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摘要：近几年，随着我国市场经济的迅速发展，船舶行业也得到了较好的发展，在科技时代背景下，船舶建造行业也面临着较大的挑战，对船舶的制造速度和制造质量提出了更高的要求。在确保船舶制造质量的同时，借助何种优化设计方法，缩减制造速度是当前船舶制造企业首要解决的难题。
关键词：船舶板架；结构动力；优化设计；方法
1船舶建造工艺的发展现状
现阶段，船舶建造工艺在发展过程中主要采用了流水线生产方式，在应用造船精度控制技术的基础上，使得船舶造船工艺朝向总装化、数字化、绿色化、智能化、高效化发展，但是在船舶建造工艺发展过程中仍然存在着以下几方面不足：①存在无效劳动情况，主要体现在机械加工、焊接以及装配过程中，造成这一现状的主要原因正是船舶各项数值尚未得到全面统计与精准计算，在焊接热变形过程中控制精准性受到不良影响，导致焊接过程为无效过程；②船舶建造工艺体系建设还存在着明显的不足。整体船舶建设过程中工艺装备水平与工艺技术水平提高效果并不十分理想；③缺少专业的船舶建造工艺技术人才，在一定程度上限制了船舶建造工艺发展速度与质量，船舶行业发展效果也受到了影响。
2船舶动力系统配置设计的关键内容及其流程
2.1设计内容
船舶动力系统设计内容主要概括为两个方面的内容。第一，在动力系统构成、规范设计前提下，严格遵循设定原则来进行系统设计，从备选方案中找到合适的组件，然后对其进行科学合理的配置与设计，最后对船舶动力系统的配置方案进行合理优化与系统性评价，从而更好的满足了动力系统实际运行需求。另一方面，在满足各种约束条件的基础上，及时对各种方案进行对比分析与评选，选用经济性、科学性更高的配置方案，在此过程中需要注意，船舶动力系统的配置技术标准必须与实际情况一致，在此过程中还要考虑配置方案的可靠性、经济性、安全性与匹配性。
2.2设计流程分析
建立船舶动力系统配置模型是基础，将船舶动力系统配置的操作规范、关键技术、系统性等得到集中体现，在对配置模型进行有效约束的基础上，及时将相关的配置知识转换为各个变量之间的约束，提高求解效率。充分了解资源抽象概念组件之间存在的约束关系，然后利用这种关系来实现对船舶动力系统设计流程的合理规范。将产品对象进行层次化和结构化设计，促进模型结构的清晰化，在此过程中要注意，随着产品层次化程度越来越复杂，对作业人员的要求不断提高。在进行配置求解的过程中必须要明确客户实际需求，保证动力系统的安全性能，将客户需求进行主次、次要的划分，只有这样才能更好的满足用户的实际需求。
3船舶板架结构设计主要内容
3.1前期设计
在前期规划工作开展的过程中，主要根据相关的设计准则与有关设计要求条件制定框架性的设计任务。对基本的图纸预想稿件进行设计，根据有关预计方案与相关设计技术要求，制定材料与零件规格和用度预算计划，并作出相关的预算总结，深入开展船舶板架结构尺寸大小与结构方式的设计工作。
3.2详细设计
船舶板架结构设计的初始阶段，就是大致的设想阶段，具有一定的框架性，根据实际的设计要求与规定，根据相关的审批意见与建议，注重开展相关设计的修改工作，对制造建设进程中的详尽细节最大程度地予以考量，对所有构造器件的型号与材料质量，注重开展多次的确定工作，确保与有关设计的要求与规定相符合。关于结构设计方案方面，应当注重将设计方案的全面性与整体性予以突出，当绘图工作结束之后，应当与相关设计方案联系起来，并将相关内容向有关审核部门进行汇报。
3.3船舶标准及模块化设计
