Анализ возможностей САПР при моделировании цифровой модели судна

Обоснование темы работы. Потрясающими темпами развивалось проектирования судов в последние десять лет. Новые технологии внедряются сейчас быстрее, чем когда-либо в мировой судостроительной промышленности. И основной технологической особенностью создания судна (корабля) является повсеместное внедрение цифровых методов для создания проекта, передачи и хранения структурированной цифровой информации на всех этапах жизненного цикла корабля. Тенденция ясна, новые продукты завоевывают рынок и симпатии конструкторов и дизайнеров, в ближайшем будущем могут быть разработаны совершенно новые типы судов на основе новых технологий, систем и методов проектирования. При формировании точной стратегии необходимо найти баланс между очевидными выгодами от внедрения новых технологий и затратами, которые неизбежны на протяжении всего жизненного цикла. Для этого необходимо подобрать такой тип САПР, который бы помог более эффективно реализовать намеченную цель.
Актуальность выбранной темы. В настоящее время при проектировании судна создается большое количество различных типов документов, но в основном без какого-либо моделирования основных функций судна, например, перевозки грузов, распределения пассажиропотока, процесса обслуживания, моделирования безопасности условий плавания и т. д. С каждым новым этапом строительства судов в процесс внедряются новые группы людей, поэтому возникает проблема координации их работы. Даже на этапе проектирования задействованы несколько групп, которые работают с одним и тем же судном. Требуется эффективная координация и распределение проектных и строительных задач.
На этапе строительства, после разработки проектной документации, начинается планирование работ и подготовка производства, включая не только работу самой верфи, но и деятельность многочисленных подрядчиков, субподрядчиков и поставщиков.
Не существует общих для всех инструментов и методов, которые можно было бы использовать на разных этапах проектирования и технологической подготовки производства. Даже на одном этапе, много различных систем разрабатываются без какой-либо связи и координации между ними. Есть много проблем, которые требуют времени для их устранения, материальных и технических вложений, что приводит к неоправданным экономическим потерям.
Существует ограниченное количество базовых компьютерных систем, используемых на верфях и в проектной базе данных судостроительной промышленности. Во всяком случае, обычно каждое из них предназначено для определенной цели, и интеграция между ними очень слабая. Различные программные продукты используются при проектировании отдельных систем и в разных компаниях. Не существует единой модели продукта. Координация разрозненных усилий отнимает много времени и зачастую неэффективна, и в большинстве случаев реальное продуктивное взаимодействие рождается только на этапе строительства. Ошибки на ранних стадиях проектирования исправляются за счет очень дорогостоящих решений. Поэтому рассмотрение анализа возможностей САПР судостроительных при создании модели судна даст сведения по выбору наиболее подходящей программы для построения судна, которая покажет наибольшую эффективность.
Объект исследования: цифровая модель судна.
Предмет исследования: программные средства, системы автоматического проектирования судов.
Цель работы: выполнить анализ возможностей САПР судостроительных при создании цифровой модели судна.
Для осуществления поставленной цели необходимо решить задачи:
- выполнить обзор современных систем САПР в судостроении: FORAN, TRIBON, CATIA, КОМПАС-3D, ЛОЦМАН, Autodesk Inventor 2011 и прочих систем САПР в судостроении;
- разобрать состояние применимости САПР на предприятиях судостроительной отрасли;
- осуществить выбор критериев и сравнительный анализ САПР;
- разобрать кадровое обеспечение судостроительных САПР;
- описать формирование судовой поверхности и основные кораблестроительные расчеты;
- установить ключевые опорные элементы судового корпуса;
- рассмотреть проектирование корпусных конструкций, судовых коммуникаций и помещений, корабельных механизмов и оборудования;
- описать проверку параметров 3d моделировании (сварные соединения, надежность, износостойкость и др.);
- разобрать автоматизированное проектирование 3d объектов В САПР CATIA;
- осуществить технические решения по выбору САПР;
- сделать технико-экономическое обоснование магистерской диссертации.
Оценка современного состояния решаемой задачи. Модели кораблей с полной насыщенностью все еще встречаются довольно редко. К сожалению, методика компьютерного трехмерного моделирования практически не используется на этапе проектирования корабля. Хотя совершенно очевидно, что компьютерное трехмерное моделирование следует использовать в соответствии с фактической технологией проектирования, начиная с предварительного этапа проектирования (эскизный проект), и еще лучше до подписания контракта на проектировании и строительстве. Затем эту же модель следует расширить до масштаба реального корабля с выпуском технического проекта (проектный класс), используемого при производстве рабочей проектной документации, а потом на строительном предприятии на всех этапах от проектирования и технологического развития, до непосредственного строительства.
Основание и исходные данные для разработки темы.
Основанием к написанию данной темы послужили работы Мьинт Кхайн (Методики и алгоритмы автоматизированного параметрического проектирования судовых конструкций) и Тряскин В.Н. (Методология автоматизированного проектирования конструкций корпуса судна).
Методы с помощью которых будут решаться поставленные задачи: методы имитационного и аппроксимационного моделирования, методы анализа, методы математической статистики.
Средства с помощью которых будут решаться поставленные задачи: компьютер, программное обеспечение, книги.
Ожидаемые результаты. Нахождение наиболее приемлемой при создании цифровой модели судна программы позволит уменьшить время на его проектирование.
Диссертационная работа состоит с введения, четырёх разделов, заключения, списка литературы и приложения.

