鄭洪維 雷龍飛

摘 要：隨著3D建模軟件在造船業(yè)中的應(yīng)用不斷深入，為了繼續(xù)提高船舶建造效率，建模軟件不能僅僅停留在整體建模與輸出生產(chǎn)圖紙的階段，進(jìn)一步切合高效率的建造策略與生產(chǎn)計(jì)劃成為船舶3D建模設(shè)計(jì)的更高目標(biāo)。本文在簡(jiǎn)單介紹NUPAS/CADMATIC在船舶建造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究利用3D建模針對(duì)船舶分段總裝建造策略的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：3D建模；分段總裝；建造策略；預(yù)舾裝

一、NUPAS/CADMATIC 建模與生產(chǎn)設(shè)計(jì)介紹

該船舶建模軟件實(shí)際上分分兩塊，既NUPAS船體結(jié)構(gòu)與鐵舾件建模以及CADMATIC輪機(jī)電氣等舾裝部分建模，CADMATIC可以輸出整體的三維可視模型Ebrowser，并可以自由視角查閱測(cè)量模型的詳細(xì)信息。建模流程則是首先利用NUPAS進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)部分建模，船體結(jié)構(gòu)建模完成后再將NUPAS的數(shù)據(jù)導(dǎo)入CADMATIC平臺(tái)并在CADMATIC里生成船體結(jié)構(gòu)，然后CADMATIC便可以基于船體結(jié)構(gòu)開始舾裝建模，當(dāng)整體模型完成后CADMATIC可以根據(jù)舾裝需求在NUPAS模型上通過(guò)映射的方式打孔。輸出生產(chǎn)信息方面，NUPAS可以將模型中所有組成零件生成下料切割文件以供數(shù)控切割機(jī)使用，各類型材也將以零件編號(hào)對(duì)應(yīng)詳細(xì)圖紙的形式表現(xiàn)，下料后的零件整合成結(jié)構(gòu)部分的詳細(xì)圖紙也可以通過(guò)NUPAS在模型中截圖制作，并可針對(duì)選定區(qū)域生成各小件材料清單；CADMATIC則可以對(duì)所建模的管系生成放樣圖紙和安裝圖紙，也可以針對(duì)數(shù)控彎管機(jī)輸出彎管文件，也可以制作設(shè)備安裝布置圖，各管系系統(tǒng)平面布置圖和3D軸視圖，并可針對(duì)選定區(qū)域生成管子管件及設(shè)備清單。

二、船舶分段總裝建造策略

為了提高船舶建造效率，分段總裝已成現(xiàn)在各大型船廠主流建造策略，其主體思路就是按照船體結(jié)構(gòu)將船切分為數(shù)個(gè)分段建造，在分段建造過(guò)程中同時(shí)盡可能多的進(jìn)行舾裝部分的施工，如各型基座、過(guò)艙件、線纜橋架等鐵舾件，部分設(shè)備與管系，油漆等，最后再各分段合攏。這種化整為零的建造方式極大的提高的造船的質(zhì)量與效率，讓船舶建造實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化流水線生產(chǎn)成為可能，先進(jìn)的建造策略需要先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，其重點(diǎn)在于針對(duì)新建造策略的組織管理以及精度控制，設(shè)計(jì)圖紙及生產(chǎn)信息也必須配套跟進(jìn)，以中間產(chǎn)品為向?qū)?，按區(qū)域組織生產(chǎn)，殼舾涂作業(yè)在空間上分道、時(shí)間上有序，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理一體化，均衡、連續(xù)地總裝造船。

三、NUPAS/CADMATIC 針對(duì)分段總裝的設(shè)計(jì)

（一）分段設(shè)計(jì)及NUPAS分段建模

首先船型的分段劃分是基于船體結(jié)構(gòu)框架來(lái)劃分的，分段基礎(chǔ)信息也是在NUPAS模型中建立，在NUPAS建模前根據(jù)船型的結(jié)構(gòu)特性及尺寸進(jìn)行分段劃分，分段劃分的基本參考因素有三點(diǎn)，一是分段尺寸與重量要與船廠的工棚、場(chǎng)地、吊裝能力、運(yùn)輸能力相匹配以確保施工順利進(jìn)行，二是分段連接處應(yīng)盡量避開管路設(shè)備密集區(qū)域以提高分段預(yù)舾裝率和減少分段合攏時(shí)的工作量，三是分段的切面應(yīng)盡量保持單個(gè)平面以減少誤差因素對(duì)分段合攏的影響。分段劃分完成后即可為每個(gè)分段賦予分段編號(hào)，NUPAS即可用該編號(hào)為分段編碼進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)建模，一個(gè)分段編碼對(duì)應(yīng)一個(gè)分段模型并可獨(dú)立編輯完成，各分段建模完成后便可整合成完整的船體結(jié)構(gòu)模型，所有從屬于某個(gè)分段的零件模型屬性中也會(huì)有基于該分段編碼的零件編號(hào)，既在分段編碼的后面加上零件編碼。在圖紙制作過(guò)程中NUPAS按分段顯示模型并截圖制作結(jié)構(gòu)組合圖紙，零件圖紙與切割下料文件則可以按分段由系統(tǒng)自動(dòng)輸出，然后再?gòu)哪Ｐ椭邪捶侄屋敵霾牧锨鍐危詈髮⑦@些生產(chǎn)信息按分段打包發(fā)放生產(chǎn)部門。

