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摘要：现行的船舶设计一般分为基本设计、详细设计和生产设计，船舶管路设计贯穿于详细设计阶段和生产设计阶段，管路设计以及综合布局质量直接影响到船舶的建造周期和船厂的建造成本，因此，设计初期就需要做好充分的准备工作并对管路布局进行优化，以确保后期船舶建造时方便、经济，并在正常航行中能够安全可靠，确保各机械设备能够有序运转，同时能够方便的进行维护，因此，进行合理有效的船舶管路布局可以有效的降低船厂成本并提升船舶整体品质。基于此，本文对船舶管路布局优化方法及应用进行分析。
关键词：船舶设管路布局；优化；应用
前言：
由于目前船舶管道布局设计主要是在有限的三维空间内，管道从指定的起点寻找合适的路径到达指定终点，与其他布局对象不相干扰，并满足各种详细设计图纸要求。其主要目标是追求最短的管道路径和最少的弯道，这是经济因素，而其他方面往往被忽视。管道不应该是一个单一的个体，应该放在船舶作为一个整体，优化管道布局，不仅要用最短的管道长度，最小数量的管道附件来勾勒管道的路径，应该从经济性、实用性、美观性等方面对管道布局进行整体优化。优化，使船舶定义的管道布置既安全、操作方便、维修方便等人性化的特点，又能针对特定的船舶和船舶用户提供特定的服务。
1船舶管路布局的准备
船舶管路布局工作是一项严谨而细致的工作，在进行管路设计前，应当做好充分的准备工作。
1.1船舶建造图纸
在进行管道布置时，首先要充分了解船舶管道布局相关图纸，管道布置需要参考大量图纸，主要包括船舱布置、船体结构、消防结构等；此外，还将对规范和谈判备忘录进行详细讨论，并对管道的相关内容进行注释，后续的管道布置可以方便的查阅，只有在早期阶段才能做好充分的准备工作。只有通过绘制信息，才能充分了解船舶的实际情况，才能形成设计方案并进行有效的优化。
1.2船舶管路施工工艺&规范
在管道布局设计中，优秀的设计方案应考虑到施工后期管道建设的具体情况，以及施工工艺、空间环境和人员情况。这样，就可以根据实际情况制定优化设计方案。此外，应认真分析和阅读相关行业标准，同时针对关键施工细节需要反复研究，进而有效提高实际施工效率，避免施工阶段返工。
1.3船舶管路材料
为了保证管道设计的标准化，必须事先分析并确定管道材料。根据各个管道系统的要求确定管道的材料，其中最重要的是管道的厚度、规格和材质类型等。我们必须做好相关材料性能、材料和规范控制，才能保证管路材料符合规范和规范。
1.4船舶管路建造工艺
管道布置属于一个比较全面的整体工程。在施工过程中，我们需要各种技术的有效支持。除了管道材料的支撑外，我们还需要做充分的技术准备。特别是要充分了解船级社和各种相关规范的要求，以及船舶本身的施工工艺，以便有效地保证相关施工技术的完善，从而设计生产出优良的产品。
2船舶管路布局的要点
目前，船舶管道布局设计主要是在有限的三维空间内，从指定的管道出发，找出与其他布置对象不受干扰的路径，并满足各种约束到达指定终端。其目标是追求最短的管道长度，并且最小的弯道，这是是经济因素。然而，忽视维修性的考虑，会导致船舶定义管道系统故障后的维修困难，后期维修费用过高。严重的对船舶的安全运行产生重大影响。因此，在管道设计阶段应考虑维修性因素，并将其作为设计目标。
船舶的管道系统按用途分为两类：为推进装置服务的管道系统称为动力管道系统，以保证推进装置的正常运行；为整个船舶服务的管道系统称为船舶管道系统，以保证船舶的生命力，安全航行，船员和乘客的正常生活和工作。
2.1常规管路设计
