[发明专利]一种船舶建造人机工程仿真评价方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及船舶建造领域，特别涉及人机工程评价技术领域，具体为一种船舶建造人机工程仿真评价方法及系统。

背景技术

船舶工业是典型的劳动密集型企业，由于船舶本身结构和制造工艺的复杂性，其总体生产自动化水平相对较低，制造过程中需要大量劳动力手工完成装配、焊接、舾装等生产操作。由于船舶产品结构复杂，空间利用率高，很多复杂区域存在施工难的情况，需要工人在较为恶劣的环境下进行施工。与之相对应的是，目前船厂在工艺设计方面缺乏人机工程角度的可行性验证手段，如复杂结构制造、狭小空间舾装、重大设备吊装等关键工艺大多依赖工程经验进行控制。工艺设计更改、优化周期长，方案优劣依赖个人经验，缺少人机工程角度的可行性验证手段，致使实际生产中时常出现工人操作可达性差、空间不足、盲装作业、疲劳作业和作业环境恶劣的现象。无法施工时需反馈设计部门，设计部门出改单，更改过程耽误生产周期，严重影响船舶建造成本和生产效率。

随着科技的发展进步，“以人为本”逐渐成为时代主题，人机工程学的思想也得到了越来越广泛的认同。在以汽车工业、航空航天工业为代表的先进制造业领域，人机工程学更是取得了大量的应用成果。在汽车制造领域，人机工程的思想基本贯穿了其整个设计制造流程，主要应用包括：以用户体验为核心，基于人机工程学的布置设计，满足操作方便、乘坐舒适、安全可靠等要求；基于人机工程学的制造工艺设计，事先查明并解决很多实际制造过程中可能出现的问题，确保工艺设计的可行性，提高作业效率。航空航天领域的人机工程学应用大致可划分为以下三个模块：基于人机工程学的舱室布置设计，保证操作人员安全、高效、舒适的完成驾驶任务；基于人机工程学的制造工艺设计，确保特殊位置的装配可达性、操作可视性、维修可达性，降低工具的操作难度、人体姿态疲劳程度和环境造成的疲劳影响；基于人机工程学的作业设计，特别是载人航天活动中，分析宇航员的作业能力与评估作业的可达性、舒适性、安全性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种船舶建造人机工程仿真评价方法及系统，用于解决现有船舶建造工艺设计缺乏人机工程角度的可行性验证手段的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种船舶建造人机工程仿真评价方法，所述船舶建造人机工程仿真评价方法包括：S1，输入船舶建造工艺所涉及的产品数据、工装数据、建造资源数据、虚拟人数据和工艺要求，建立船舶建造人机工程仿真评价环境；S2，根据建立的所述人机工程仿真评价环境，按照输入的所述工艺要求，模拟船舶建造工艺过程并筛选出船舶建造关键工艺过程；S3，对筛选出的所述船舶建造关键工艺过程进行虚拟人操作模拟；S4，从操作可达性、操作可视性、操作空间、操作舒适性和操作安全性对所述虚拟人在所述船舶建造关键工艺过程中进行的虚拟操作进行人机工程评价并获取人机工程评价结果；S5，根据船舶建造人机工程评价等级标准判断所述人机工程评价结果是否达标，若是，则输出与达标的所述人机工程评价结果对应的船舶建造人机工程仿真结果，若否，则返回步骤S2。

于本发明的一实施例中，所述船舶建造人机工程仿真评价方法还包括建立工艺、产品及资源的结构树；所述产品数据的输入包括：将船舶建造工艺所涉及的船体和舾装件的三维模型及零部件名称、流向信息作为产品数据导入所述结构树；所述工装数据的输入包括：将船舶建造工艺所涉及的工装三维模型及工装型号、工装安装阶段、工装拆除阶段信息作为工装数据导入所述结构树；所述建造资源数据的输入包括：将船舶建造工艺所涉及的设施、设备的三维模型及功能、型号信息作为建造资源数据导入所述结构树；所述虚拟人数据的输入包括：将船舶建造工艺所涉及的虚拟人三维模型及虚拟人姿态信息作为虚拟人数据导入所述结构树；所述工艺要求的输入包括：将船舶建造工艺所涉及的建造方针、建造方法、工艺规范、原则工艺作为工艺要求导入所述结构树。

于本发明的一实施例中，所述S2中，所述模拟船舶建造工艺过程包括：按照可拆卸可装配理论原则，通过将约束好的模型进行可行性拆卸，编排装配流程序列，对产品装配过程吊装设备的选择、装配顺序及路径的规划、安装对象的姿态进行三维动态仿真，验证每个零部件按设计的工艺是否能无阻碍地装配；将所述模拟船舶建造工艺过程中零部件数量繁多、结构强度要求高、空间狭小区域、安装过程复杂、安装精度要求高的工艺过程定义为所述船舶建造关键工艺过程。