（1）船舶标准化设计。现代船舶采用标准化的设计能够有效优化船体结构。在船舶工程使用零件的选择上严格按照标准进行，可以有效避免选择失误带来的损失与浪费，且标准的零件等材料可以有效发挥其性能，有助于材料之间的衔接组合，进而实现船体结构的优化，有效提升资源的利用率，达到节能环保的效果。
（2）船舶模块化设计。船舶实行模块化设计，有利于提升工作效率与质量。模块化设计避免了逐件完成分装任务所耗费的大量资金与人力，使得物尽其用、人尽其能，且有效降低了噪音污染，促进设备的及时更新，从而有助于资源的优化整合，实现绿色船舶工程的节能环保目的。
4船舶板架结构动力优化设计的具体方法
4.1船舶与海洋平台结构动力优化设计
船舶与海洋平台的结构动力优化设计活动中最大的限制因素就是结构动态响应与设计变量之间的关系。由于两者的关系属于高度非线性，所以在实际设计优化过程中只能够通过可行域对其连通性进行判断，所以优化的难度相对较大。根据国内一些学者的研究情况来看，通过可行域调整、一维搜索以及自适应运动极限调整等方式能够优化求解算法，让优化设计的结果更加接近实际数据。马红艳等人通过实际环境载荷对海洋导管架的平台结构进行了研究，同时也对导管架的海洋平台结构进行了尺寸以及形状方面的优化，提升了非线性设计的可能性，也為实现船舶与海洋平台结构动力的优化设计提供了新的思路与方向。
4.2夹层结构力学特性优化与设计
金属夹层结构具有良好的机械性能，其不但重量轻、强度高，而且具有良好的隔音性能与隔热性能，通过特殊的表层处理还可以获得不错的耐腐蚀性，所以在夹层的结构力学优化与设计中应用极为广泛。目前最为常见的夹层结构就是上下面板与中间芯层组成的夹层结构，其按照结构形式可以分为连续型以及离散型两种不同的形式。其中结构形式为连续的力学性能更加稳定，离散型的则具有更高的强度，在一些特殊的夹层结构设计中的应用也相对广泛一些。
4.3生产设计过程优化
（1）船体项目初始化与线型光顺同步设计
项目初始化设计，系开展结构生产设计的充要条件。只有完成项目初始化，才可以利用Tribon、AVEVAMarine等设计工具进行船体结构生产设计。项目初始化主要完成：①某型船基本参数设置：船长、半宽、型深、吃水等，用于稳性和下水计算使用；②分段定义、肋位表、材料表、型材端切形式、命名方式、套料母板、肘板形式、相贯切口、补板、收缩量、折边形式、零件号赋值方式等重要参数配置。
线型光顺，系根据详细设计型值表，完成满足船体结构生产设计精度需要的外形：①主船体外形；②）带梁拱及升高甲板；③舭龙骨、挂舵臂、测深仪等附体外形。二者开展占用的设计时间一定程度上影响综合设计进程。
（2）船体曲面三维建模与平面三维建模同步设计。
结语：
综上所述，针对当下的船舶制造行业来说，板架结构装备越来越多，船舶板架的制造技术也随之进步，为了使船舶板架制造和管理得到优化和创新，必须在船舶设备上进行持续改进和创新。以上简要介绍了部分主要船舶板架设计创新，并可以节省大量造船公司的物料生产和管理成本，同时也加快造船效率，缩短制造工艺和持续时间，有利于船舶按时甚至提前完工。船舶板架设计师还需为每一个部件上持续创新，才能促进船舶行业的进步。贯彻以三维设计制造为主线，梳理从方案设计到技术设计、施工设计、生产设计、制造装配、维修保障等全过程的流程、标准和规范，突破关键技术，建立流程规范，实现三维数字化设计制造核心能力上新突破，探索建立可推广、可复制的船舶行业三维数字化设计制造技术体系和业务模式，全面推进船舶板架创新设计。
参考文献：
[1]何力，程远胜，刘均.基于动力刚度法与离散方案库的船舶板架结构动力优化设计（英文）[J].船舶力学，2012.
