This paper is concerned with the determination of assembly unit for hull block assembly processes for shipbuilding. In this study,genetic algorithm is adopted for assembly level allocation and assemaly unit is determined by rule-based reasoning. The criteria to detemine assembly unit is to minimize welding operation time for the block assembly.
Alignment of the main plates during the tack welding is essential to block assembly since most of the curved blocks and outfitting parts are assembled on the jigs and fixtures. Tact welding of main plates is the initial process of the curved hull block assembly. Due to the heavy weight of the main plates it is difficult to locate the plate on the accurate position of the jig and fixtures before welding. The conventional masonry process requires much time and manual work in order to achieve the accurate alignment. This labour-intensive process results in relatively high errors and correction works. Due to their larger dimensions and heavier weights, these hull blocks are not ergonomically desirable and, therefore, various mechanical devices such as hydraulic balancers or hydraulic jigs are used for the plate alignment. In this study, the position-sensing scheme implemented by sensors is presented in order to align the main plates on the accurate position during the hull block assembly. Integrating the Infrared photo sensors and micro processor unit, a small scaled prototype of the position-sensing module is developed to determine the alignment of main plates.
To raise the industrial competitiveness in the field of ship-building, it is crucially important that the yard should use production facilities and working space effectively. Among the related works, the management of tremendous blocks' number, the limited area of assembly shops and inefficient personnel and facility management still need to be improved in terms of being exposed to a lot of problems. To settle down these conundrums, the various strategies of block arrangement on the assembly floors have been recently presented and in the results, have increasingly began to be utilized in practice. However, it is a wonder that the sampled or approximated block shapes which usually are standardized projections or the geometrically convex contour only have been prevailed until now. In this study, all parts including the panel, stiffeners, outer shells, and all kinds of outfitting equipment are first extracted using the Volume Primitive plug-in module from the ship customized CAD system and then, the presented system constructs a simpler and more compact ship data structure and finally generates the novel projected contours for the block arrangement system using the adaptive concave hull algorithm.
The block assembly process takes more than half of the total shipbuilding processes. Therefore, it is very important to have a practically useful block assembly process planning system which can build plans of maximum efficiency with minimum man-hours required. However, the process plans are often not readily executable in the assembly shops due to severe imbalance of workloads. This problem arises because the process planning is done on block by block basis in current practice without paying any attention to the load distribution among the assembly shops. this paper presents the development of an automated hull block assembly process planning system which results in the most effective use of production resources and also produces plans that enable efficient time management. If the load balance of assembly shops is to be considered at the time of process planning, the task becomes complicated because of the increased computational complexity. To solve this problem, a new approach is adopted in this research in which the load balancing function and process planning function are iterated alternately providing to each other contexts for subsequent improvement. The result of case study with the data supplied from the shipyard shows that the system developed in this research is very effective and useful.
Shipbuilding process is composed of hull construction, in which the structural body of a ship is formed, and outfitting, in which all the non-structural parts such as pipes, derricks, engines, machinery, electrical cable, etc. are manufactured, added and assembled. Hull construction can be classified into parts fabrication, block assembly and hull erection. Among them, the parts fabrication is the first manufacturing stage that produces components or zones needed for block assembly and hull construction. More specifically, the parts fabrication is performed through machining processes including marking, cutting, pressing, and/or forming. When material is entering into the parts fabrication stage, it is important for achieving the total efficiency of production to select one of production division, so-called 'bay,' as well as machine tools on which the part is fabricated. In this paper, given production quantities of parts in the fabrication stage, the problem is to optimally select machine tools and production division, such that the total flow-time is minimized as well as the workload among machines is balanced. Specifically, three mathematical models for flow-time minimization, load balance, and simultaneously considering both objectives, and a numerical example are analyzed and presented.
