(南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005)

船體生產(chǎn)設計是介于詳細設計與制造加工之間的工藝設計和管理的過程[1]，主要工作為船體相關的型線光順、結構建模、大小組裝配指示、零件圖制作、鋼材訂購、造船工事相關圖面和計量等，其中絕大部分工作都在TRIBON系統(tǒng)中完成。

船體生產(chǎn)設計主要圍繞TRIBON系統(tǒng)的以下幾個模塊展開作業(yè)：

船體標準初始化模塊(Initiate Hull Standards);

曲面建模模塊(Curved Hull Modeling);

平面建模模塊(Planar Hull Modeling);

裝配計劃模塊(Assembly Planning);

生產(chǎn)模型模塊(Hull Production Modeling);

套料模塊(Plate Nesting)。

1 TRIBON系統(tǒng)各模塊的應用

1.1 船體標準初始化模塊

系統(tǒng)初始化是TRIBON系統(tǒng)應用中很重要的一個環(huán)節(jié)，是其它各模塊應用的前提，通過該模塊對其它傳統(tǒng)模塊正常運行所需要的參數(shù)及文件進行設置，建立起船體生產(chǎn)設計所需要的TRIBON系統(tǒng)船體標準。主要包括船型參數(shù)、肋位號和肋距等船體三維坐標設置；分段劃分、分段名稱設置；型材規(guī)格、端部形式和連接形式參數(shù)設置；貫穿孔和補板參數(shù)設置；焊接形式、坡口形式參數(shù)設置；肘板類型規(guī)格參數(shù)設置；板厚材質(zhì)參數(shù)設置；零件編碼參數(shù)設置；套料參數(shù)設置等。

1.2 曲面建模模塊

在船體結構建模之前，必須生成船體型線曲面文件，即建立起船體外殼模型[2]。TRIBON系統(tǒng)提供了型線生成系統(tǒng)NAPA系統(tǒng)的接口程序，船體生產(chǎn)設計人員根據(jù)詳細設計提供的型線圖在NAPA系統(tǒng)中進行型線的光順檢查并開始外板的曲面建模工作，以及外板板縫線的建立、外板龍筋模型的建立。以上曲面建模為平面建模建立了基礎，比如為平面建模板架的邊界定義、外板相鄰切口、外板板縫的過焊孔和外板龍筋的貫穿孔等提供了依據(jù)。

1.3 平面建模模塊

平面建模是整個生產(chǎn)設計中最重要的一環(huán)，工作量也比較大，它是將二維圖面信息轉(zhuǎn)化成三維電子模型的過程，既通常所說的設計模型[3]。

1.3.1 平面建模的準備

平面建模可以多人同時展開，首先根據(jù)分段分割圖確定分段輸入順序，以及分段間的拓撲關系，一般為由下而上，從內(nèi)到外。其次各設計人員確定好所要輸入的分段名稱、分段范圍，同時根據(jù)制造部發(fā)行的組立要領、搭載方案了解該分段的加工工藝，并結合詳細設計圖紙確定該分段的小組、中組、大組的范圍。

1.3.2 平面建模的過程

分段由一系列的板架構成，好的建模順序可以在很大程度上提高建模的速度和質(zhì)量。首先建立該分段的大組板，然后是大的連續(xù)的強構件，最后是間斷的散裝件。平面建模各板架的建立有多種方法，在此過程中要充分考慮該分段要易于拷貝以及易于修改，比如建立板架時盡量參照周圍的板架定義邊界，焊縫、部材、開孔等的定位盡量以當前板架的邊界定位等，這樣各要素間形成了參照的拓撲關系，當被參照的內(nèi)容修改后，參照的要素會相應修改，這樣既減少了修改的工作量又減少了差錯。平面建模不僅輸入詳細設計圖面上的所有船體構件要素，同時要根據(jù)組立要領、搭載方案、生產(chǎn)信息圖輸入該分段的生產(chǎn)信息，比如坡口、焊縫的焊接信息，板材加工的收縮量、補償量等。所有這些信息在TRIBON系統(tǒng)內(nèi)全部設計完成后，將該分段各圖面打印讓檢圖人員檢查，設計人員再進行修改。圖1所示為平面建模中的一個分段的三維模型。

圖1 分段三維模型

1.3.3 平面模型的發(fā)布

1)向舾裝設計各科發(fā)布，通知舾裝設計可以在該三維模型中進行裝置設計，該模型可以在僅完成詳細結構設計圖面而未加入生產(chǎn)信息的情況下發(fā)布。

2)向船體生產(chǎn)設計的下道工序發(fā)布，平面建模在檢查、修改完成后打印圖面，作成正式的RELEASE圖，為下道工序提供作業(yè)依據(jù)。

1.4 裝配計劃模塊

裝配計劃模塊需要細致考慮分段加工方法，結合制造部發(fā)行的組立要領、生產(chǎn)信息圖確定小組、中組、大組的劃分，然后在TRIBON系統(tǒng)中進行模擬裝配，使各零件都具有裝配代碼[4]。