[2]何力.船舶板架结构动力优化设计方法研究[D].华中科技大学，2011.
关键词：船舶板架；结构动力；优化设计；方法
1船舶建造工艺的发展现状
现阶段，船舶建造工艺在发展过程中主要采用了流水线生产方式，在应用造船精度控制技术的基础上，使得船舶造船工艺朝向总装化、数字化、绿色化、智能化、高效化发展，但是在船舶建造工艺发展过程中仍然存在着以下几方面不足：①存在无效劳动情况，主要体现在机械加工、焊接以及装配过程中，造成这一现状的主要原因正是船舶各项数值尚未得到全面统计与精准计算，在焊接热变形过程中控制精准性受到不良影响，导致焊接过程为无效过程；②船舶建造工艺体系建设还存在着明显的不足。整体船舶建设过程中工艺装备水平与工艺技术水平提高效果并不十分理想；③缺少专业的船舶建造工艺技术人才，在一定程度上限制了船舶建造工艺发展速度与质量，船舶行业发展效果也受到了影响。
2船舶动力系统配置设计的关键内容及其流程
2.1设计内容
船舶动力系统设计内容主要概括为两个方面的内容。第一，在动力系统构成、规范设计前提下，严格遵循设定原则来进行系统设计，从备选方案中找到合适的组件，然后对其进行科学合理的配置与设计，最后对船舶动力系统的配置方案进行合理优化与系统性评价，从而更好的满足了动力系统实际运行需求。另一方面，在满足各种约束条件的基础上，及时对各种方案进行对比分析与评选，选用经济性、科学性更高的配置方案，在此过程中需要注意，船舶动力系统的配置技术标准必须与实际情况一致，在此过程中还要考虑配置方案的可靠性、经济性、安全性与匹配性。
2.2设计流程分析
建立船舶动力系统配置模型是基础，将船舶动力系统配置的操作规范、关键技术、系统性等得到集中体现，在对配置模型进行有效约束的基础上，及时将相关的配置知识转换为各个变量之间的约束，提高求解效率。充分了解资源抽象概念组件之间存在的约束关系，然后利用这种关系来实现对船舶动力系统设计流程的合理规范。将产品对象进行层次化和结构化设计，促进模型结构的清晰化，在此过程中要注意，随着产品层次化程度越来越复杂，对作业人员的要求不断提高。在进行配置求解的过程中必须要明确客户实际需求，保证动力系统的安全性能，将客户需求进行主次、次要的划分，只有这样才能更好的满足用户的实际需求。
3船舶板架结构设计主要内容
3.1前期设计
在前期规划工作开展的过程中，主要根据相关的设计准则与有关设计要求条件制定框架性的设计任务。对基本的图纸预想稿件进行设计，根据有关预计方案与相关设计技术要求，制定材料与零件规格和用度预算计划，并作出相关的预算总结，深入开展船舶板架结构尺寸大小与结构方式的设计工作。
3.2详细设计
船舶板架结构设计的初始阶段，就是大致的设想阶段，具有一定的框架性，根据实际的设计要求与规定，根据相关的审批意见与建议，注重开展相关设计的修改工作，对制造建设进程中的详尽细节最大程度地予以考量，对所有构造器件的型号与材料质量，注重开展多次的确定工作，确保与有关设计的要求与规定相符合。关于结构设计方案方面，应当注重将设计方案的全面性与整体性予以突出，当绘图工作结束之后，应当与相关设计方案联系起来，并将相关内容向有关审核部门进行汇报。
3.3船舶标准及模块化设计
（1）船舶标准化设计。现代船舶采用标准化的设计能够有效优化船体结构。在船舶工程使用零件的选择上严格按照标准进行，可以有效避免选择失误带来的损失与浪费，且标准的零件等材料可以有效发挥其性能，有助于材料之间的衔接组合，进而实现船体结构的优化，有效提升资源的利用率，达到节能环保的效果。