In this paper, we introduce a new method for assembly of shipbuilding blocks at sea and present its feasibility focusing on structural safety. The core concept of this method is to assemble ship building blocks by use of bolting, gluing and welding techniques at sea without dock facilities. Due to its independence of dock facilities, shipyard construction capability could be increased considerably by the proposed method. To show the structural safety of this method, a bulk carrier and an oil tanker were employed, and we investigated the structural behavior of those ships to which the new block assembly method was applied. The ship hull models attached with connective parts are analyzed in detail through finite element analyses, and the cargo capacity of the bulk carrier is briefly discussed as well. The results of these studies show the potential for applying this new block assembly method to practical shipbuilding.
완성되어진 블록을 이용한 탑재의 과정에서 발생하는 블록 경계간의 판재 겹쳐짐 현상, 과도한 간격 및 단차의 발생현상은 선박의 건조비용과 공수를 증가시키는 요인이 된다. 본 논문에서는 블록의 조립 및 탑재에 관한 시뮬레이션 시스템을 제안하고 이중 조립에 관한 시뮬레이션을 용접순서에 따라 용접변형 및 자중을 고려하여 유한요소해석을 ANSYS를 이용하여 수행하였다. 용접에 의한 변형은 실험에 의한 변형량을 이용한 등가강성에 따른 등가 하중을 사용하여 탄성적인 해석법을 수행하여 예측하였으며 선체 이중저 평블록을 패널 조립법에 근거한 조립순서에 따라 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션을 통한 변형으로부터 조립순서에 따른 중간 제품의 형상의 변화에 의한 강성의 변화에 기인한 변형량의 차이를 확인 할 수 있었으며, 자중의 효과를 반드시 고려하여야 함을 확인 할 수 있었다.
To achieve high productivity of assembly hull blocks, it is important to predict welding deformations accurately and to apply these data to the production planning. In the deformation analysis of hull block, simplified methods (elastic analysis) such as inherent method, equivalent loading method and local & global approach are usually used instead of thermal-elastic-plastic analysis because of calculating time and cost. To be much more practical, these simplified methods should consider gravity effect of plate and contact condition between the plate and the positioning jig. In this research, using finite element method, practical predicting method for the welding deformation of the curved hull blocks with considering welding sequence, gravity effect and contact condition is proposed.
조선소에서는 블록 조인트의 용접 작업 시 단차 조정 및 변형 방지의 목적으로 도그피스(Dog-Piece)를 사용하고 있는데, 조선소마다 그 규모에 따라 연간 수십만 개의 도그피스를 사용하고 있으며 설치, 제거 및 사상 작업에 투입되는 생산시수도 연간 수십만 시수에 이르고 있어 생산성 향상의 저해 요인이 되고 있다. 본 연구는 선체 블록의 정도 품질을 확보하면서 도그피스의 사용량 절감 방안을 마련하기 위한 목적으로 수행되었다. 연구 내용으로는 우선 일련의 용접실험을 통해 도그피스가 맞대기 용접시의 변형에 미치는 구속 효과를 정량적으로 검토하였고, 실험 결과를 토대로 도그피스가 부착된 맞대기 용접시의 변형을 계산하는 유한요소 해석 방법을 정립하였다. 또한, 제안된 해석 방법을 이용하여 도그피스를 고려한 선체블록 조인트의 용접변형을 시뮬레이션하고 결과를 검토하였다. 제안된 해석 방법은 향후 도그피스 배치도면 작성 및 설치 가이드 작성 등의 실질적인 도그피스 절감 방안을 마련하기 위한 해석 도구로 폭넓게 활용될 수 있다.
To achieve high productivity of assembly hull blocks, it is important to predict welding deformations accurately and to apply these data to the production planning. In the deformation analysis of hull block, simplified methods (elastic analysis) such as inherent method, equivalent loading method and local & global approach are usually used instead of thermal-elastic-plastic analysis because of calculating time and cost. To be much more practical, these simplified methods should consider gravity effect of plate and contact condition between the plate and the positioning jig. In this research, using finite element method, practical predicting method for the welding deformation of the curved hull blocks with considering welding sequence, gravity effect and contact condition is proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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