旧停留在定时或定期维修上
船舶维修保养自1954 年成为一门独立学科后, 至今已经历经了71 年的发展, 其具体发展动态见图1。从图1 可见, 当前船舶维修保养已进入到视情维修这一新维修方式中。传统的定期维修多存在过度维修问题, 维修保养过程中会浪费大量人力、物力和财力, 维修过程中还可能出现无意的人为破坏。如在进行船舶大型装置的拆检时, 每次拆检不仅会花费巨额的检修费用, 设备拆卸后, 也难以恢复至原有的技术状态。因此, 有必要转变思想观念, 变定期维修为视情维修, 加强日常维修保养, 以保证船舶设备可靠运行的同时, 为航运企业节省大笔的检修费用。
4船舶维修保养过程的控制优化策略
4.1科学合理地选择船检模式
船舶属于一个复杂的整体, 在检验时需花费大量的时间, 极大的压缩了船舶正常营运期。对此, 航运业提出了轮机循环检验 (CMS) 和机械计划保养检验 (PMS) 等具有针对性的船舶检验模式。前者将特别检验的集中项目分散, 于5 年特检周期内的各个年度分别进行。船东在向CCS申请后, 可以循环检验方式代替在特别检验时需打开检验和试验的机械、电气设备以及游船、散货船、兼用船以外船舶的船体舱室的检验, 由相应资格的轮机长进行检验即可, 但只可检验50%的特检项目。后者则打破了传统定期检验模型, 在检验后期, 可不按照规定的2.5 年期、5 年期进行, 只需根据设备制造厂的使用说明书推荐的检验维护周期进行即可。PMS全部特检项目均可由轮机长完成。这两种船检模式均可大幅度缩减船舶的再检时间, 使船舶的营运率大幅度提升, 因此, 在船舶维修保养过程中, 航运企业可根据船舶的实际情况、船舶运营状况等为自身选择最适合的船检模式。
4.2 制定严谨的船舶修理工程单
船舶修理工程单编制的是否全面、详细将直接影响到船舶修理质量、修船费用。修理工程单中至少应包括;详细的修理内容、工艺要求、备件提供、材料要求、附件拆装、隐蔽工程说明等。工程单涵盖的内容尽可能全面, 避免追加工程增加费用, 修理工程结束, 船方代表必须让船员逐项核对船厂的完工单, 船厂往往抓住船方修理工程单的漏洞, 在写完工单时经常会将一个修理内容罗列出很多细节, 逐项收费。修理工程单中最好注明项目总包, 避免一个修理内容多列项目单项收费。
4.3 培养优秀船员队伍
船舶管理中最重要的因素是船员, 可靠的设备离不开优质的管理, 各船舶公司要把培养船员的素质教育放到首位, 没有高素质的船员队伍, 要做好船舶的维修保养工作是不可能的。实践证明, 一条船, 船员业务水平高、责任心强, 故障率就低, 反之, 临时观念、没有敬业精神, 工作松散就容易出事故, 或者将故障隐患积累到一定程度发生大的机损事故。一些航运企业不注重培养自己的船员, 到劳务市场租船员, 这些都是短期行为, 会给船舶维护保养带来很大隐患。人机的良好结合是现代船舶管理的重要理念。
4.4 扩大船员自修范围
船员自修对于降低船舶修理费用, 锻炼船员队伍, 提高船员管理水平有十分突出的作用, 船舶企业应重视船员自修, 进一步加强对船员自修工作的安排和管理。船员自修主要可分为2 种, 此过程中, 为调动船员的积极性, 还可采取相应的激励措施, 向船员发放相应的奖励。
(1) 营运期间自修。在完成日常预防检修工作后, 船员可对部分属于厂修范围内的工程进行船上修理。船员自修应尽量不影响船舶的营运, 若船舶运输繁忙, 船员较少, 航运企业可给予一定的检修时间。总之, 尽量充分应用船舶航行以及停泊过程中的有利时机, 对船舶进行自修保养。
