十万吨的福特级航母:数字化造船的标杆与典范
军迷圈
文|21世纪军工评论

“福特”号航母是美国第一艘以数字化造船方式建成的航母,它的设计都在电脑上完成而取消了图纸,在建造阶段也取消了作业指导书。事实上在此之前,“布什”号在建造过程中就采用人工、电子的双备份模式。更早之前,在与通用动力电船公司(EB)合作建造“弗吉尼亚”级核潜艇时,纽波特纽斯造船厂(NNS)就积累了丰富的无纸化设计经验。
NNS的总裁詹妮弗·博伊金说:“我们相信,我们将转型为一个数字型企业,现在的工作指令都以电子的方式进行传递”。
这位过去三年一直是“福特”号航母工程总监的新总裁说:“我们已不再需要图纸,数字化计划将进一步确立我们的竞争优势,在未来几十年里继续拓展我们的业务”。
增强现实(AR)技术和视觉工作指令

在“福特”号航母的建造中,一部分舱室使用了增强现实(AR)和快速操作虚拟现实(ROVR)技术,在空无一物的船舱,使用手持设备和眼镜,工人就可能看到一个3D的虚拟场景:这个工作面需要安装的各种设备和管道、电缆的走线位置等等,全部呈现。
它展示了几乎无数的用途,比如工程师使用手持iPad检查管道安装在钢板的位置,还能显示各种安全警告、工作指令等等。
“视觉工作指令”技术已经开花结果,在“肯尼迪”号(CVN79)开工初期,有14个工作包通过手持平板电脑提供的“视觉工作指令”完成。到2015年,有大约200个类似的工作包用此方式完成。

纽波特纽斯造船厂的工程师说:“它是一项革命性的工作体验,之前的造船工人要花很长时间看各种施工图纸,研究它的工作流程、先后次序和尺寸等等,现在则完全不同”。
工人Aaron Wikle说:“我看了这个视觉工作指令三分钟,我已明白了我要做的一切。这节省了我很多时间”。

激光智能标记
在“福特”号的建造过程中,需要安装了几十万个螺栓,很多时候是在梯子上的架空作业,需要反复精确测量和标记,无论怎样它总是费时的。
现在使用在“激光与智能标记”技术,效率高出很多,避免了很多带电作业,据称“它不仅安全而且更聪明”,在“福特”号的建造过程中,使用这项技术标记和安装了47000多个螺栓。

谷歌地图式的布线方式
如果你曾经使用Google地图获取路线,可以从搜索到目的地的最佳路线的强大算法中获益。 在“肯尼迪”号(CVN79)航母上,工程师和设计人员根据Google Maps使用的通用算法开发出软件,利用它来找到在整个航母上安装电缆的最佳方式。
电气工程经理Gordon Mount说:“在与尼米兹级基本相同的空间中,我们不得不将另外130万英尺(约40万米)的电缆安装到福特号上。 这意味着我们要不断解决电缆安装的交通拥堵问题,太多的电缆在交叉路口聚集,这是我们遇到的新挑战。通过进一步优化,当需要安装一台设备并且为它分配电缆时,工程师会看到运行电缆的最佳路径。结果用了更短的电缆,节约了数千个工时。”

从第一艘无纸化设计航母“福特”号(CVN78)开始,纽波特纽斯造船厂(NNS)将进一步扩大数字化造船技术的应用范围,包括目前在建的“肯尼迪”号(CVN79)和“企业”号(CVN80)。以此可进一步降低制造成本、提高工作效率。
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