牟慶峰， 唐清龍， 鄭文濤

(上海外高橋造船有限公司， 上海 200137)

基于現(xiàn)代造船模式的船體零件管理系統(tǒng)初探

牟慶峰， 唐清龍， 鄭文濤

(上海外高橋造船有限公司， 上海 200137)

隨著現(xiàn)代造船模式和數(shù)字化造船地深入推進，船體設計信息化的要求不斷提高，多品種、小批量訂單格局日益明顯，船體零件管理的難度也越來越大。本文主要講述了基于現(xiàn)代造船模式，對船體零件在三維模型和切割圖中的信息進行管理，保證兩者一致性，使設計與建造流程更加合理與精準，促進企業(yè)建造水平的提升。

現(xiàn)代造船模式 船體零件 管理

1 前言

我國從20世紀80年代起就開展了建立現(xiàn)代造船模式的工作，經過30多年的持續(xù)推進，“轉?！惫ぷ饕讶〉昧穗A段性成果，并且向建立現(xiàn)代造船模式更高階段的目標推進和擴展。造船骨干企業(yè)造船總裝化程度顯著提高，生產組織管理體制得到明顯改善，精細化管理手段和信息管理技術得到普遍應用，造船總量和生產效率取得較大提升，建立現(xiàn)代造船模式對促進造船企業(yè)提高造船能力和技術水平，增強產業(yè)國際競爭力的作用是顯而易見的[1]。

然而，從總體上說，目前我國造船企業(yè)建立現(xiàn)代造船模式的進展還不夠快，一些制約造船企業(yè)發(fā)展的深層次問題還沒有得到根本解決。從建立現(xiàn)代造船模式的管理和技術層面來看，船舶生產設計是現(xiàn)代造船理念的基礎和載體，是造船信息集成的源頭，其信息化程度直接影響到現(xiàn)代造船模式的推進[2]。而未來以柔性、敏捷為特征的更高階段的現(xiàn)代造船模式的建立，也將更加依賴于船舶生產設計與生產管理信息化的完善。

2 船體生產設計現(xiàn)狀分析

2.1 設計流程

國內船體生產設計普遍采用Tribon系統(tǒng)進行建模、套料等設計相關工作，Tribon系統(tǒng)是由AVEVA公司設計開發(fā)的一套用于船舶輔助設計與建造的計算機軟件集成系統(tǒng)，其特點在于用計算機建立船舶的生產信息數(shù)據(jù)庫，即一個三維實船數(shù)字模型，它所完成的不僅是繪制生產用的圖紙，更重要的是能進行各種信息數(shù)據(jù)的計算、管理和統(tǒng)計，而這些生產信息能直接被提取出來用于制造，完成設計與建造的統(tǒng)一。

基于Tribon系統(tǒng)的船體生產設計流程：(1) 建立三維數(shù)字模型，給模型添加建造信息；(2)三維模型分離成單個板材和型材零件，分別進行切割圖出圖；(3) 同時利用三維模型進行分段裝配圖及其他各類圖紙設計，如圖1所示。

圖1 船體生產設計流程

2.2 存在問題

Tribon系統(tǒng)中，三維模型如果有改動，需要在模型修改后零件分離，再分別進行板材和型材切割圖零件更新，確保模型和切割圖的一致性。但鑒于系統(tǒng)本身的局限性，在模型零件修改后，Tribon系統(tǒng)本身未提供修改清單，模型修改人員需手工統(tǒng)計修改信息，然后再由切割圖出圖人員根據(jù)修改清單進行切割程序更新。此方法除耗費大量人力和時間外，還存在兩大弊端：

(1) 零件修改較多時，難以保證人工統(tǒng)計信息的準確性和完整性；

(2) 切割程序修改人員根據(jù)修改清單修改切割版圖時，可能會存在修改錯漏情況。

靠人工進行一致性檢查，一般的做法是花時間檢查一下大零件保證其正確，如果每個零件全部查一遍，每個分段平均近千個零件，每條船平均200多個分段，數(shù)十萬個零件根本沒法實現(xiàn)。如果有設計人員中途把設計任務轉給其他人做，卻沒能把具體的修改信息列出來，后續(xù)接手人員繼續(xù)開展工作的難度較大。以大型集裝箱船項目為例，縱骨和加強材大部分是型材零件，型材長度、規(guī)格、開孔等修改后，存在型材切割圖更新不到位的情況，缺少一種行之有效的檢查和管理工具。