(2) 厂修期间自修。厂修会花费较长的时间, 此期间, 船员可在力所能及范围内积极投入到船舶的维修保养工作中, 以有效缩短厂修期。为保证厂修的顺利进行和船员自修的有力辅助, 可在进行修船计划编制时, 同时进行船员自修计划的编制。避免船员自修和厂修的相互干扰, 同时加强质量监管和验收工作, 确保检修质量。
4.5 建立科学的维修保养体系
提倡主动维护、全寿命管理新理念, 并逐步渗透兼顾可靠性和经济性的船舶维修保养理念, 对船舶营运率、使用寿命以及维修性等进行综合的分析、权衡, 有效控制船舶的运营成本, 提高航运的安全性。航运业处在不断发展期, 其维修保养体系也将随着行业的发展发生相应的改变, 对此, 航运企业内部, 船舶技术管理人员也要及时更新船舶管理的技术理念, 以跟上时代发展的步伐。在更新理念的同时, 各级别管理人员和船员也要不断提升自身的管理能力和专业技术水平, 能够有预见性的进行船舶的维修保养工作, 最大限度消除船舶在航运过程中存在的各种隐患, 确保航运安全。
5 结束语
我国航运业的发展离不开积极有效的船舶维修保养, 各大航运企业要充分重视船舶维修保养工作, 不断加强船舶维修保养管理, 提升船舶维修保养工作效率和质量, 确保航运安全。
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浅谈加强现代船舶维修的举措 篇6
一、船舶维修技术的创新突破
1) 维修资源的配置与优化。维修资源的配置与优化是船舶维修总需人力、物力、技术等资源的整合。随着现代技术的不断发展, 信息技术在各行各业的普及应用, 所以在船舶资源的优化中既可以利用高新技术构件完成的维修体系, 也可以利用仿真技术对复杂维修系统的维修资源进行配置与优化, 这样可以在很大程度上提高维修的效率。
2) 监督维修质量。对于船舶维修质量的好与坏需要一些衡量的指标, 所以采用设备进行有效的监控可以有效的提高维修的质量。主要方法包括三个方面:首先要制定出一套科学的维修方案, 针对维修工作上的薄弱环节进行改善, 把控时间并对质量以及进度进行监督;其次要加强船舶维修质量的检测技术, 要将自检、互检结合起来, 在每一个环节做好质量的把控;最后通过维修质量统计分析以及信息管理技术对船舶维修上存在的一些问题进行针对性的分析, 找出根本原因, 然后采取对应的措施去解决。
3) 物联网技术的应用。所谓物联网就是新一代信息技术的重要组成部分, 物联网的基础是在互联网上实现的, 通过网络的延伸和扩展从而达到物物相连的状态, 进而可以实现物体与物体之间信息的交换和通信, 所以将红外感应器以及激光扫描器等传感设备应用到船舶的维修当中可以实现对船体的智能识别、监控和管理, 从而实现了现代化的船舶维修技术。
二、实现自主创新, 完善人才培养机制
(一) 转变理念
目前在一些发达的国家已经形成了将人工智能技术与网络技术相结合的现代维修方式, 这种智能的维修技术在很大程度上提升了船舶的维修效率。但是由于我国对船舶技术研究的不够深入, 只能去借鉴国外的先进技术;虽然实现了主动维修、远程信息支援等一系列的研究, 对我国船舶维修水平的提升起到了一定的推动作用, 但是照搬的国外理论并不是从我国的实际情况出发的, 不能形成具备中国特色的维修理论。虽然国外的先进技术需要借鉴, 但是还是存在一定的负面影响, 易形成技术上的依赖, 缺乏自主创新能力, 不能自我突破。所以我国的现代船舶维修技术应该转变观念, 努力实现从效仿为主的方式变为自主创新。
(二) 从实际出发, 注重信息化的研究
在我国现有的形势下, 立足我国现代船舶维修的实际情况, 要制定详细的标准和理论。从船舶维修的整体设计出发, 以理论为指导, 加强信息化技术在船舶维修中的应用, 提高船舶维修工作的科学性, 将现代化船舶所需的研究方式以及方法全部研究透彻, 注重信息化技术的应用, 从而研发出更先进的船舶维修系统。
