周妙玲，張紅偉，朱 煜，唐 能

（江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 江南研究院，上海 201913）

0 引言

目前，基于對(duì)艙室環(huán)境和生命安全的重視，絕緣材料在船舶行業(yè)的應(yīng)用范圍越來越廣，功能劃分越來越細(xì)，船舶內(nèi)裝絕緣物量統(tǒng)計(jì)的工作量越來越大。同時(shí)，隨著科技的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，船舶設(shè)計(jì)已陸續(xù)采用三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)。采用三維設(shè)計(jì)軟件有助于減少設(shè)計(jì)工程師的工作量，幫助其將構(gòu)思的設(shè)計(jì)形象和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)迅速、準(zhǔn)確、真實(shí)地體現(xiàn)在三維設(shè)計(jì)平臺(tái)上，從而使其有更多精力開展更富有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)活動(dòng)，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量[1]。

內(nèi)裝絕緣設(shè)計(jì)是基于板材和扶強(qiáng)材上的船體結(jié)構(gòu)，結(jié)合所處房艙的功能要求，對(duì)具有防火、隔音和隔熱等特性的絕緣材料進(jìn)行包覆建模。絕緣物量統(tǒng)計(jì)的原則是參照絕緣材料的功能類型、所在安裝區(qū)域檔位間距和敷設(shè)船體結(jié)構(gòu)類型確定敷設(shè)在船體結(jié)構(gòu)上的絕緣材料的規(guī)格尺寸，并結(jié)合邊角取舍規(guī)則對(duì)整塊絕緣材料進(jìn)行重新排版，最終得出絕緣主件及相關(guān)附件的精準(zhǔn)物量。當(dāng)前，船舶內(nèi)裝絕緣物量統(tǒng)計(jì)缺乏快速有效的手段，統(tǒng)計(jì)完全依靠人工進(jìn)行，尤其是在對(duì)船體復(fù)雜結(jié)構(gòu)部分絕緣物量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，完全按個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，參考相似船型模糊估算，不僅會(huì)使絕緣物量統(tǒng)計(jì)工作耗時(shí)較長(zhǎng)，而且會(huì)使統(tǒng)計(jì)結(jié)果與實(shí)際物量可能存在較大的偏差，進(jìn)而造成材料短缺或浪費(fèi)，增加船舶建造成本。

1 絕緣物量統(tǒng)計(jì)應(yīng)用需求分析

絕緣物量統(tǒng)計(jì)的對(duì)象主要為平直板、平直筋、曲面板和曲面筋。現(xiàn)有的絕緣物量統(tǒng)計(jì)方式為：設(shè)計(jì)員根據(jù)絕緣材料的類型判別其功能類型，結(jié)合絕緣布置圖分析確定絕緣安裝類型，絕緣物量統(tǒng)計(jì)與三維模型缺乏關(guān)聯(lián)；隨后按對(duì)應(yīng)規(guī)格手工計(jì)算絕緣物量；最后以絕緣物量為基礎(chǔ)，結(jié)合安裝節(jié)點(diǎn)詳圖手動(dòng)計(jì)算相關(guān)附件物量。

以某型液化氣船全船絕緣物量統(tǒng)計(jì)為例，在船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，全船絕緣建模用時(shí)320工時(shí)，出圖用時(shí)198工時(shí)，時(shí)間跨度1個(gè)月，幾乎占據(jù)內(nèi)裝專業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)全部工作量的1/3，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。

三維體驗(yàn)平臺(tái)（3D Experience Platform, 3DEXP）采用基于船體結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型關(guān)聯(lián)創(chuàng)建絕緣的設(shè)計(jì)方法，分析船體結(jié)構(gòu)與絕緣模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，直接獲取用于統(tǒng)計(jì)絕緣物量的相關(guān)輸入信息，能解決統(tǒng)計(jì)脫離設(shè)計(jì)模型時(shí)信息來源不一致和獲取不便等問題。該方法的應(yīng)用能填補(bǔ)絕緣物量數(shù)字化精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)的空白，大幅度提高設(shè)計(jì)效率，減少材料成本。