（2）船舶模块化设计。船舶实行模块化设计，有利于提升工作效率与质量。模块化设计避免了逐件完成分装任务所耗费的大量资金与人力，使得物尽其用、人尽其能，且有效降低了噪音污染，促进设备的及时更新，从而有助于资源的优化整合，实现绿色船舶工程的节能环保目的。
4船舶板架结构动力优化设计的具体方法
4.1船舶与海洋平台结构动力优化设计
船舶与海洋平台的结构动力优化设计活动中最大的限制因素就是结构动态响应与设计变量之间的关系。由于两者的关系属于高度非线性，所以在实际设计优化过程中只能够通过可行域对其连通性进行判断，所以优化的难度相对较大。根据国内一些学者的研究情况来看，通过可行域调整、一维搜索以及自适应运动极限调整等方式能够优化求解算法，让优化设计的结果更加接近实际数据。马红艳等人通过实际环境载荷对海洋导管架的平台结构进行了研究，同时也对导管架的海洋平台结构进行了尺寸以及形状方面的优化，提升了非线性设计的可能性，也為实现船舶与海洋平台结构动力的优化设计提供了新的思路与方向。
4.2夹层结构力学特性优化与设计
金属夹层结构具有良好的机械性能，其不但重量轻、强度高，而且具有良好的隔音性能与隔热性能，通过特殊的表层处理还可以获得不错的耐腐蚀性，所以在夹层的结构力学优化与设计中应用极为广泛。目前最为常见的夹层结构就是上下面板与中间芯层组成的夹层结构，其按照结构形式可以分为连续型以及离散型两种不同的形式。其中结构形式为连续的力学性能更加稳定，离散型的则具有更高的强度，在一些特殊的夹层结构设计中的应用也相对广泛一些。
4.3生产设计过程优化
（1）船体项目初始化与线型光顺同步设计
项目初始化设计，系开展结构生产设计的充要条件。只有完成项目初始化，才可以利用Tribon、AVEVAMarine等设计工具进行船体结构生产设计。项目初始化主要完成：①某型船基本参数设置：船长、半宽、型深、吃水等，用于稳性和下水计算使用；②分段定义、肋位表、材料表、型材端切形式、命名方式、套料母板、肘板形式、相贯切口、补板、收缩量、折边形式、零件号赋值方式等重要参数配置。
线型光顺，系根据详细设计型值表，完成满足船体结构生产设计精度需要的外形：①主船体外形；②）带梁拱及升高甲板；③舭龙骨、挂舵臂、测深仪等附体外形。二者开展占用的设计时间一定程度上影响综合设计进程。
（2）船体曲面三维建模与平面三维建模同步设计。
结语：
综上所述，针对当下的船舶制造行业来说，板架结构装备越来越多，船舶板架的制造技术也随之进步，为了使船舶板架制造和管理得到优化和创新，必须在船舶设备上进行持续改进和创新。以上简要介绍了部分主要船舶板架设计创新，并可以节省大量造船公司的物料生产和管理成本，同时也加快造船效率，缩短制造工艺和持续时间，有利于船舶按时甚至提前完工。船舶板架设计师还需为每一个部件上持续创新，才能促进船舶行业的进步。贯彻以三维设计制造为主线，梳理从方案设计到技术设计、施工设计、生产设计、制造装配、维修保障等全过程的流程、标准和规范，突破关键技术，建立流程规范，实现三维数字化设计制造核心能力上新突破，探索建立可推广、可复制的船舶行业三维数字化设计制造技术体系和业务模式，全面推进船舶板架创新设计。
参考文献：
[1]何力，程远胜，刘均.基于动力刚度法与离散方案库的船舶板架结构动力优化设计（英文）[J].船舶力学，2012.
[2]何力.船舶板架结构动力优化设计方法研究[D].华中科技大学，2011.