为了保证常规管道的科学合理设计，需要在管路适当的地方设置有效地隔离，避免泄漏后的相互影响，对于危险管道需要和存储空间，生活区和控制室应保持安全隔离，以防止正常工作和生活的干扰，淡水和燃料管线不应穿过对方舱室，即淡水管不能穿过燃油舱，燃油管不能穿过淡水舱，以避免污染，如果不可避免，须做好加强和加密工作防止泄露。对传输于易爆或易燃流体的管道，必须远离电路、热源，做好防火工作。另外，为了保证日常管理和维护的方便性，管道的布置需要设置在合适的空间位置，阀门应该放置在易于操作的位置。对于依靠重力进行排水的管道，例如，在带有黑灰水系统的生活区区，管道应该具有一定的倾角，并充分考虑船舶正常的航行条件。为了保证管道内污水的顺利排放，应考慮冬季温度对管道的影响，并确保管路中没有存水弯或覆盖耐热材料，以避免管道冻结造成的管道损坏。
2.2通风管路设计
通风管路设计方法和处理方法和普通管路不同，在结构风管管路中应考虑船体结构特点。通风机头的内部结构和高度应根据具体的布置位置和相应的规格计算；各通风管道应计算相应的风量分布，并设置空气闸门调节风量平衡。通风管道需要保持良好的散热；通风孔和空气过滤器需要对齐以确保空气质量；通风孔应设计在人员相对集中处，管道应考虑内部附加导向板，保证良好的通风效果，送风和出风口应对角设计，保证空气充分对流。生活区舱室、机修室、隔间、电焊室的通风孔应设计在隔间上方，空气管道布置应考虑其他相关设备的维护空间，以防止布置。相互交错。特别地，一些通风管道可能涉及防火材料和保温材料包装，应该保留足够的空间，此外，可以保持空气管道和天花板之间的适当距离，以便于天花板密封。
3船舶管路布局的方法
不同的造船企业依赖不同的设计软件，管道布置的方法也多种多样，但目的只是一个，在满足规格的基础上，设计出最经济的、最实用的管道。
3.1逃逸法
逃逸法主要操作是在起始位置有两条垂直相交线。这两条线叫做“逃逸线”。根据周围设备、结构、人员通道的布置情况，在逃逸线上合适位置选择逃逸点，通过设置选择起始点，然后重复操作以找到目标点。此方法适用于人工设计管路时使用。
3.2网络优化算法
在管道布局优化的设计和处理中，需要通过网络优化算法来实现。首先，有向图将出现，目标点的最优路径将由边集和顶点集决定。在这种方法中，需要涉及更多的中间节点。连接和交叉的工作量大而复杂，同时，每个管道设计都有其自身的独立性，需要单独处理，不能与其他管道进行有效的协调，这给设计带来了一定的障碍。此方法适用于计算机自动化设计。
3.3模糊集方法
管道布局优化设计存在着更多的制约因素和环境。有些约束在某些约束中是正则的，它可以通过函数表达式有效地表示，而有些条件是模糊的，不能用函数有效地表达。模糊集理论可以有效地利用设计中的工作频率、温度和空间。有效地表达了概念和其它模糊约束条件，得到了较好的布局优化结果。同时，该方法能有效地考虑不均匀分布时可能需要的管道铺设的协调功能，并且具有较高的灵活性。通过该系统的有效开发和应用，可以有效地提高非均匀管道优化的实际效果。此方法适用于计算机自动化设计。
结语：
船舶管道综合布局优化是一项复杂而繁琐的工作，涉及广泛的利益，需要考虑的内容更为广泛。团队应保持信息共享，且有必要考虑不同管道类型的空间分布，尽量避免复杂性，增加安装难度，不利于造船厂的成本控制和后期维修的难度。总之，良好的管路布置对于提高船舶管路系统的设计质量、缩短船舶总体设计周期、提高船舶设计和建造效率具有重要意义。
参考文献：
[1]吴宏超.复杂产品中的管路自动布局与优化技术研究[D].北京理工大学，2015.
