46 m巡邏艇電裝專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)

劉劍濤

(中國(guó)人民解放軍第4808工廠，山東 青島 266001)

0 引言

電裝專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)作為生產(chǎn)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在船舶建造過(guò)程中一直發(fā)揮著舉足輕重的作用。其主要任務(wù)是解決全船電氣設(shè)備制作、安裝的技術(shù)問(wèn)題，為現(xiàn)場(chǎng)提供標(biāo)記有工藝指令的圖紙和管理信息的系列圖表。

電裝專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括電氣設(shè)備的安裝與定位，主干電纜路徑的選擇與敷設(shè)，主干電纜或全船電纜統(tǒng)計(jì)等。與上述設(shè)計(jì)內(nèi)容相適應(yīng)，電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)的圖紙主要是繪制電氣設(shè)備布置圖，電裝綜合安裝圖，電氣設(shè)備基座、電氣舾裝件和小型附件的加工圖冊(cè)，編制電纜冊(cè)。本文以46 m巡邏艇為例，介紹電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、流程以及SB3DS軟件在實(shí)際工作中的應(yīng)用。

1 電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.1 有利于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題

電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)面向?qū)嶋H造船的工作，它把所有設(shè)備的性能與具體的設(shè)計(jì)工作結(jié)合起來(lái)，能夠發(fā)現(xiàn)詳細(xì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，作出正確、合理地修改，有效地排除詳細(xì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差與偶然誤差，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。

1.2 有利于強(qiáng)化工藝文件

電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)是工藝文件與設(shè)計(jì)工作的有機(jī)結(jié)合，能夠有效地解決造船中工藝與設(shè)計(jì)的脫節(jié)問(wèn)題。把工藝與設(shè)計(jì)融為一體，有利于在整個(gè)建造過(guò)程中貫徹質(zhì)量體系文件的要求，推動(dòng)造船工作外在質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量的提高。

1.3 有利于加強(qiáng)專業(yè)間的協(xié)調(diào)

在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以使船體、舾裝、機(jī)械、電氣等幾大專業(yè)的協(xié)調(diào)更加合理。生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程是在圖紙上“模擬造船”的過(guò)程，通過(guò)各專業(yè)的協(xié)調(diào)，能使相互間的矛盾得到統(tǒng)一，事先排除生產(chǎn)中可能發(fā)生的干涉問(wèn)題。在設(shè)計(jì)人員的精心研究下，建造思路將如實(shí)地反映在平面圖紙和電腦的三維空間里，實(shí)船的模擬效果將會(huì)呈現(xiàn)在我們的眼前。

1.4 有利于推動(dòng)生產(chǎn)管理工作

船舶建造要求生產(chǎn)管理的有序化，而電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)將會(huì)使外場(chǎng)工作內(nèi)場(chǎng)做，分散工作集中做，高空作業(yè)平地做，碼頭作業(yè)船臺(tái)做，從而提高了工作效率，縮短了建造周期。另外，從理論上說(shuō)，生產(chǎn)設(shè)計(jì)能夠做到對(duì)各種材料的有效控制，對(duì)于造船的成本管理有很大的益處。因此，它對(duì)各項(xiàng)管理工作將會(huì)起到積極地推動(dòng)作用。

2 電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)的流程

隨著生產(chǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，在電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)中逐步建立、完善了如圖1所示的電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程圖，它是電裝專業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性程序。

電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程圖以虛線為界，上半部分是詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的工作，主要是提前收集詳細(xì)設(shè)計(jì)中的各種相關(guān)圖紙、資料、工藝、標(biāo)準(zhǔn)，為生產(chǎn)設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備。圖中下半部分是生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段的工作，主要是根據(jù)上述資料逐步形成電裝綜合布置圖、綜合電裝圖和焊接圖制作圖冊(cè)，再進(jìn)一步設(shè)計(jì)完成區(qū)域電纜表、主支電路圖固定件制作表、電氣設(shè)備底座圖表、減震墊圖表以及主干電纜預(yù)裁清冊(cè)。電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程圖是進(jìn)行電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)的基本程序，清晰地表明了在設(shè)計(jì)中必經(jīng)的步驟和進(jìn)行的主要工作，對(duì)從事該專業(yè)的設(shè)計(jì)人員具有重要的參考意義。