(三) 注重人才的培养
维修工作发展的基础就是人才的使用, 所以人才建设也是维修发展史上的基础性的工作。但是在目前的状况下, 从事船舶维修研究的技术人员大多数是靠工作经验的积累以及相近专业换岗过来的, 缺少对船舶相关理论的研究和体系的构建;所以针对目前的情况特别需求对船舶维修人才培养的体制, 实现从初级、中级、高级的培养流程, 储备更多的船舶维修人才库, 实现我国船舶维修理论的自主创新和发展。
三、采用科学化的维修方式, 规范维修工作的流程
为了适应国际航运市场中发展节奏, 在激烈的市场竞争中占有一席之地, 在船舶的维修工作中必须要采用科学化的维修方式, 改变落后的维修管理模式, 同时也要对船舶维修的工作流程进行优化, 实现科学的船舶维修模式。
(一) 确立科学的维修方式
船舶维修目的不仅要保证设备的正常运转, 而且还要获得更多的经济效益。船舶设备可以分为安全设备、船级设备、重要设备以及次要设备。针对每个类别采取的故障维修方式也不相同。建立船舶维修的的科学方式要根据维修的内容而定, 通过船舶信息的反馈以及数据的统计, 判断维修的原理以及维修的周期。对于维修方式而言可以采取三种方式:定时维修, 视情维修以及事后维修。比如船体上的一些非生产设备发生了故障, 但是通过船舶信息的反馈没有影响到船舶的正常运行, 这种维修方式就可以采取事后维修。由此须知最新的维修方式, 或者最先进的维修方式, 在各种情况下并不总是最经济、最高效的。只有结合自身的情况, 选择最实用的方式才能达到最经济和最高效的目的。
(二) 维修工作的标准化
为了提高维修工作的规范化与标准化, 根据船舶的实际情况, 对船舶设备按照等级进行编号和划分。如果船体出现故障, 都是先编订好维修的计划, 然后根据计划书进行维修, 在维修的每个工艺都要精准的完成, 同时在勘验、试验等阶段都要由验船师根据修理工艺进行相应的质量检查, 确保船舶维修中不出现问题。编写维修手册也是加强现代化船舶维修的重要举措之一, 维修手册上要有明确的维修记录以及设备卡, 维修记录主要记录设备的维修情况以及周期, 即完成维修的记录以及说明。设备卡记录设备的内容以及数据。可以根据维修手册上的信息来编制和调整维修计划, 进而提高船舶维修的效果。除此之外, 将计算机技术融合到船舶维修的规范管理中, 可以提高船舶现代化维修的水平, 同时有效的监控和管理船舶维修工作的进度。
总而言之, 根据我国船舶行业的现状, 必须要采取科学有效的船舶管理方式, 从而降低船舶技术部门因船舶的分散性以及流动性在监督和管理上的困难, 能够有效的调整由于船舶的调动引起的人员紧缺的问题, 同时也要加强对船舶维修人才梯队的培养, 从我国的实际出发, 理论结合实际, 制定出符合我国现状的船舶维修方式。除此之外还要在船舶的维修中加大力度应用信息技术, 建立信息化的船舶技术维修档案, 实现计算机的管理方式, 从而建立起现代化船舶维修的体系。
参考文献
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浅谈船舶虚拟维修性仿真与分析 篇7
维修性是产品设计所赋予的一种固有属性, 它通常定义为:“产品在规定的条件下和规定的时间内, 按规定的程序和方法进行维修时, 保持或恢复到其规定状态的能力”。其中, 维修性的定性定量要求己经全面纳入了设备的技术指标或研制任务书中。