面對以上問題，船體結構設計根據(jù)實際情況，在船體零件管理方面做了大量的研究，以便進一步完善精益設計體系。

3 船體零件屬性分析

船體就是以整條船的金屬結構為主體的骨架，這些結構由超過十萬數(shù)量的零件裝配而成。船體生產設計是圍繞零件進行的，零件管理是設計的關鍵。一個零件的屬性既包括自身的結構屬性，也包括符合本廠工況流程的建造屬性。

3.1 零件的結構屬性

船體零件的結構屬性包括零件的數(shù)量、尺寸、板厚、材質、劃線、開孔、坡口等，如果細分，重量、種類、面積等也是零件屬性的范疇，由于其它屬性可以替代或管理中不需要考慮，本文暫不討論。表1為船體設計常用的零件表，圖2為船體零件切割版圖。

表1 船體零件表 單位：mm

圖2 船體零件版圖

數(shù)量是零件重要的屬性，數(shù)量不足直接導致船體結構裝配無法完成，數(shù)量多于實際需要則造成材料的浪費，增加了建造成本；尺寸指零件的外形大小；板厚指零件的厚度；材質是根據(jù)強度需求而規(guī)定的鋼板類型；劃線指零件構架面的定位線，以此為依據(jù)進行構件裝配，有的劃線又具有工藝特征，如供彎曲加工參考的加工線、用于結構對齊的對合線等；開孔既指結構本身的人孔、減輕孔、流水孔、透氣孔，也包括工藝開孔，如有供建造時使用的臨時工藝孔、焊接需要的過焊孔、用于密性試驗的密性開孔和吊裝使用的吊裝開孔等；坡口兼有結構和工藝的雙重屬性，因為它是根據(jù)裝配與焊接工藝的需要而開設的，但同時也影響了零件本身的形狀和尺寸。

3.2 零件的建造屬性

船體零件的建造屬性是在零件編碼中體現(xiàn)的，它由工程號、分段號、組立代碼、組立名、零件種類、零件號和加工代碼組成，其編碼形式如圖3所示[3]。

圖3 船體零件編碼形式

其中，工程號是船號的四位數(shù)字，表達一般省略。分段號由區(qū)域代碼、位置代碼和順序代碼組成的三位數(shù)字，例如:102、261、810。組立類型由組立特性代碼和分類代碼組合表示，例如:S2G2、C2A5、P5H8。組立名由結構代碼、位置號和分區(qū)碼組成，位數(shù)2～7位，例如：TT1A、BK45B、FR2055A。

零件種類則根據(jù)零件所在的位置和結構的不同來區(qū)分，見表2。

零件號是通常所說的位置號，是根據(jù)零件種類的不同、按順序編排的。如果本零件切割完成后需要加工，則還要根據(jù)不同的加工設備賦予相應的加工代碼。

零件建造屬性改變的原因有很多方面，如裝配改變導致的組立名改變、流向改變引起的組立類型變化、零件結構屬性改變造成的零件號增加等，這些信息如果沒有更新到位，將會給現(xiàn)場零件管理的物流分道和裝配帶來很多麻煩。

表2 零件種類代碼

4 新一代的船體零件管理系統(tǒng)

船體零件管理系統(tǒng)，重點是準確獲取船體零件(包括板材與型材)在模型及切割圖中的信息，并對其進行一系列管理操作。

4.1 總體思路

在Tribon系統(tǒng)船體模塊中，板材模型修改后，進行零件分離，如果零件屬性(包括形狀、尺寸、開孔、坡口、劃線等)發(fā)生變化，其數(shù)據(jù)庫時間會自動更新為當前時間。因此，設計人員對比零件數(shù)據(jù)庫和切割圖保存的時間，可判定切割指令有沒有及時更新。

型材方面，每次零件分離完成，都會生成相應的GEN文件，可以從中抽取型材零件的全部信息，包括規(guī)格、長度、端頭型式、坡口等，分別抽取最新模型數(shù)據(jù)和備份GEN數(shù)據(jù)進行對比，把更新過的型材零件羅列出來，涉及修改的型材需要啟動Tribon系統(tǒng)，自動繪制零件草圖。

