鄧軍林，杜 波，湯華林，石南輝，涂雯羚

（北部灣大學(xué)，廣西 欽州 535011）

0 引言

“船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)”是船舶與海洋工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)企業(yè)崗位能力、工程實(shí)踐能力的實(shí)踐核心課程。在數(shù)字化造船過(guò)程中，船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)是船舶建造過(guò)程中的第一步，也是最重要的一步，直接面向數(shù)控生產(chǎn)實(shí)際，決定了造船企業(yè)的技術(shù)設(shè)計(jì)水平。許多學(xué)校在不斷探索“船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)”課程建設(shè)，以提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。文獻(xiàn) [1]介紹了利用SketchUp軟件搭建三維船體模型，文獻(xiàn)[2]介紹了國(guó)內(nèi)外相關(guān)高校利用三維軟件進(jìn)行船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)活動(dòng)情況。本文引進(jìn)三維數(shù)字化軟件HDSPD（Hu Dong Ship Product Design，簡(jiǎn)稱 HDSPD），豐富課程教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)貼合船舶生產(chǎn)的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，采用利于提高學(xué)生動(dòng)手能力的教學(xué)手段，提升“船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)”實(shí)踐課程的教學(xué)效果。

1 船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程

1.1 船體型線光順

船體建造對(duì)船體曲面光順性和精度要求高，故船體型線光順處理在船體建造施工中至關(guān)重要。對(duì)船體型線進(jìn)行交互三向光順，是船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)的第一道工序，也是船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)中不可或缺的一步。船體三向光順是一項(xiàng)非常重要而繁雜的工作，船體型線光順質(zhì)量的好壞將直接影響三維建模工作質(zhì)量［3］。在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)用HDSPD軟件的通用設(shè)計(jì)系統(tǒng)來(lái)光順船體型線，通過(guò)建立新工程項(xiàng)目，定義水線、甲板線、縱剖線、橫剖線，進(jìn)行局部修正調(diào)整，最后可得到光順的肋骨型線圖。某船光順后的三維肋骨型線圖，如圖1所示。

1.2 船體三維建模

在完成船體光順后，才能進(jìn)行三維建模。HDSPD系統(tǒng)包含船體、鐵舾、管系、電氣、通風(fēng)、涂裝等各專業(yè)，涉及各設(shè)計(jì)階段［4］，其型線系統(tǒng)為船舶產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和建造提供滿足要求的船體型線。

圖1 某船光順后的三維肋骨型線圖

船舶三維建模把二維的設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)換為三維可視化的計(jì)算機(jī)船體三維模型。船舶三維模型建好后可以用來(lái)進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析、船舶建造的虛擬仿真等。通過(guò)對(duì)船體型線進(jìn)行定義，建立相互關(guān)聯(lián)的三維船體結(jié)構(gòu)模型，一旦在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行某些修改，不僅圖形信息發(fā)生改變，與模型相應(yīng)的所有相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)都隨之改變。此外，可通過(guò)船體三維模型生成完整的加工制造信息，為實(shí)現(xiàn)船舶“設(shè)計(jì)、制造、管理”三者一體化奠定基礎(chǔ)。

2 課程特點(diǎn)及建設(shè)理念

“船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)”課程是應(yīng)用型本科與高職院校的船舶與海洋工程、海洋工程與技術(shù)以及船舶工程技術(shù)等專業(yè)的一門(mén)專業(yè)核心實(shí)踐課程，包括艦船舾裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)概念、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)編碼和現(xiàn)代造船模式以及對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求等基礎(chǔ)知識(shí)。

在“船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)”課程建設(shè)工作中，通過(guò)到相關(guān)船舶企業(yè)一線進(jìn)行調(diào)研，聽(tīng)取行業(yè)專家建議，確定相應(yīng)的教學(xué)工作任務(wù)，參照 “船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)”所必需掌握的知識(shí)和專業(yè)能力［5］，對(duì)船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)方法進(jìn)行探討。按照“課程設(shè)置服務(wù)于工作崗位、工作任務(wù)、理論聯(lián)系實(shí)踐”的教學(xué)理念，確定課程相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建基于實(shí)際船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)工藝過(guò)程、專業(yè)能力和實(shí)踐為一體的課程體系，并以校企合作為橋梁，培養(yǎng)學(xué)生用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