（二）CADMATIC分段舾裝建模

CADMATIC不能像NUPAS在選定一個(gè)分段區(qū)域的基礎(chǔ)上建模，只能是在所有的模型屬性中加上所屬分段編碼，然后系統(tǒng)按分段編碼來(lái)檢索并顯示各個(gè)分段內(nèi)容。給舾裝件定義分段屬性也沒(méi)有NUPAS定義結(jié)構(gòu)件那么直接，CADMATIC則是根據(jù)舾裝件所在分段空間來(lái)定義該設(shè)備或管系所屬的分段，分段空間的定義則需要考慮三個(gè)因素：一是分段結(jié)構(gòu)所包圍的空間；二是該區(qū)域舾裝件焊接安裝的結(jié)構(gòu)所屬的分段，該屬性要優(yōu)于結(jié)構(gòu)包圍空間來(lái)定義，如某區(qū)域?qū)儆?分段的包圍空間，但是該區(qū)域的管子設(shè)備焊接安裝的結(jié)構(gòu)屬于2分段，那么該區(qū)域則屬于2分段空間；三是分段結(jié)合空間，該區(qū)域的舾裝件需等分段合攏后才可施工，分段結(jié)合空間則可按所結(jié)合的分段來(lái)命名，如1分段與2分段結(jié)合空間命名為1-2，同理1-2-3、1-2-3-4的命名都可能出現(xiàn)。在各設(shè)備和管件都賦予分段空間屬性的基礎(chǔ)上我們還可以加上預(yù)舾優(yōu)先等級(jí)的屬性來(lái)完整預(yù)舾裝的信息，比如第一優(yōu)先級(jí)的可定義過(guò)艙座板、絲座、套管等單個(gè)過(guò)艙件，此類舾裝件可在分段結(jié)構(gòu)組裝前還是零件狀態(tài)時(shí)即可預(yù)裝，第二優(yōu)先級(jí)的為穿過(guò)各艙室的管路，此類管路可以在分段建造成型時(shí)完成安裝以盡快提前艙室氣密實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，第三優(yōu)先級(jí)是與結(jié)構(gòu)直接焊接固定的基座、管路、線纜橋架等，可以提前分段噴砂油漆的工藝進(jìn)程，第四優(yōu)先級(jí)為分段空間的管系與舾裝件，最后為合攏空間管系，CADMATIC在管系建模的時(shí)候應(yīng)該為每根管子定義一個(gè)編號(hào)，各管路的分段屬性和優(yōu)先等級(jí)可以在管子編號(hào)上體現(xiàn)，所以管子的編號(hào)可為：分段空間編號(hào)+系統(tǒng)編號(hào)+優(yōu)先等級(jí)。在圖紙制作輸出方面，管系放樣圖的圖號(hào)則會(huì)自動(dòng)由系統(tǒng)命名為其管子編號(hào)，放樣圖制作完成后可以根據(jù)分段空間編號(hào)檢索打包，在制作管系布置圖的時(shí)候可以利用CADMATIC的queries 功能將船體模型與舾裝模型按結(jié)構(gòu)分段及分段空間整合成各分段塊，然后在這個(gè)塊的基礎(chǔ)上選擇適合截面制作布置圖紙，管系布置圖與設(shè)備安裝布置在制作完成后也需按分段給圖紙編號(hào)，同時(shí)各分段的queries塊也可以用來(lái)生成該分段的所有舾裝件材料設(shè)備清單，如此建成的CADMATIC模型所生成的三維可視模型則可以更直接的按分段屬性顯示（見(jiàn)下圖），最后將這些生產(chǎn)信息按分段打包發(fā)送生產(chǎn)部門。

結(jié)語(yǔ)

利用3D造船軟件針對(duì)分段總裝造船方式進(jìn)行建模，并利用模型參數(shù)生成生產(chǎn)圖紙及材料清單，能極大的提高造船設(shè)計(jì)效率，而且可以針對(duì)造船企業(yè)的生產(chǎn)條件與生產(chǎn)能力靈活的調(diào)整設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)成果直觀形象，為企業(yè)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作實(shí)現(xiàn)信息化管理打下了基礎(chǔ)，也是標(biāo)準(zhǔn)化造船等先進(jìn)造船理念的必要先備條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭燦平.基于現(xiàn)代造船模式的船舶設(shè)計(jì)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2014（20）.