2 絕緣物量統(tǒng)計(jì)方法說明

梳理傳統(tǒng)的手工計(jì)算規(guī)則，進(jìn)行定制化功能開發(fā)；基于待統(tǒng)計(jì)船舶絕緣材料的基本屬性信息制作絕緣物量規(guī)格配置表，將該配置表作為單型船統(tǒng)計(jì)規(guī)則輸入，實(shí)現(xiàn)全船絕緣物量快速統(tǒng)計(jì)，具體流程見圖1。

圖1 絕緣物量快速統(tǒng)計(jì)方法流程圖

絕緣物量配置表包含內(nèi)容范圍配置表、固定配置表和計(jì)算規(guī)則配置表，其中：內(nèi)容范圍配置表包括絕緣材料功能類型、物料名稱、材料厚度、安裝類型、絕緣訂貨規(guī)格和碰釘規(guī)格（見表1）；固定配置表包括絕緣材料邊角取舍規(guī)則（見表2）；計(jì)算規(guī)則配置表包括絕緣附件膠水計(jì)算規(guī)則、鋁箔膠帶計(jì)算規(guī)則和玻璃絲布計(jì)算規(guī)則。

表1 內(nèi)容范圍配置表

表2 固定配置表

定制程序由絕緣材料讀取模塊、絕緣安裝類型命名模塊、絕緣規(guī)格匹配模塊、絕緣物量計(jì)算模塊、絕緣附件物量計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)識(shí)別與統(tǒng)計(jì)模塊和數(shù)據(jù)保存與上傳模塊組成（見圖2）。

圖2 絕緣物量統(tǒng)計(jì)功能模塊

1) 材料讀取模塊：用于讀取絕緣模型節(jié)點(diǎn)屬性、材料名稱和材料厚度等信息，確定絕緣功能。絕緣功能類型一般分為防火、隔音和隔熱等3種，根據(jù)得到的絕緣功能對(duì)絕緣安裝類型、碰釘規(guī)格和數(shù)量進(jìn)行限定。

2) 安裝類型命名模塊：用于讀取絕緣模型節(jié)點(diǎn)名稱標(biāo)識(shí)，判別絕緣安裝類型，若無特殊標(biāo)識(shí)，則默認(rèn)為板架絕緣。絕緣節(jié)點(diǎn)名稱標(biāo)識(shí)根據(jù)其安裝位置和安裝類型分為板架絕緣P、板架絕緣延伸PY、角鋼與球扁鋼等扶強(qiáng)材絕緣S和T型材絕緣T等4種（見圖3），用于對(duì)絕緣規(guī)格進(jìn)行限定[2-3]。

圖3 模型標(biāo)識(shí)

3) 規(guī)格匹配模塊：根據(jù)識(shí)別的安裝類型和材料名稱信息與配置文件匹配，確定訂貨規(guī)格。該模塊需分析材料讀取模塊和安裝類型命名模塊的初步處理數(shù)據(jù)是否與配置文件匹配，只有如此才能確定單個(gè)絕緣模型節(jié)點(diǎn)的唯一訂貨規(guī)格。

4) 物量計(jì)算模塊：用于讀取單個(gè)絕緣節(jié)點(diǎn)模型的幾何信息，判別其幾何表面為平直面或含曲率，計(jì)算得到絕緣物量。若模型的幾何表面為平直面，則直接根據(jù)識(shí)別的訂貨規(guī)格，船長(zhǎng)方向的絕緣按規(guī)格從艉部往艏部方向分割，高度方向的絕緣從船頂往船底方向分割；船寬方向的絕緣按規(guī)格從左舷往右舷方向分割，高度方向的絕緣從船頂往船底方向分割；甲板絕緣按規(guī)格從艉部往艏部方向分割，默認(rèn)船寬方向?yàn)楦叨确较驈淖笙贤蚁戏较蚍指睢Ｈ裟Ｐ偷膸缀伪砻鏋楹拭?，則獲取曲面上表面面積與訂貨規(guī)格面積相除。邊角絕緣物量取舍參照絕緣邊角絕緣取舍規(guī)則表，計(jì)算得到絕緣物量[4]。

