基于SPD系統(tǒng)的船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)

摘 要：船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)是造船生產(chǎn)中的重要內(nèi)容之一，隨著數(shù)字化造船技術(shù)的快速發(fā)展，船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)已普遍采用三維交互設(shè)計(jì)。文章通過船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐，研究了SPD系統(tǒng)在船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：船舶管系；生產(chǎn)設(shè)計(jì)；SPD系統(tǒng)

引言

船舶管系是船舶的重要組成部分，在現(xiàn)代造船模式下，船舶管系的設(shè)計(jì)、制造和安裝是造船生產(chǎn)中的重要內(nèi)容之一，是確保船舶動(dòng)力裝置、機(jī)械設(shè)備、船舶系統(tǒng)、生活設(shè)施等正常工作和船舶安全航行的關(guān)鍵，也是船舶使用壽命的重要保證。船舶管系設(shè)計(jì)是船舶設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，是輪機(jī)設(shè)計(jì)中工作量最大、最復(fù)雜、最繁瑣的部分。隨著數(shù)字化造船技術(shù)的快速發(fā)展，船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)已普遍采用三維交互設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)、制造和管理的一體化。

目前，國外的造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件主要有由瑞典KCS公司開發(fā)的Tribon軟件、法國達(dá)索公司的CATIA軟件、美國 PTC公司的CADDS 5、西班牙SENER集團(tuán)的FORAN、荷蘭的MASTERSHIP軟件以及芬蘭的NAPA軟件等。國內(nèi)開發(fā)的造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件主要有滬東中華造船集團(tuán)上海東欣軟件工程有限公司開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的東欣船舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)（Ship Product Design--SPD）系統(tǒng)和上海申博信息系統(tǒng)工程有限公司開發(fā)的船舶制造三維設(shè)計(jì)（SB3DS）系統(tǒng)。其中，SPD系統(tǒng)已在全國多家船廠、船舶院校、船舶設(shè)計(jì)公司中得到推廣應(yīng)用。文章以某散貨船生產(chǎn)設(shè)計(jì)為例，研究SPD系統(tǒng)在管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1 SPD系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)

SPD系統(tǒng)是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的造船設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，它基于OpenGL建立擁有獨(dú)立版權(quán)的三維CAD圖形平臺，獨(dú)具船舶CAD/CAM特色，打破了國外造船設(shè)計(jì)軟件的壟斷地位。SPD系統(tǒng)包括通用設(shè)計(jì)系統(tǒng)、管系設(shè)計(jì)系統(tǒng)、風(fēng)管設(shè)計(jì)系統(tǒng)、電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)、鐵舾件設(shè)計(jì)系統(tǒng)和涂裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)等，能滿足船體結(jié)構(gòu)、管系、風(fēng)管、電氣、鐵舾件、涂裝等專業(yè)三維全數(shù)字化設(shè)計(jì)的需求。

SPD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)了現(xiàn)代造船模式理念，滿足“殼、舾、涂一體化”和“設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與管理一體化”的現(xiàn)代船舶建造要求。系統(tǒng)生成的生產(chǎn)設(shè)計(jì)信息能滿足以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向組織造船生產(chǎn)和推進(jìn)區(qū)域制造模塊化等技術(shù)要求。此外，SPD系統(tǒng)還建立了與其他軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，具有同Tribon、CATIA以及CADDS5等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，通過導(dǎo)入這些系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)，重新生成三維產(chǎn)品模型，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)CAD的數(shù)據(jù)和信息集成，為廠、所協(xié)同設(shè)計(jì)創(chuàng)造了技術(shù)條件。

2 基于SPD系統(tǒng)的船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程

SPD系統(tǒng)的管系設(shè)計(jì)部分提供了管系交互布置界面，建立三維管系模型，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。該系統(tǒng)涵蓋了管路設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，具有管子標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理、管子原理數(shù)據(jù)定義、管路布置、設(shè)備布置、零件分割、管路安裝圖、管子零件圖、托盤管理表以及管附件表等生產(chǎn)管理信息的生成等功能。

2.1 管系標(biāo)準(zhǔn)件處理

SPD系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)分類管理，提供用戶輸入和修改標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)、連接數(shù)據(jù)）的功能；并通過自動(dòng)轉(zhuǎn)換工具將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成實(shí)體。系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中已有大量的各種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體數(shù)據(jù)，供用戶免費(fèi)使用。對比較特殊的標(biāo)準(zhǔn)部件，如雙孔法蘭、泥箱、濾器等，可以根據(jù)代碼手冊的要求進(jìn)行輸入，生成各種管附件小樣，還可以通過小樣交互設(shè)計(jì)建立標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體。