[2]姜文英，林焰，陈明，于雁云.基于粒子群和蚁群算法的船舶机舱规划方法[J].上海交通大学学报，2014，48（04）：502-507.
关键词：船舶设管路布局；优化；应用
前言：
由于目前船舶管道布局设计主要是在有限的三维空间内，管道从指定的起点寻找合适的路径到达指定终点，与其他布局对象不相干扰，并满足各种详细设计图纸要求。其主要目标是追求最短的管道路径和最少的弯道，这是经济因素，而其他方面往往被忽视。管道不应该是一个单一的个体，应该放在船舶作为一个整体，优化管道布局，不仅要用最短的管道长度，最小数量的管道附件来勾勒管道的路径，应该从经济性、实用性、美观性等方面对管道布局进行整体优化。优化，使船舶定义的管道布置既安全、操作方便、维修方便等人性化的特点，又能针对特定的船舶和船舶用户提供特定的服务。
1船舶管路布局的准备
船舶管路布局工作是一项严谨而细致的工作，在进行管路设计前，应当做好充分的准备工作。
1.1船舶建造图纸
在进行管道布置时，首先要充分了解船舶管道布局相关图纸，管道布置需要参考大量图纸，主要包括船舱布置、船体结构、消防结构等；此外，还将对规范和谈判备忘录进行详细讨论，并对管道的相关内容进行注释，后续的管道布置可以方便的查阅，只有在早期阶段才能做好充分的准备工作。只有通过绘制信息，才能充分了解船舶的实际情况，才能形成设计方案并进行有效的优化。
1.2船舶管路施工工艺&规范
在管道布局设计中，优秀的设计方案应考虑到施工后期管道建设的具体情况，以及施工工艺、空间环境和人员情况。这样，就可以根据实际情况制定优化设计方案。此外，应认真分析和阅读相关行业标准，同时针对关键施工细节需要反复研究，进而有效提高实际施工效率，避免施工阶段返工。
1.3船舶管路材料
为了保证管道设计的标准化，必须事先分析并确定管道材料。根据各个管道系统的要求确定管道的材料，其中最重要的是管道的厚度、规格和材质类型等。我们必须做好相关材料性能、材料和规范控制，才能保证管路材料符合规范和规范。
1.4船舶管路建造工艺
管道布置属于一个比较全面的整体工程。在施工过程中，我们需要各种技术的有效支持。除了管道材料的支撑外，我们还需要做充分的技术准备。特别是要充分了解船级社和各种相关规范的要求，以及船舶本身的施工工艺，以便有效地保证相关施工技术的完善，从而设计生产出优良的产品。
2船舶管路布局的要点
目前，船舶管道布局设计主要是在有限的三维空间内，从指定的管道出发，找出与其他布置对象不受干扰的路径，并满足各种约束到达指定终端。其目标是追求最短的管道长度，并且最小的弯道，这是是经济因素。然而，忽视维修性的考虑，会导致船舶定义管道系统故障后的维修困难，后期维修费用过高。严重的对船舶的安全运行产生重大影响。因此，在管道设计阶段应考虑维修性因素，并将其作为设计目标。
船舶的管道系统按用途分为两类：为推进装置服务的管道系统称为动力管道系统，以保证推进装置的正常运行；为整个船舶服务的管道系统称为船舶管道系统，以保证船舶的生命力，安全航行，船员和乘客的正常生活和工作。
2.1常规管路设计