1.4.1 WOP裝配指示

在模型發(fā)行的RELEASE圖的基礎上，參考組立要領、生產(chǎn)信息圖、各車間的限制條件，決定：①大組裝配部材與大組組立順序；②小組裝配部材與小組名稱；③外板及裝配在外板上的龍筋名稱，從而建立起該分段的裝配樹型圖，并在RELEASE圖上指示各部材的裝配順序以及一些注意事項。

1.4.2 WOP輸入

根據(jù)WOP指示圖，在Assembly Planning窗口中創(chuàng)建TREE圖，按照裝配順序依次將作業(yè)分段的所有裝配名稱輸入完成，TREE圖創(chuàng)建好后將部材收集到對應的小組中，使所有的部材形成一個完整的裝配鏈。在輸入結束后，要分別檢查各最終小組和大組的重量是否符合各車間的限制條件。圖2所示為上述分段的部分TREE圖。

該模塊提供了強大的出圖和計算功能，可以出大、小組立裝配圖，通過立體圖和平面圖，配以零件部材表，全面直觀的反映裝配作業(yè)信息。當然，該作業(yè)要等生產(chǎn)模型中分割作業(yè)以及套料作業(yè)完成以后再在該模塊里生成，上述分段的大組立體裝配見圖3。

1.5 生產(chǎn)模型模塊

生產(chǎn)模型是在設計模型的基礎上，對所有部材的編號進行添加并檢索，參考生產(chǎn)信息圖追加BL、WL、MK等基準線，追加部材的裝配截止線以及復雜部材的加工控制線，還有舾裝設計要求追加的補強以及電路、管路開孔等。以上各工作完成后，將在該模塊中以分段為單位進行分割，即將所有部材進行分離、抽取，形成制造加工的生產(chǎn)信息。分割及部材完整性檢索完成后，就可以進行以下工作。

圖3 分段大組立體裝配示意

1)重量、重心以及涂裝面積的數(shù)據(jù)計算，為分段的起吊、運輸和加工等提供依據(jù)；

2)生成材料清單，提供完整的裝配零件部材表(套料完成后)；

3)分割成的條材通過應用程序接口，打印成條材寸法圖；

4)分割成板材數(shù)據(jù)送入板材數(shù)據(jù)庫，為板材套料工作提供基礎。

1.6 套料模塊

利用該模塊對板材數(shù)據(jù)庫中的板材進行套料工作，TRIBON系統(tǒng)提供了自動套料功能，但有時并不能最好的利用原材料，鋼材的浪費現(xiàn)象還是比較嚴重，這就需要在該模塊中手工調(diào)整套料畫面，即切割圖，以達到最優(yōu)化的使用原材料，降低生產(chǎn)成本的目的。套料完成后為組立裝配圖中的部材表提供了依據(jù)，在此基礎上再在裝配計劃模塊中完成組立裝配圖；組立裝配圖完成后，再進一步完善套料畫面，比如依據(jù)組立裝配圖在套料畫面上追加各部材名稱，以及部材方向、裝配定位線等的追加檢查。

上述分段的一塊素材套料見圖4。

圖4 套料示意

套料數(shù)據(jù)分三部分使用，一部分使用平板繪圖儀繪制1/10的切割圖以供查對，另一部分通過廠區(qū)布設的光纜主干網(wǎng)傳送到制造部的等離子數(shù)控切割機準備切割及自動劃線處理。第三部分則可供材料采購使用，生成鋼材采購單。

2 結束語

船體生產(chǎn)設計作業(yè)量較大，作業(yè)工時在整個船舶設計中所占的比例最高，而TRIBON系統(tǒng)的全面應用，使船體生產(chǎn)設計的內(nèi)部工作流程發(fā)生了很大的變化，改變了傳統(tǒng)的設計觀念，使船體生產(chǎn)設計與制造加工以及詳細設計緊密聯(lián)系，減少了重復工作，避免了不少設計錯誤，可縮短船體生產(chǎn)設計周期。由于TRIBON系統(tǒng)的船體建模能夠真實、直觀地反映實際的船體結構，因此提供的生

產(chǎn)圖紙和加工數(shù)據(jù)比較精確，差錯率低，而且在TRIBON系統(tǒng)中模擬裝配造船，可優(yōu)化制造的加工工藝，減少制造的勞動強度，降低制造返工、修改作業(yè)量，節(jié)約船廠的建造成本。

如果在船舶設計過程中將詳細設計與生產(chǎn)設計有機地結合起來，即在詳細設計階段就應用TRIBON系統(tǒng)，可進一步減少重復工作量，縮短設計周期。TRIBON系統(tǒng)提供了很好的二次開發(fā)接口，在設計過程中合理地加強二次開發(fā)，能很好地提高設計效率。

[1] 朱安慶.基于數(shù)字化造船的生產(chǎn)設計體系構建[J].船海工程,2009，38(6):29-31.

[2] 王 棟，榮煥宗.數(shù)字化船型設計方法[J].船舶工程,2008，30(2):13-15.

[3] 周彩芳，于開超.淺談船體完整性建模[J].船舶設計通訊,2009，120(1):58-61.

[4] 孫 良，褚朱宏.TRIBON M3裝配計劃的應用及開發(fā)[J].江蘇船舶,2009，28(3):39-41.