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，進一步切合高效率的建造策略與生產(chǎn)計劃成為船舶3D建模設(shè)計的更高目標。本文在簡單介紹NUPAS/CADMATIC在船舶建造設(shè)計中的應(yīng)用基礎(chǔ)上，進一步研究利用3D建模針對船舶分段總裝建造策略的設(shè)計。

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)計介紹

該船舶建模軟件實際上分分兩塊，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量模型的詳細信息。建模流程則是首先利用NUPAS進行船體結(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，當整體模型完成后CADMATIC可以根據(jù)舾裝需求在NUPAS模型上通過映射的方式打孔。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)控切割機使用，各類型材也將以零件編號對應(yīng)詳細圖紙的形式表現(xiàn)，下料后的零件整合成結(jié)構(gòu)部分的詳細圖紙也可以通過NUPAS在模型中截圖制作，并可針對選定區(qū)域生成各小件材料清單；CADMATIC則可以對所建模的管系生成放樣圖紙和安裝圖紙，也可以針對數(shù)控彎管機輸出彎管文件，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)個分段建造，在分段建造過程中同時盡可能多的進行舾裝部分的施工，如各型基座、過艙件、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，讓船舶建造實現(xiàn)標準化流水線生產(chǎn)成為可能，先進的建造策略需要先進的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)計技術(shù)為基礎(chǔ)，其重點在于針對新建造策略的組織管理以及精度控制，設(shè)計圖紙及生產(chǎn)信息也必須配套跟進，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、時間上有序，實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)管理一體化，均衡、連續(xù)地總裝造船。

三、NUPAS/CADMATIC 針對分段總裝的設(shè)計

（一）分段設(shè)計及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)特性及尺寸進行分段劃分，分段劃分的基本參考因素有三點，一是分段尺寸與重量要與船廠的工棚、場地、吊裝能力、運輸能力相匹配以確保施工順利進行，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的工作量，三是分段的切面應(yīng)盡量保持單個平面以減少誤差因素對分段合攏的影響。分段劃分完成后即可為每個分段賦予分段編號，NUPAS即可用該編號為分段編碼進行主體結(jié)構(gòu)建模，一個分段編碼對應(yīng)一個分段模型并可獨立編輯完成，各分段建模完成后便可整合成完整的船體結(jié)構(gòu)模型，所有從屬于某個分段的零件模型屬性中也會有基于該分段編碼的零件編號，既在分段編碼的后面加上零件編碼。在圖紙制作過程中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)自動輸出，然后再從模型中按分段輸出材料清單，最后將這些生產(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)按分段編碼來檢索并顯示各個分段內(nèi)容。給舾裝件定義分段屬性也沒有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)先等級的屬性來完整預(yù)舾裝的信息，比如第一優(yōu)先級的可定義過艙座板、絲座、套管等單個過艙件，此類舾裝件可在分段結(jié)構(gòu)組裝前還是零件狀態(tài)時即可預(yù)裝，第二優(yōu)先級的為穿過各艙室的管路，此類管路可以在分段建造成型時完成安裝以盡快提前艙室氣密實驗進程，第三優(yōu)先級是與結(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程，第四優(yōu)先級為分段空間的管系與舾裝件，最后為合攏空間管系，CADMATIC在管系建模的時候應(yīng)該為每根管子定義一個編號，各管路的分段屬性和優(yōu)先等級可以在管子編號上體現(xiàn)，所以管子的編號可為：分段空間編號+系統(tǒng)編號+優(yōu)先等級。在圖紙制作輸出方面，管系放樣圖的圖號則會自動由系統(tǒng)命名為其管子編號，放樣圖制作完成后可以根據(jù)分段空間編號檢索打包，在制作管系布置圖的時候可以利用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，同時各分段的queries塊也可以用來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

利用3D造船軟件針對分段總裝造船方式進行建模，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)計效率，而且可以針對造船企業(yè)的生產(chǎn)條件與生產(chǎn)能力靈活的調(diào)整設(shè)計方案，設(shè)計成果直觀形象，為企業(yè)生產(chǎn)準備工作實現(xiàn)信息化管理打下了基礎(chǔ)，也是標準化造船等先進造船理念的必要先備條件。

參考文獻：

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