圖1 電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程圖

3 電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)要求

3.1 了解設(shè)計(jì)背景圖

熟悉船體總布置圖、結(jié)構(gòu)圖、船體分段劃分、典型零件結(jié)構(gòu)、甲板劃分、各專業(yè)設(shè)備布置等主要信息。結(jié)合船體型線光順數(shù)據(jù)，建立與實(shí)船1:1對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)背景圖。目前這項(xiàng)工作已經(jīng)可以展現(xiàn)3D空間效果，這是各專業(yè)開(kāi)展生產(chǎn)設(shè)計(jì)的公共平臺(tái)。設(shè)計(jì)背景圖一般由船體專業(yè)負(fù)責(zé)建立，其他專業(yè)在設(shè)計(jì)過(guò)程中逐步完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，因此，做到準(zhǔn)確了解設(shè)計(jì)背景圖是一項(xiàng)基礎(chǔ)性專業(yè)要求。

3.2 熟悉內(nèi)舾裝專業(yè)知識(shí)

在電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，應(yīng)熟悉內(nèi)舾裝的有關(guān)專業(yè)知識(shí)，掌握門(mén)、窗、梯、蓋、家具及生活設(shè)施的尺寸與位置，熟悉絕緣材料的厚度與舾裝板的尺寸、全船防火區(qū)域的劃分，綜合考慮艙室的凈高。最佳的設(shè)計(jì)方案是將以上信息完全填充到設(shè)計(jì)背景圖中，這樣在電裝設(shè)計(jì)過(guò)程中就會(huì)避免相互干涉。在建造過(guò)程中，電氣與內(nèi)舾裝的矛盾主要發(fā)生在生活和居住艙室，因此提前做好這方面的設(shè)計(jì)工作是非常重要的。

3.3 掌握機(jī)裝概況

生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，主甲板以下的機(jī)電協(xié)調(diào)工作是最為復(fù)雜的，其中僅機(jī)艙段的管路就分成風(fēng)管、底部和上層3大塊。底部電纜管需要在管系設(shè)計(jì)時(shí)綜合布置。而機(jī)艙上層(含風(fēng)管)則需要雙方事先做好協(xié)調(diào)，包括電纜托架的橫向與縱向尺寸，相關(guān)管系在布置時(shí)盡量避讓。另外，機(jī)艙里機(jī)械設(shè)備多且體積比較大，電氣設(shè)備既要做到對(duì)機(jī)械設(shè)備的合理控制又要做到布置美觀，難度是比較大的。因此，必須熟悉輪機(jī)、管系的布置以及了解船體結(jié)構(gòu)。

3.4 精通本專業(yè)技能

在電氣專業(yè)技能方面，一是要有對(duì)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙的消化、吸收能力，學(xué)會(huì)將各個(gè)系統(tǒng)圖、布置圖與設(shè)備的工作資料緊密結(jié)合，從總體上把握其合理性。二是要熟練掌握計(jì)算機(jī)繪圖工具和生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件，把設(shè)計(jì)意圖轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)需要的圖表。三是要具備一定的實(shí)踐能力，了解艦船實(shí)際狀況，使設(shè)計(jì)工作趨于合理化、人性化。

4 基于SB3DS－CAE3DS軟件的生產(chǎn)設(shè)計(jì)

目前船舶行業(yè)內(nèi)采用多種先進(jìn)的造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件來(lái)輔助生產(chǎn)管理和生產(chǎn)設(shè)計(jì)，其中SB3DS軟件就是國(guó)內(nèi)一種較為先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。它能夠?qū)⒋瑱C(jī)電的模型數(shù)據(jù)存放在同一數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)被同一專業(yè)或多個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)人員調(diào)用與更新，從而使設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)各種不同的選擇提取工程信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。46 m巡邏艇電裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用了SB3DS軟件中的CAE3DS模塊，下面做一簡(jiǎn)要介紹。