产品的维修性模型是对产品进行维修性定性定量评估的重要工具之一, 利用维修性模型可以从定性定量的角度, 分析影响产品维修性设计的因素, 确定影响因素的主次关系, 为设计的改进提出建设性的意见, 从而影响产品的设计, 降低全寿命费用, 提高产品的完好性。由此可见产品的维修性模型及其建模对产品维修性设计的优劣起着十分关键的作用。
以前的舰船设计通常利用三向视图的二维线条对舰船三维实体进行描述, 设计和施工图纸均为平面图纸, 由于舰船结构非常复杂, 二维线条对其描述的不完整性, 以及平面与空间模型转换可能带来大量差错, 会造成图纸的修改和生产过程中的大量返工, 使舰船设计和建造周期延长, 生产成本增加。
随着计算机技术的发展, 应用3D技术构建虚拟环境、建立虚拟人体模型并最终实现在虚拟环境中让虚拟人面对虚拟产品进行工作已经成为可能。应用计算机进行全虚拟环境内工作过程的仿真不仅便于在设计中发现问题并进行修改, 节约设计者和生产者的时间, 使产品设计周期缩短, 节省成本, 更重要的是可以方便地通过对各项参数的调试来调整产品, 从而迅速地从实际应用的角度对产品设计进行优化。同时, 在确定环境下对维修全过程的仿真模拟还可以方便地确定在该环境中工作人员的参数和活动空间。
利用虚拟仿真技术, 在计算机上将设计得到的三维模型预装配到一起。这样可避免物理原型的应用, 也可对零部件进行干涉检验, 减少样品利用率。最重要的是能在产品设计过程中, 利用各种技术手段如分析、评价、规划、仿真等充分考虑产品的维修环节, 预先在设计中考虑维修时的工作环境及其相关各种因素的影响。
1 国内外虚拟仿真技术研究现状
造船发达国家纷纷利用信息技术给造船业带来的各种机遇, 积极开展船舶以数字化描述和虚拟现实技术相结合为特征的虚拟设计和制造仿真技术的研究。
美国于1992年由ARPA资助进行了下一代船舶设计系统—————基于设计仿真SBD (Simulation Based Design) 的项目研究, 目标是建立一个能预先进行船舶设计、制造、运行和评价的虚拟环境, 即在计算机上实现设计和虚拟建造船舶。美国CAD/CAM厂商正在联合开发一个船舶设计制造软件系统Virtual Design, 目的是通过无缝的多学科集成 (工程设计、生产、后勤及相应的商务系统) , 来减少船舶设计50%以上的时间和成本。日本也大力开展造船CIMS和CALS研究及原型系统的实施;韩国也大力开展了有关敏捷制造、电子采购系统、基于agent造船设计和生产调度计划系统, 以及电子商务等的研究;欧盟也进行了G82MARVEL等的研究, 为新一轮的市场竞争做好技术储备。
国内造船工业也积极从事船舶先进制造技术的研究, 例如:船舶总公司开展了由传统造船向现代造船模式转换的专项研究;沪东造船集团的“计算机辅助造船信息集成系统研究”;由广船国际、上海交通大学、船舶工艺研究所三方联合研究的国家经贸委重点创新项目“船舶集成制造技术”等。近年来, 国内多数大型造船企业、设计院和大学等研究机构相继引进国外大型船舶设计制造集成软件TRIBON、CADDS5、CATIA/ENOVI2A等。
2 虚拟维修性分析
2.1 维修工作空间分析
工作空间设计与工作性质、生产流程、作业者的作业行为特点及安全要求等诸多因素相关。工作空间设计的合理性与否, 不仅关系到生产活动的有序性、空间利用的经济性和工作活动的有效性, 而且对于作业者的舒适性、满意感及安全健康均有重要影响。
根据工作空间设计的基本要求, 维修部位是否实体可达采用可达包膜 (Reach Envelope) 判断, 可达包膜用球状面描述了人体上肢能触及到的范围, 其中包含了碰撞检测算法, 可以精确判断维修部位是否处于可达包膜之内。通过碰撞检测算法, 判断人员在操作过程中是否发生部件、工具及人体间的干涉, 从而实现工作空间可达性分析。
