孫 良,鄭燦平
(江蘇新時代造船有限公司,江蘇 靖江 214500)
TRIBONM3裝配計(jì)劃模塊的焊接計(jì)算二次開發(fā)
孫 良,鄭燦平
(江蘇新時代造船有限公司,江蘇 靖江 214500)
針對船舶焊接建造技術(shù)精細(xì)化管理的要求,圍繞現(xiàn)代造船模式生產(chǎn)實(shí)際狀況,通過焊接信息定義、TRIBON M3裝配計(jì)劃和焊接程序二次開發(fā)及應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)一整套焊接智能設(shè)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)。研究各類船型焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,總結(jié)相對應(yīng)的焊接規(guī)格表,建立設(shè)計(jì)編碼標(biāo)準(zhǔn)和坡口標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)焊接數(shù)據(jù)庫;應(yīng)用TRIBON M3裝配計(jì)劃模塊,模擬分析船體分段的裝配操作流程,設(shè)置合理、先進(jìn)的零件流向編碼體系;通過與TRIBON軟件的二次開發(fā)接口,開發(fā)三維可視化焊接信息管理系統(tǒng),提取三維幾何模型相關(guān)信息,按照分段實(shí)際焊接制造過程,應(yīng)用并統(tǒng)計(jì)出精確的焊縫長度、焊材消耗和焊接工時,生成焊接派工單等相關(guān)統(tǒng)計(jì)報表。
TRIBON M3;裝配計(jì)劃模塊;焊接計(jì)算;設(shè)計(jì)編碼;焊接長度
TRIBON M3作為船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)的平臺,近年來已被國內(nèi)外船廠和設(shè)計(jì)單位廣泛應(yīng)用。其中M3船體裝配計(jì)劃模塊能很好地模擬船體分段裝配序列,分析分段裝配操作流程,但對實(shí)現(xiàn)焊接智能設(shè)計(jì)技術(shù)和焊接物量智能統(tǒng)計(jì)技術(shù)還存在差距。
本文從建造實(shí)際產(chǎn)品出發(fā),通過程序二次開發(fā),根據(jù)船廠焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、焊接規(guī)格表等為數(shù)據(jù)源,研究針對不同的焊接階段,精確統(tǒng)計(jì)焊接工時、物量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),滿足計(jì)劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備、成本預(yù)算等需求,達(dá)到高效建造船舶,縮短建造周期,減少焊材消耗,合理均衡焊接工時的目的。
要完成船舶焊接工藝設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)的開發(fā),必須建立在TRIBON系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化定義基礎(chǔ)上,才能智能完成焊接工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和焊接物量等信息的抽取。通過近幾年各類船型焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的研究,總結(jié)出對應(yīng)不同結(jié)構(gòu)件的焊接規(guī)格表,在利用TRIBON M3進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)建模過程中,固化設(shè)計(jì)編碼命名標(biāo)準(zhǔn),使焊接工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫表達(dá)形式,為焊接工藝智能設(shè)計(jì)和精細(xì)化管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)編碼命名標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1 設(shè)計(jì)編碼命名標(biāo)準(zhǔn)
(1)編制1套《坡口代碼定義標(biāo)準(zhǔn)》。在TRIBON三維設(shè)計(jì)建模過程中,對焊縫分別定義坡口代碼和坡口文本,為下階段焊接材料的選用及焊接工時的定義做準(zhǔn)備。坡口標(biāo)準(zhǔn)包含了對接焊、角焊接百余種坡口形式,每種坡口形式都有坡口角度和間隙定義,以數(shù)字代碼的形式表示。例如:坡口代碼“220”表示二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊對接坡口,根部間隙為“0”,坡口角度為“20°”,其中任何一個參數(shù)變化,將重新定義坡口代碼[1]。
(2)建立《焊材數(shù)據(jù)庫》。根據(jù)焊材實(shí)際使用情況,統(tǒng)計(jì)出分段各個作業(yè)流程階段,不同的焊接形式所選用焊材及輔材的范圍。
(3)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)焊接工時。焊接工時基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),直接影響到焊接成本的計(jì)算和焊接工作計(jì)劃的安排。精確統(tǒng)計(jì)出不同焊材牌號的焊絲,在分段焊縫不同位置、狀態(tài)下所消耗的標(biāo)準(zhǔn)焊接工時,為全面開發(fā)焊接統(tǒng)計(jì)程序奠定基礎(chǔ)。