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...8
Глава 1. Основные понятия САПР…………………………………………….12
1.1 САПР в судостроении………………………………………………………12
1.2 Тенденции развития отрасли……………………………………………....16
1.3 Основные программы САПР судна……………………………………….18
1.3.1 Система проектирования TRIBON………………………………………18
1.3.2 Система проектирования FORAN……………………………………….19
1.3.3 Система проектирования NUPAS-CADMATIC………………………...20
1.3.4 Система проектирования CATIA………………………………………...20
1.3.5 Система проектирования AutoSHIP……………………………………...22
1.3.6 Система проектирования ShipModel……………………………………..22
1.3.7 Система проектирования Creo CADDS 5 | PTC…………………………23
1.3.8 Специализированные программные средства на графической
платформе Autodesk: ShipConstructor и ShipModel……………………………24
1.3.9 Схема совместного использования САПР на базе
Autodesk в судостроении……………………………………………………….26
1.3.10 Система проектирования Pro/Engineer………………………………..28
1.4. АСТПП. Интегрированные САПР/АСТПП………………………………31
1.5 Технология параллельного проектирования цифрового судна………….34
1.6 Состав САПР. Программное обеспечение САПР…………………………34
1.7 Выбор критериев и сравнительный анализ САПР……………………...…35
Вывод…………………………………………………………………………….38
Глава 2 Анализ цифровой модели судна……………………………………….39
2.1. Основные понятия цифровой модели судна………………………………39
2.2. Жизненный цикл изделий в процессе перехода на цифровые
модели управления……………………………………………………………...42
2.3. Назначение и применение цифровой модели судна…………………...…45
2.4 Использование САПР на предприятиях ОСК и Северодвинска…………48
2.5 Проектирование узлов и деталей судна……………………………………52
2.5.1 Проектирование корпусных конструкций……………………………….52
2.5.2 Проектирование судовых помещений и коммуникаций……………….58
2.5.3 Проектирование корабельного оборудования и механизмов…………58
2.5.4 Проектирование гидравлических схем и отдельных узлов……………59
2.5.5 Обратное проектирование……………………………………………….61
2.6 Программное разногласие в применении САПР на российских
проектных предприятиях судостроения………………………………………62
2.7 Обмен данными и управление проектом………………………………….65
Вывод…………………………………………………………………………...66
Глава 3 Предложения и рекомендации по применению САПР в
судостроении……………………………………………………………………67
3.1 Рекомендации по совершенствованию использования САПР
при проектировании деталей и узлов в судостроении………………………67
3.2 Исследование применения САПР на выпуск рабочих чертежей
в соответствии с ГОСТ………………………………………………………….75
3.3 Разработка единой методики проектирования судна, основанной
на глубокой интеграции процессов разработки, производства
и эксплуатации, а также использовании современных CALS-технологий,
PLM/CAD/CAM/CAE систем………………………………………………….79
3.4 Основные направления совершенствования современных САПР
судостроения……………………………………………………………………85
3.5 Анализ экономических показателей внедрения САПР моделировании
технологического процесса, в единой базе данных………………………….90
Вывод…………………………………………………………………………...106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….107
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………….109
ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………………………..115

По всей работе ссылки или подстрочные или в квадратных скобках (в разных работах по разному)
Работа прошла проверку по системе ЕТХТ, но пройдет и по системе -antiplagiat.ru, -Антиплагиат ВУЗ- (http://rane.antiplagiat.ru/ и др. тому подобные), -ЕТХТ (и документом и текстом), Руконтекст, проходит и польский СТРАЙК и plagiat.pl, новую систему СКОЛКОВО (самая последняя версия АП ВУЗ)

Н.1 НОРМАТИВНЫЕ АКТЫ

1 Положение об организации и проведении практик морских специальностей в ФГБОУ ВО «КГМТУ». – Керчь, 2016. – 26 с.
2 Приказ Министерства транспорта РФ от 23 июля 2015 г. № 226 «Об утверждении Требований к радиолокационным системам управления движением судов, объектам инфраструктуры морского порта, необходимым для функционирования Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности, объектам и средствам автоматической информационной системы, службе контроля судоходства и управления судоходством».