4.1 確定設(shè)計(jì)區(qū)域的模塊劃分

采用CAE3DS模塊設(shè)計(jì)首先要建立數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行設(shè)計(jì)區(qū)域劃分，在46 m巡邏艇設(shè)計(jì)中建立了1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和1個(gè)信息庫(kù)。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)對(duì)每個(gè)船廠都是固定的，信息庫(kù)要根據(jù)設(shè)計(jì)船型的電氣信息進(jìn)行采集。

圖2為電裝專業(yè)設(shè)備模塊區(qū)域。圖2中從A到E1共分成8個(gè)電裝專業(yè)設(shè)備模塊區(qū)域，同時(shí)，按照船體分段劃分，該船被分成8個(gè)托架模塊區(qū)，見(jiàn)表1。鑒于CAE3DS軟件的特性，對(duì)設(shè)備和托架2個(gè)模塊有較高的區(qū)分要求。模塊的正確劃分是將來(lái)設(shè)計(jì)出圖的重要保證，因此不能混淆。

圖2 電裝專業(yè)設(shè)備模塊區(qū)域

表1 托架模塊區(qū)歸屬區(qū)域

4.2 繪制電氣設(shè)備布置圖

首先根據(jù)電氣設(shè)備樣本中的設(shè)備工作圖，對(duì)所需要的設(shè)備建立三維模型;其次，利用軟件的“設(shè)備管理”菜單，參考電氣系統(tǒng)圖將設(shè)備模型放置到生產(chǎn)設(shè)計(jì)的背景圖模型中去。小型電氣設(shè)備可以通過(guò)繪制平面圖的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單出圖。

4.3 繪制電纜托架與貫通件布置圖

根據(jù)設(shè)備布置圖的信息，利用“電裝設(shè)計(jì)”菜單，按電氣連接關(guān)系繪制電纜托架與貫通件布置圖。與設(shè)備布置相同，電纜托架與貫通件的信息將輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，按照電裝設(shè)計(jì)的要求插入、修改相關(guān)參數(shù)，以滿足設(shè)計(jì)需要。

4.4 讀入電纜信息

主干電纜計(jì)算每個(gè)典型節(jié)點(diǎn)主要是計(jì)算貫通件的大小，托架的選擇與貫通件匹配就可以了。另外，為了控制電纜走向，有時(shí)還要人為地設(shè)置虛電纜貫通件，這對(duì)于CAE3DS軟件正確計(jì)算電纜長(zhǎng)度是非常有意義的。

4.5 計(jì)算電纜長(zhǎng)度

首先要設(shè)定電纜連接點(diǎn)，計(jì)算時(shí)可采用交互方式進(jìn)行操作，這將會(huì)減少出圖前的校對(duì)工作。對(duì)于每根電纜，只要設(shè)定了首、末長(zhǎng)度，通常幾秒種就可以計(jì)算完成。所有電纜的走向、長(zhǎng)度等信息在計(jì)算的同時(shí)已經(jīng)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，為生成電纜清冊(cè)提供了可靠依據(jù)。

4.6 和其他專業(yè)進(jìn)行協(xié)調(diào)

進(jìn)一步做好干涉檢查，確認(rèn)無(wú)誤后就可以分批出圖。46 m巡邏艇生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，對(duì)每個(gè)區(qū)域只提供電氣設(shè)備布置圖和電裝綜合安裝圖兩類圖紙，其他信息都通過(guò)報(bào)表的形式予以提供。

4.7 輸出相關(guān)的報(bào)表信息

CAE3DS軟件對(duì)于每個(gè)區(qū)域，都能自動(dòng)生成電氣固定件清冊(cè)、開(kāi)孔清冊(cè)、電纜走向節(jié)點(diǎn)表、電纜清冊(cè)和電纜標(biāo)識(shí)等詳細(xì)的EXCEL報(bào)表，后續(xù)工作就是在AUTOCAD環(huán)境下完成設(shè)備基座的設(shè)計(jì)工作。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的SB3DS－CAE3DS軟件實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，但是在應(yīng)用中還存在不足。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，借助于Internet實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作將是SB3DSCAE3DS軟件發(fā)展的方向。

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［3］倪紹靈.船舶電工工藝學(xué)［M］.哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社，2002.

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