5) 附件物量計(jì)算模塊：根據(jù)上述幾個(gè)模塊得到的中間數(shù)據(jù)和最終數(shù)據(jù)對(duì)相關(guān)附件規(guī)格及計(jì)算規(guī)則進(jìn)行限定，得到附件物量。最終對(duì)得到的物量統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分類，并將其錄入數(shù)據(jù)庫保存。

設(shè)計(jì)員打開統(tǒng)計(jì)定制程序之后，出現(xiàn)絕緣物量統(tǒng)計(jì)界面（見圖4），在選擇節(jié)點(diǎn)區(qū)域，從結(jié)構(gòu)樹上選取需統(tǒng)計(jì)的絕緣模型和對(duì)應(yīng)的船體結(jié)構(gòu)，程序通過分析模型屬性和相關(guān)參數(shù)與配置表匹配，確定所需規(guī)格，進(jìn)行物量統(tǒng)計(jì)計(jì)算[5]。

圖4 絕緣物量統(tǒng)計(jì)界面

3 絕緣物量統(tǒng)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證和效率對(duì)比

在江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司建造的某型船上應(yīng)用該絕緣物量統(tǒng)計(jì)方法，驗(yàn)證其有效性。圖5為該船C甲板絕緣模型，采用該方法計(jì)算得到：防火功能板材絕緣涉及2種規(guī)格，分別有235塊和264塊；防火類型筋材絕緣涉及1種規(guī)格，有223塊；隔熱功能板材絕緣涉及2種規(guī)格，分別有173塊和271塊；隔熱功能筋材絕緣涉及2種規(guī)格，分別有196塊和50塊；規(guī)格為100mm×50m的纖維布7卷，規(guī)格為φ30的碰釘11575個(gè)。統(tǒng)計(jì)清單見表3。

圖5 某型船C甲板絕緣模型

表3 統(tǒng)計(jì)清單

3.1 統(tǒng)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證

根據(jù)上述絕緣物量統(tǒng)計(jì)方法，結(jié)合三維模型，實(shí)現(xiàn)絕緣材料及其附件物量的快速計(jì)算。以某型船C甲板左舷區(qū)域的絕緣材料為測(cè)試模型，將定制程序計(jì)算結(jié)果與手工計(jì)算結(jié)果相對(duì)比，二者的誤差為10%，滿足余量范圍的要求，其計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.2 效率對(duì)比

以相同船型A工程和B工程全船絕緣物量計(jì)算為例：A工程采用傳統(tǒng)手工計(jì)算方式，在有母船參考的情況下，用時(shí)90h完成絕緣材料及其附件的物量統(tǒng)計(jì)；B工程采用定制程序計(jì)算方式，僅用時(shí)15h即完成相同工作。A工程和B工程各區(qū)域詳細(xì)工時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表5。

表5 A工程和B工程各區(qū)域詳細(xì)工時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 單位： h

4 結(jié) 語

本文基于絕緣三維模型定制了一種船舶絕緣物量規(guī)格快速統(tǒng)計(jì)方法。通過分析絕緣材料和安裝類型等屬性參數(shù)，最終形成了以型號(hào)工程絕緣訂貨規(guī)格配置表為導(dǎo)向的物量快速統(tǒng)計(jì)工具，解決了絕緣材料生產(chǎn)設(shè)計(jì)方面的難題，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以三維模型為唯一來源的維護(hù)統(tǒng)計(jì)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和唯一性，極大地減少了設(shè)計(jì)員的重復(fù)勞動(dòng)，提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量。