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

0 引言

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。

1 焊接基本信息的定義

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)。

2 M3裝配計(jì)劃模塊的流程分析

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。

3 焊接程序二次開發(fā)及應(yīng)用

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。

4 結(jié)語

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。

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