3 課程建設(shè)的思路

課程學(xué)習(xí)內(nèi)容圍繞實(shí)際船體三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)的過(guò)程，結(jié)合企業(yè)船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)崗位的要求，提煉多個(gè)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目。以這些項(xiàng)目為教學(xué)載體，將理論教學(xué)和實(shí)踐操作相結(jié)合，由低難度到高難度來(lái)開(kāi)展教學(xué)，使學(xué)生獲得相關(guān)專業(yè)所需要的知識(shí)和技能，從而提高學(xué)生的職業(yè)能力。

3.1 確定課程的典型工作任務(wù)

以就業(yè)能力為導(dǎo)向進(jìn)行典型教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)。船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程主要分為初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)3個(gè)階段。船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)包括船體放樣、加工、裝配、船體總裝等船體結(jié)構(gòu)施工的所有設(shè)計(jì)工作［6］，其流程如圖2所示?，F(xiàn)代造船過(guò)程的顯著特點(diǎn)是數(shù)字化，三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)與企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)施、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理密切相關(guān)，多為高技能人才從事的職業(yè)崗位。

圖2 船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程圖

在課程設(shè)計(jì)時(shí)，按職業(yè)崗位能力需要及實(shí)際船舶的生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容，以36000DWT多用途船為載體，形成與實(shí)際工作內(nèi)容相匹配的教學(xué)項(xiàng)目。其中，課程的主要內(nèi)容包括型線光順、三維建模、船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)施工圖、零件套料、型材下料加工圖、外板加工圖6個(gè)項(xiàng)目，如圖3所示。按照船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)的工作過(guò)程將每個(gè)項(xiàng)目分解為若干個(gè)子項(xiàng)目，以職業(yè)崗位工作任務(wù)為依據(jù)，以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，共同進(jìn)行課程學(xué)習(xí)。結(jié)合實(shí)際造船工藝流程制定船舶焊接工藝、裝配流程、編制生產(chǎn)設(shè)計(jì)零件編碼、運(yùn)用船體建造工藝符號(hào)及造船質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)，完成實(shí)踐鍛煉。

圖3 36000DWT多用途船教學(xué)內(nèi)容

3.2 強(qiáng)化動(dòng)手能力培養(yǎng)

在該課程開(kāi)課前組織學(xué)生到合作企業(yè)的船廠進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步了解船舶主體建造相關(guān)知識(shí)，并對(duì)船舶實(shí)體產(chǎn)生初步印象，為開(kāi)展課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐打好基礎(chǔ)。結(jié)合船體設(shè)計(jì)，以合作船廠36000DWT多用途船的圖紙為教學(xué)資源，按照船廠實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求建立該船舶的三維模型。注重以實(shí)際工程項(xiàng)目激發(fā)學(xué)生興趣，通過(guò)實(shí)際建模使學(xué)生認(rèn)識(shí)船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)在船舶建造過(guò)程中的作用，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

3.3 豐富課程教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合船廠參觀過(guò)程中所了解的知識(shí)，引入企業(yè)生產(chǎn)要素，如成本控制、質(zhì)量控制、現(xiàn)場(chǎng)管理、安全環(huán)保節(jié)能意識(shí)等，豐富課程教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能更全面了解企業(yè)崗位工作要求。結(jié)合船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)實(shí)際工作過(guò)程，將零件加工、材料制作、數(shù)控切割和材料管理等多方面的內(nèi)容引入課程教學(xué)。根據(jù)畢業(yè)生跟蹤調(diào)查的反饋信息，豐富船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)課程的需求和內(nèi)容，如將船舶 CAD繪圖、三維建模、船體外板及型材加工等多方面的內(nèi)容融入教學(xué)過(guò)程中［7］。