Н.2 НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Н.2.1 Стандарты
3 Стандарт ОСТ 5Р.2049-2000 - "Макеты якорных устройств. Правила изготовления и приемки"

Н.3 КНИГИ
Н.3.1 Описание книги одного автора
4 Акимов Е.Г. Основы теории электрических аппаратов. Общий курс : учебник для вузов / Акимов Е.Г. – Белкин Г.С. – Годжелло А.Г. – Дегтярь В.Г. – Курбатов П.А. – Райнин В.Е. – Таев И.С. – Шоффа В.Н. — 5-е изд. – перераб. и доп. — М. : Лань, 2015. – 592 с.
5 Алексеева О. Г. Методические указания по экономическому обоснованию выпускных квалификационных работ бакалавров: Метод. указания, СПб.: Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2013. 17 с.
6 Геец В.М. Специальные системы наливных судов. Курс лекций [Текст]: учеб. пособие / В.М. Геец. – Владивосток: МГУ, 2012. – 185 с.
7 Новосельцев, О.В. Спортивное и военно-прикладное плавание[Текст]: учебник / Под ред. О.В. Новосельцева. – СПб. – 2014. – С. 308 – 354
8 Тюфанова, А. А. Методика анализа эксплуатационной надежности технических средств системы управления движением судов на примере порта Новороссийск/ А. А. Тюфанова. — Казань: Изд-во «Бук», 2015. — 104 C.
9 Яблочников Е.И. Автоматизация технологической подготовки производства в приборостроении / Учебное пособие. – СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2002. – 92 с.
10 Шатров Б.В. Теоретические основы анализа конструкций с применением метода конечных элементов – М: МАИ, 1998.
11 Захаров И. Г., Постонен С. И, Романьков В. И. Теория проектирования надводных кораблей: СПб.: Военно-морская академия имени адмирала флота Советского Союза Н. Г. Кузнецова, 1997.
12 Михайлов С., Резник Б., Казанцева И., Гимейн Л. Опыт внедрения NormaCS на ОАО «Адмиралтейские верфи», // Корабел. — 2013. — № 3 (21). Румянцев Ю., Фофанова В., Фертман И., Попов К. Информационная система нормативных документов для предприятий судостроения, // CAD Master — 2008. — № 31.
13 Минченко Л. В., Кандратова Т. А. Системы автоматического проектирования в судостроении [Текст] // Современные тенденции технических наук: материалы V Междунар. науч. конф. (г. Казань, май 2017 г.). — Казань: Бук, 2017. — С. 73-76. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/230/12335/ (дата обращения: 20.12.2018).
14 Рафаэль де Гонгора. Применение современных средств CAD/CAM/CAE при проектировании кораблей ВМФ. Подход компании SENER // Рациональное Управление Предприятием. 2011. № 3. С. 68-72, №4. С. 62-66.
15 Давидович А.Н. Использование виртуального и материального цифрового производства – будущее судостроительной отрасли // CADmaster. 2010. №2. С. 66-74.
16 Бубнов А. САПР в судостроении // САПР и графика. 2000. №5.
17 Ларссон Ян. Работа с многосистемными САПР-средами // САПР и графика. 2011. №7. с 50-60.
18 А.Я. Абдулин, Н.С.Сенюшкин, А.В. Суханов, Р.Р. Ямалиев Системы автоматизированного проектирования как инструмент решения наукоемких конструкторских задач судостроения (ВВГТУ), 2010.

Н.3.2 Описание книги двух авторов
19 Яблочников Е.И, Маслов Ю.В. Автоматизация ТПП в приборостроении / Учебное пособие. – СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003. – 104 с.

Н.3.3 Описание книги трех авторов
20 Захаров И. Г., Постонен С. И, Романьков В. И. Теория проектирования надводных кораблей: СПб.: Военно-морская академия имени адмирала флота Советского Союза Н. Г. Кузнецова, 1997.
21 Зильбербург Л.И., Молочник В.И., Яблочников Е.И. Реинжиниринг и автоматизация технологической подготовки производства в машиностроении. – СПб: Политехника, 2004. – 152 с.

Н.3.4 Описание книги четырех и более авторов
Н.3.5 Описание книги под заглавием
22 Сопротивление материалов. Под ред. А.Ф.Смирнова. Учебник для вузов. Изд. 3, М., Высшая школа, 1975.
23 Проектирование электротехнических устройств: учеб. для студентов вызов / под ред. В.А. Новикова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. 330 с.RiCAD. URL: [http://www.rittal.com/ru-ru/content/ru/support/software/planen/ricad_3d/RiCAD-3D.jsp] (Дата обращения: 01.12.2018)


Н.4 СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ ДОКУМЕНТОВ

Н.4.2.3 Описание статьи из журнала
24 Колодяжный А. Решение по поддержке полного жизненного цикла в судостроении // Машиностроение и смежные отрасли. – 2003. – № 4. – С. 18–22.
25 Маков Е. В., Нортов А. А., Шептунов И. В. ФГУП ЦМКБ «Алмаз»: переход к трехмерному моделированию // Судостроение. – 2006. – № 6. – С. 41–43.
26 Тюфанова, А. А. Анализ факторов, влияющих на эксплуатационную надежность технических средств системы управления движением судов// Надежность № 4 (55) — М: ООО «Издательский дом »Технологии»», 2015.

Н.7 НЕОПУБЛИКОВАННЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Н.7.2 Диссертация
27 Горопашная, А. В. Методы анализа безопасности сложных технических систем. Автореферат дис…кан. физ. —мат. наук.: СПб, 2009.
28 Мьинт Кхайн. Методики и алгоритмы автоматизированного параметрического проектирования судовых конструкций. Дис. … канд. техн. наук. СПб., 2009, 183 с.
29 Ле Минь Тху. Методики и алгоритмы автоматизированного проектирования и предремонтной оценки технического состояния конструкций стальных плавучих доков. Дис. … канд. техн. наук. Астрахань, 2012, 173 с
30 Тряскин В.Н. Методология автоматизированного проектирования конструкций корпуса судна. Дис. … д-ра техн. наук. СПб., 2007, 339 с.

Н.7.3 Отчет о научно-исследовательской работе
31 Озаркив О. М. Формирование профессионального сообщества моряков в контексте общероссийской идентичности // Юг России: проблемы формирования общероссийской идентичности и национальной политики: сб. статей по материалам Всероссийской научной конференции (10 – 11 октября 2016 г.) Южный федеральный ун-т. – Ростов-на-Дону, 2016. – С. 105 – 109.

Н.8 ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕСУРСЫ

Н.8.2.2 Описание ресурса свободного доступа
Н.8.2.2.1 Описание сайта
32 AutoCAD Electrical. URL: [http://electrik.info/main/sekrety/705-sistema-avtomatizirovannogo-proektirovaniya-autocad-electrical.html] (Дата обращения: 01.12.2018)
33 САПР в судостроении [Электронный ресурс] Режим доступа: http://shipcad.newmail.ru/, свободный. Универсальная CAD/CAM/CAE/PDM система CATIA [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.catia.ru/, свободный.
34 КОМПАС–Электрик. URL: [http://machinery.ascon.ru/software/developers/items/?prpid=894] (Дата обращения: 01.12.2018)
35 Материал из Википедии – свободной энциклопедии [Электронный ресурс] / Раздел: Информационные технологии. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Категория:Информационные_технологии. Решение SAP для судостроения [Электронный ресурс] / Официальный сайт компании SAP – Режим доступа: http://www.sap.ru.

Н.8.2.2.3 Описание книги
36 Александр Т. САПР – использовать или ждать? [Электронный ресурс] / Бюро ESG – авторизованный дистрибьютор компании Autodesk. – Режим доступа: http://www. esg.spb.ru/win/A_SAPR.htm.
37 Давидович А. Н. Использование гетерогенных САПР при проектировании сложных и наукоемких изделий машиностроения [Электронный ресурс] / Бюро ESG – авторизованный дистрибьютор компании Autodesk. – Режим доступа: http://www.csoft.spb.ru/Articles/ Geterog_SAPR.htm.
38 Глинских А. Мировой рынок CAD/CAM/CAE-систем // Компьютер- Информ: сайт. – URL: http://old.ci.ru/inform01_02/p_22-23.htm (дата обращения: 01.12.2018).
39 Пазынич Г.И. Особенности разработки современных расчетов запаса воды под килем промысловых судов при плавании на мелководье. // Морские технологии: проблемы и решения – 2017 [Электронный ресурс]: Сборник трудов по материалам научно-практических конференций преподавателей, аспирантов и сотрудников ФГБОУ ВО «КГМТУ» 2017 г. / под общ. ред. Масюткина Е. П. – Керчь: ФГБОУ ВО «КГМТУ», 2017. – 293 с. – Режим доступа: http://www.kgmtu.ru/documents/nauka/morskie_tekhnologii2017.pdf,свободный. – Загл. с экрана.
40 Пазынич Г.И. Кузьмин В. Д. Анализ требований и методов расчета безопасного запаса воды под килем. // Практическая подготовка в морском образовании. Сборник трудов региональной научно-практической конференции (Керчь, 17-18 ноября 2016 г.) / под общ. ред. проф. Масюткина Е.П. - Керчь: ФГБОУ ВО «КГМТУ», 2016. – 92 с. - Режим доступа: http://kgmtu.ru/documents/nauka/practical_training_in_maritime_education_2016.pdf, свободный - Загл. с экрана.