通過TRIBON M3船體裝配計(jì)劃模塊,對分段結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行模擬裝配,設(shè)置合理、先進(jìn)的零件流向編碼體系,達(dá)到設(shè)計(jì)施工要求。設(shè)計(jì)模塊時,應(yīng)充分考慮裝配計(jì)劃模塊中分段建造方案,利用裝配計(jì)劃完成分段零件拼板、流水線、小組立、中組立、大組立、總段組以及船臺的裝配。通過樹狀結(jié)構(gòu)圖顯示裝配順序,并對結(jié)構(gòu)樹中的各組立定義正確的裝配流向代碼,如圖1所示。圖1中, P代表總組,G代表大組立,H代表大中組立,M代表中組立,C、S和T代表小組立。
運(yùn)用TRIBON系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過TRIBON系統(tǒng)后處理二次開發(fā),研究焊接工藝智能設(shè)計(jì)方法與流程、焊接物量和工時的智能統(tǒng)計(jì)技術(shù),實(shí)現(xiàn)焊接工藝智能設(shè)計(jì)與管理。
3.1提取分段三維幾何模型信息
通過與TRIBON軟件的二次開發(fā)接口,按分段提取三維幾何模型信息,以及分段零件的焊接坡口及文本等相關(guān)信息。另外,從TRIBON M3裝配計(jì)劃模塊中,抽取分段裝配結(jié)構(gòu)樹及其對應(yīng)的組立流向?qū)傩缘?,如圖2所示。
圖1 裝配樹型目錄及組立屬性
圖2 分段模型及相關(guān)信息抽取
3.2焊縫可視化設(shè)計(jì)
開發(fā)的焊接信息管理系統(tǒng)支持多種方式編輯、統(tǒng)計(jì)焊縫長度數(shù)據(jù),準(zhǔn)確率95%以上,節(jié)約焊接物資10%以上,有利于精確統(tǒng)計(jì)焊材消耗量。
在該管理系統(tǒng)中,三維可視化定義分段制作焊接的計(jì)算基面,分段內(nèi)部小組立是由系統(tǒng)自動定義基面,分段內(nèi)部所有組立可同時展開,運(yùn)用基面設(shè)置菜單瀏覽所有組立,并檢查是否準(zhǔn)確。
同時根據(jù)分段的實(shí)際焊接工藝要求,在系統(tǒng)中智能提取焊接工藝信息,三維可視化計(jì)算分段焊接信息。結(jié)合三維模型與焊縫的關(guān)系,對于生成的可視化焊縫,可以完成對焊縫信息查詢,提取每條焊縫的詳細(xì)信息:節(jié)點(diǎn)、焊縫名、零件、板厚、材質(zhì)、焊接長度、坡口形式、焊接類型等,如圖3所示,并進(jìn)行相關(guān)焊接信息的確認(rèn)與修改工作,確保焊縫信息的準(zhǔn)確無誤。
圖3 抽取、編輯焊縫信息
3.3焊接信息的統(tǒng)計(jì)
焊接信息的統(tǒng)計(jì),主要以船體三維幾何模型及組立樹為背景,焊縫三維模型為載體,通過解析焊接規(guī)格表、焊材數(shù)據(jù)庫等焊接工藝信息,分類抽取焊接管理系統(tǒng)中相關(guān)信息,實(shí)現(xiàn)焊縫的智能設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)輸出。
3.3.1焊縫長度信息
對于統(tǒng)計(jì)的焊縫長度信息,分為角焊縫和對接縫2大類。以分段為導(dǎo)向進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)出不同裝配階段相對應(yīng)的各種焊接方法、坡口形式、焊接類型、焊接位置所對應(yīng)的焊接長度,并進(jìn)行分類匯總。
3.3.2焊接耗材和工時信息
焊接耗材和工時信息主要研究焊絲、焊劑、襯墊、CO2氣體用量以及焊接工時的消耗。以分段為單元,按結(jié)構(gòu)裝配階段進(jìn)行物量統(tǒng)計(jì);同時也可按任意選擇對象,如部件、組件、分段、總段、整船結(jié)構(gòu)等物量的統(tǒng)計(jì)。
未來的發(fā)展目標(biāo),以計(jì)劃為導(dǎo)向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在裝配結(jié)構(gòu)樹中,給每個節(jié)點(diǎn)賦予計(jì)劃信息,包括計(jì)劃開始焊接時間、計(jì)劃結(jié)束焊接時間、實(shí)際開始焊接時間、實(shí)際結(jié)束焊接時間等,真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與管理的一體化。
3.3.3焊接派工單生成
要真正實(shí)現(xiàn)船舶建造的高效焊接、縮短造船周期,必須對每個結(jié)構(gòu)裝配組立實(shí)現(xiàn)焊接派工單的生成,并與生產(chǎn)計(jì)劃任務(wù)包緊密結(jié)合。它包含著船體結(jié)構(gòu)組立裝配的所有信息,與相對應(yīng)的組立圖相結(jié)合,便于指導(dǎo)現(xiàn)場管理。
本文以船體分段裝配焊接為研究對象,分析在TRIBON系統(tǒng)中進(jìn)行船體分段的建模、裝配操作過程,開發(fā)了符合現(xiàn)代造船模式的焊接信息管理系統(tǒng)。通過實(shí)船測試,完成了焊縫的智能設(shè)計(jì),準(zhǔn)確率超過95%,為成本控制、焊接材料的發(fā)放及訂貨提供了科學(xué)依據(jù),同時為實(shí)現(xiàn)數(shù)字造船、信息化造船提供了有力保障。
[1]王淑梅,王新奇.Tribon M3 焊接計(jì)劃應(yīng)用與開發(fā)[J].船舶工程,2008,30(5):76-78.
2014-05-14
孫良(1970-),男,工程師,主要從事船舶設(shè)計(jì)工作;鄭燦平(1976-),男,工程師,主要從事船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作。
U662.9
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