2.2 维修可视性分析
受人的生理特征限制, 人的视野所能看到的空间范围是确定的, 在GJB2873-97中对人的垂直和水平视野分别做出了规定。当人头部保持直立不动而只是眼球在转动时, 人的垂直视野方向的正常视线是水平线下15°, 这是人眼最舒适自然的视线角度。该视线的上下15°是人的最佳垂直视野范围, 正常视线上方40°至下方20°是人的最大垂直视野范围。
基于人的生理视野区域特性, 人眼观察物体时, 眼睛可看作一个光源, 发射出光线, 视线所至的地方形成一个包络, 从空间上看, 是一个截面为椭圆的锥形空间, 即可视锥, 视锥的顶点在两眼视距与人的矢状面的交点处, 垂直于可视锥作的截面便分别对应双视野区域 (较小的视锥) 和最大视野区域 (较大的视锥) 。
可视锥所占据的空间便是人眼视线达到的范围, 可看作人的眼睛发出的一道圆锥形光束, 光束所覆盖到的地方便是人眼可以看到的, 而被可视锥覆盖下的后部阴影部位以及可视锥以外的区域, 则是人眼在这个姿态下所不能看到的地方。对于视觉可达性的计算机辅助验证主要利用空间几何的知识, 生成各类生理视野的内切锥, 它们具有不同的锥顶角。根据内切锥是否能够包容维修人员将要操作的维修对象来判断其视觉可达性的好坏, 这种验证方法称为内切锥验证法。
根据生理常识可知, 单眼视野和双眼视野是不相同的, 只用左眼或右眼单独观察时所能看到的区域称为单眼视野;用左眼或右眼单独观察到的两个单眼视野的合成区域称为两单眼视野;用左眼和右眼同时观察时两眼都看到的区域, 即两单眼视野的重叠部分称为双眼视野。
这种通过研究人体模型可视锥的方法来研究产品的可视性能直接模拟维修人员真实的维修情况, 直观的反映了产品的维修可视性好坏, 具有很强的说服力。
2.3 维修可达性分析
根据维修可达性的定性要求, 在虚拟模型中进行碰撞和干涉分析的主要内容是检验维修人员在维修过程中是否与维修对象发生干涉, 作业空间能否为操作者创造舒适的工作环境等。碰撞和干涉的定性评估可通过虚拟维修过程直接判断。
实体可达性是指维修部位能否被接触到的一种特性。在维修过程中, 维修人员是维修的主体, 手在维修过程中起着直接的作用, 维修部位能不能被接触到, 是指手或者是手拿着工具能否接触到维修部位。所以以单手臂为研究对象, 分析实体可达性。采取遍历维修姿态的方法分析是否存在一种手臂姿态使得手臂可被维修空间充分包容, 如果存在, 则认为维修部位可达。
首先建立了人体手臂的简化运动模型, 在虚拟环境中设定虚拟人的维修姿态, 并对每一种姿态进行检测分析, 如果存在一种或一种以上的姿态使得虚拟人的整个维修动作可以再允许空间内被充分包容, 则认为实体可达性良好, 如果检测到一种姿态不符合要求则跳入下个姿态进行检测分析, 直到找到具有良好可达性的姿态。如果最终遍历所有姿态都不符合维修实体可达的要求, 则认为实体可达性较差。
3 虚拟维修仿真技术的展望
通过虚拟人的活动仿真进行三维设计的有效性验证是一个非常复杂的研究领域, 它不但涉及的知识面广, 还必须与各个领域的生产实际相结合, 所以要真正达到实用化, 在理论和应用方面尚需大量工作:
(1) 细化人因工程的各项标准和规范, 使计算机分析结果更加贴近实际, 使其结论更加可信并最终达到以计算机模拟实验代替或者部分代替真实实验的目的。
(2) 有针对性地对一些三维设计软件进行有关人机工程的二次开发, 提炼出针对性强, 实用可靠的功能模块。
(3) 进一步研究虚拟维修仿真技术, 完善人体姿势库, 增加标准零件库、工具库, 简化实际应用临时建模的时间, 同时也便于建立标准化的维修拆卸仿真过程。