一次數(shù)據(jù)抽取后，所有零件數(shù)據(jù)都保存到數(shù)據(jù)庫中，可以進行檢查、對比、查詢等操作。

4.2 技術方案

零件管理系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能有：

(1) 為保證模型零件最新，需要外部啟動Tibon系統(tǒng)進行板材和型材零件更新；

(2) 對于兩個或多個分段切割圖混套的情況，需要分別抽取數(shù)據(jù)進行合并；

(3) 篩選過濾不需要的切割版圖；

(4) 分別抽取板材和型材零件數(shù)據(jù)；

(5) 繪制修改涉及的型材草圖，進行流轉；

(6) 建立數(shù)據(jù)庫，保存抽取的零件數(shù)據(jù)，并輸出對比清單。

其中，板材零件管理項目有：

(1) 檢查對比：最新模型庫里沒有而切割版圖中有的零件提示“刪除”；最新模型庫里有而切割版圖中沒有的提示“增加”；在切割版圖中套了兩遍或多遍的零件提示“重套”；零件大小變化后，沒有進行模擬切割Verify的提示“尺寸變化”等，如上所述，進行零件各項要素的對比。

(2) 零件查詢：能根據(jù)“內部名”、“外部名”和“版圖名”進行零件查詢 。對于很多找不到所在版圖的零件能通過輸入文件實現(xiàn)批量查找。

(3) 輸出清單：分別針對套料和建模人員，制定個性化的輸出Excel對比清單符合各自的需求。

型材零件管理項目有：

(1) 檢查對比：同“板材零件管理項目”，提示包含外部名、規(guī)格、材質、長度、端切、坡口、開孔等因素變化；

(2) 生成型材草圖：抽取數(shù)據(jù)完成、生成對比清單后，系統(tǒng)會自動繪制修改所涉及的型材草圖，并把圖名列在下面的提示欄中，供設計人員參考打??；

(3) 輸出清單：當前分段包含型材的信息，以Excel文件輸出。

4.3 零件管理示例

選取VLCC油船的一個機艙分段144/54進行板材零件的零件信息抽取。先抽取本分段的切割版圖，從中抽取零件信息，如圖4所示。

圖4 切割版圖列表

然后，軟件自動從Tribon系統(tǒng)中抽取本分段三維模型零件信息，通過對比，可得到一個列表，如圖5所示。其中，切割版圖和模型中的零件信息存在差異，就會在備注中提示，備注為空的為完全一致。

5 結語

船體零件管理的思路集成到軟件系統(tǒng)并推廣后，主要將在以下兩個方面發(fā)揮作用：

(1) 提高設計質量，減少因設計工具不完善導致的現(xiàn)場修改、返工等情況，節(jié)省人力、材料成本等；

(2) 提高設計效率，讓船體設計人員得到任意分段零件與切割程序的匹配情況，并根據(jù)系統(tǒng)輸出的結果進行修改工作，避免重復、大量的人工操作。

如果對船體板材和型材零件實施了有效地管理，將使每年數(shù)十條船和數(shù)百萬零件的管理難題得到根本性的解決，并對降低改單率、減少材料廢返起到巨大的促進作用，也會有效推動船體設計環(huán)節(jié)降本增效的有效開展。這將帶來設計質量以及現(xiàn)場建造效率的雙提升，也為現(xiàn)代造船模式和數(shù)字化造船的深入推進提供了重要技術保障。據(jù)了解，目前國內外還未發(fā)現(xiàn)有類似功用的軟件。

圖5 零件信息對比列表

[1] 黃永錫.讓先進造船生產設計引領加快建立現(xiàn)代造船模式的步伐激情起航[M].上海:上海交通大學出版社,2009.

[2] 李堃.現(xiàn)代造船工程[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,2008.

[3] 上海外高橋造船有限公司.Q/SWS 50-011-2013 船體零件編碼管理規(guī)定[S].2013.

A Preliminary Study on the Hull Parts Management System Based on Modern Shipbuilding Mode

MOU Qing-feng， TANG Qing-long， ZHENG Wen-tao

(Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200137, China)

With the in-depth development of modern shipbuilding mode and digital shipbuilding, requirements of hull design informationization continue to increase,and with the increasing trend of multiple species-small batch order pattern,hull parts management becomes more and more difficult.Based on modern shipbuilding mode, this paper mainly tells the information management for hull parts both in 3D model and cutting drawing,which will ensure the consistency, the design and construction process more smoothly and accurately,and encourage enterprises to improve constrution level.

Modern shipbuilding mode Hull parts Management

牟慶峰(1986-)，男，工程師。

U662

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