为了保证常规管道的科学合理设计，需要在管路适当的地方设置有效地隔离，避免泄漏后的相互影响，对于危险管道需要和存储空间，生活区和控制室应保持安全隔离，以防止正常工作和生活的干扰，淡水和燃料管线不应穿过对方舱室，即淡水管不能穿过燃油舱，燃油管不能穿过淡水舱，以避免污染，如果不可避免，须做好加强和加密工作防止泄露。对传输于易爆或易燃流体的管道，必须远离电路、热源，做好防火工作。另外，为了保证日常管理和维护的方便性，管道的布置需要设置在合适的空间位置，阀门应该放置在易于操作的位置。对于依靠重力进行排水的管道，例如，在带有黑灰水系统的生活区区，管道应该具有一定的倾角，并充分考虑船舶正常的航行条件。为了保证管道内污水的顺利排放，应考慮冬季温度对管道的影响，并确保管路中没有存水弯或覆盖耐热材料，以避免管道冻结造成的管道损坏。
2.2通风管路设计
通风管路设计方法和处理方法和普通管路不同，在结构风管管路中应考虑船体结构特点。通风机头的内部结构和高度应根据具体的布置位置和相应的规格计算；各通风管道应计算相应的风量分布，并设置空气闸门调节风量平衡。通风管道需要保持良好的散热；通风孔和空气过滤器需要对齐以确保空气质量；通风孔应设计在人员相对集中处，管道应考虑内部附加导向板，保证良好的通风效果，送风和出风口应对角设计，保证空气充分对流。生活区舱室、机修室、隔间、电焊室的通风孔应设计在隔间上方，空气管道布置应考虑其他相关设备的维护空间，以防止布置。相互交错。特别地，一些通风管道可能涉及防火材料和保温材料包装，应该保留足够的空间，此外，可以保持空气管道和天花板之间的适当距离，以便于天花板密封。
3船舶管路布局的方法
不同的造船企业依赖不同的设计软件，管道布置的方法也多种多样，但目的只是一个，在满足规格的基础上，设计出最经济的、最实用的管道。
3.1逃逸法
逃逸法主要操作是在起始位置有两条垂直相交线。这两条线叫做“逃逸线”。根据周围设备、结构、人员通道的布置情况，在逃逸线上合适位置选择逃逸点，通过设置选择起始点，然后重复操作以找到目标点。此方法适用于人工设计管路时使用。
3.2网络优化算法
在管道布局优化的设计和处理中，需要通过网络优化算法来实现。首先，有向图将出现，目标点的最优路径将由边集和顶点集决定。在这种方法中，需要涉及更多的中间节点。连接和交叉的工作量大而复杂，同时，每个管道设计都有其自身的独立性，需要单独处理，不能与其他管道进行有效的协调，这给设计带来了一定的障碍。此方法适用于计算机自动化设计。
3.3模糊集方法
管道布局优化设计存在着更多的制约因素和环境。有些约束在某些约束中是正则的，它可以通过函数表达式有效地表示，而有些条件是模糊的，不能用函数有效地表达。模糊集理论可以有效地利用设计中的工作频率、温度和空间。有效地表达了概念和其它模糊约束条件，得到了较好的布局优化结果。同时，该方法能有效地考虑不均匀分布时可能需要的管道铺设的协调功能，并且具有较高的灵活性。通过该系统的有效开发和应用，可以有效地提高非均匀管道优化的实际效果。此方法适用于计算机自动化设计。
结语：
船舶管道综合布局优化是一项复杂而繁琐的工作，涉及广泛的利益，需要考虑的内容更为广泛。团队应保持信息共享，且有必要考虑不同管道类型的空间分布，尽量避免复杂性，增加安装难度，不利于造船厂的成本控制和后期维修的难度。总之，良好的管路布置对于提高船舶管路系统的设计质量、缩短船舶总体设计周期、提高船舶设计和建造效率具有重要意义。
参考文献：
[1]吴宏超.复杂产品中的管路自动布局与优化技术研究[D].北京理工大学，2015.
[2]姜文英，林焰，陈明，于雁云.基于粒子群和蚁群算法的船舶机舱规划方法[J].上海交通大学学报，2014，48（04）：502-507.