4 教學(xué)方法與課程評(píng)價(jià)

4.1 注重“教學(xué)做”結(jié)合

在生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件使用、型線圖設(shè)計(jì)及船舶分段生產(chǎn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程中，可使用船舶行業(yè)廣泛應(yīng)用的HDSPD軟件進(jìn)行建模，按照實(shí)際船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程，開(kāi)展項(xiàng)目教學(xué)訓(xùn)練，使學(xué)生掌握船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的繪制方法；按照船廠實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)出圖標(biāo)準(zhǔn)繪制圖紙，將型線光順、三維建模和生產(chǎn)設(shè)計(jì)出圖相結(jié)合，使學(xué)生掌握船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)所需要的基本知識(shí)和基本能力，逐步達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目管理看板、產(chǎn)品工藝流程圖、工藝卡片、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作規(guī)程以及QC改善計(jì)劃等，為學(xué)生設(shè)計(jì)合適的項(xiàng)目作業(yè)以便于進(jìn)行“教學(xué)做”實(shí)踐強(qiáng)化訓(xùn)練。

4.2 應(yīng)用專業(yè)軟件開(kāi)展虛擬教學(xué)

生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用、型線圖設(shè)計(jì)及船舶分段生產(chǎn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容是該課程的教學(xué)重點(diǎn)，可開(kāi)展項(xiàng)目教學(xué)。應(yīng)用船舶專業(yè)軟件HDSPD，根據(jù)船舶設(shè)計(jì)圖紙和船廠實(shí)際要求，進(jìn)行三維建模，并在三維模型的基礎(chǔ)上輸出零件的加工信息、施工設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)工藝等，進(jìn)行船舶生產(chǎn)的虛擬仿真設(shè)計(jì)。應(yīng)用船舶專業(yè)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行虛擬仿真教學(xué)，既生動(dòng)又容易理解，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；開(kāi)展虛擬教學(xué)，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德，提高專業(yè)技能［8］；豐富了“船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)”課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，提高了該課程的實(shí)踐教學(xué)效果。

4.3 靈活多樣的評(píng)價(jià)方式

“船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)”課程評(píng)價(jià)包括平時(shí)成績(jī)、船體項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果及答辯。其中，平時(shí)成績(jī)通過(guò)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、互動(dòng)、回答問(wèn)題等綜合評(píng)定；船體項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果主要通過(guò)學(xué)生的設(shè)計(jì)效果圖、工藝流程的合理性、成本質(zhì)量、相關(guān)管理的融入等綜合評(píng)定；答辯主要考核學(xué)生對(duì)船體設(shè)計(jì)知識(shí)的理解程度、掌握情況及對(duì)軟件的應(yīng)用情況。此外，對(duì)該專業(yè)的畢業(yè)生在相關(guān)企業(yè)的職業(yè)能力發(fā)展情況進(jìn)行跟蹤調(diào)研，以便及時(shí)修正課程。

5 結(jié)語(yǔ)

“船舶三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)”課程建設(shè)是在引入船舶專業(yè)軟件HDSPD基礎(chǔ)上，與船廠合作，利用船廠的實(shí)際圖紙、實(shí)際造船流程，采用“教學(xué)做”的虛擬實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力。課程建設(shè)需要與企業(yè)緊密協(xié)作，在了解當(dāng)前的先進(jìn)技術(shù)和企業(yè)實(shí)際需求的基礎(chǔ)上不斷完善，才能更好地為社會(huì)、企業(yè)培養(yǎng)急需的人才。

通過(guò)對(duì)畢業(yè)一年以上的船舶與海洋工程專業(yè)學(xué)生跟蹤調(diào)研的反饋效果看，該課程的教學(xué)實(shí)踐效果顯著，畢業(yè)生在相關(guān)企業(yè)的適應(yīng)期明顯縮短，能在較短時(shí)間適應(yīng)實(shí)際工作崗位，工程實(shí)踐能力和職業(yè)能力得到提升，增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。