2.2 管系原理圖處理和管路布置

管系原理圖處理是SPD管系設(shè)計(jì)系統(tǒng)的前道工作，主要功能有定義管子數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)和附件數(shù)據(jù)。在管子數(shù)據(jù)中包含大量設(shè)計(jì)信息，可以為管子加工、定額及管理等提供各種信息。以管路原理數(shù)據(jù)為依據(jù)，在船體背景模型上進(jìn)行設(shè)備和管路的布置工作，根據(jù)原理數(shù)據(jù)庫中所定義的設(shè)備數(shù)據(jù)，選擇設(shè)備名稱放置設(shè)備；并可進(jìn)行設(shè)備的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、水平、垂直和移動(dòng)旋轉(zhuǎn)等操作。通過繪制管路、修改節(jié)點(diǎn)（彎管處理和節(jié)點(diǎn)位置移動(dòng)）、修改相同管路、移動(dòng)和拉伸管路、管路復(fù)制、管路鏡像、管路旋轉(zhuǎn)、更改管路號等功能創(chuàng)建三維管系模型。

2.3 復(fù)板及支架處理

在管系三維建模過程中進(jìn)行復(fù)板設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)復(fù)板的安裝方向自動(dòng)生成復(fù)板制造尺寸及開孔數(shù)據(jù)。若要生成多種形式的復(fù)板模型，如復(fù)板、擋水圈、加強(qiáng)圈、開孔、水密復(fù)板等，可通過增加、修改、移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、刪除復(fù)板等操作實(shí)現(xiàn)。復(fù)板更新功能可以自動(dòng)修改復(fù)板模型和開孔尺寸。

支架處理是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行支架安裝，包括安裝支架、管夾和墊板、復(fù)制支架、移動(dòng)支架、旋轉(zhuǎn)支架、翻轉(zhuǎn)支架、刪除支架、伸縮支撐面、修改支架腳、修改參數(shù)、替換管夾、安裝復(fù)板等功能；此外還具有自動(dòng)生成支架圖、支架托盤管理表和材料統(tǒng)計(jì)的功能。

2.4 模型查詢與檢查

SPD 系統(tǒng)具有消隱、干涉檢查及模型查詢功能。通過消隱功能，可根據(jù)需要將部分或全部管子、設(shè)備、部件及船體結(jié)構(gòu)等在三維模型中臨時(shí)隱藏，以便對選定管路的走向進(jìn)行合理性檢查；通過干涉檢查功能可檢查結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管子、部件間的間隙，并根據(jù)生成的干涉表信息對管路布置進(jìn)行調(diào)整和修改；模型查詢檢查是用來查詢、檢查、自動(dòng)修改模型數(shù)據(jù)，確保模型數(shù)據(jù)正確性。例如，當(dāng)管路與設(shè)備、管路與部件之間的法蘭遺漏或不匹配時(shí)，可以借助模型查詢在不合理連接表中查看不合理連接點(diǎn)，這在三維模型中也有紅點(diǎn)標(biāo)志顯示。這樣通過多次的消隱、干涉檢查及模型查詢，便可找出管路布置的最佳路線，避免發(fā)生干涉現(xiàn)象和管路連接點(diǎn)的不合理現(xiàn)象，提高管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)的精度。

2.5 管子生產(chǎn)信息處理

管子生產(chǎn)信息處理主要包括零件邊界設(shè)置、零件處理、工藝檢查、生成零件托盤等工作。在管系模型的基礎(chǔ)上，自動(dòng)按順序編制管子零件編號，按區(qū)域、分段編制管子零件托盤并生成管子零件圖，還要進(jìn)行管子制作工藝性檢查。根據(jù)不同的托盤生成管子零件圖冊及各種材料消耗配套表，滿足了管子制作及安裝時(shí)的材料集配、發(fā)放、領(lǐng)用等管理的需求，從而為管子的生產(chǎn)組織管理和物資配送創(chuàng)造有利條件，提高物流周轉(zhuǎn)速度。

2.6 圖紙?zhí)幚?/p>

SPD系統(tǒng)提供了完整的管子設(shè)計(jì)圖表，系統(tǒng)能生成和輸出所有管子設(shè)計(jì)的資料，包括管子零件圖、支架零件圖、管子安裝圖、管子開孔圖、復(fù)板制作圖、管子托盤管理表、螺栓螺母清單、墊片匯總表等。

3 結(jié)束語

文章通過船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐，分析了SPD系統(tǒng)關(guān)于管系設(shè)計(jì)的功能和應(yīng)用過程。SPD系統(tǒng)的建模效率高，能實(shí)現(xiàn)三維模型和二維圖紙同步自動(dòng)修改，可大大減少管子設(shè)計(jì)差錯(cuò)，縮短管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期。在現(xiàn)代造船模式下，SPD系統(tǒng)作為國產(chǎn)船舶設(shè)計(jì)軟件顯示出諸多優(yōu)點(diǎn)，順應(yīng)了數(shù)字化造船的發(fā)展要求。

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作者簡介：陳慧（1982-），工學(xué)碩士，講師，專業(yè)方向?yàn)榇肮こ碳夹g(shù)、海洋工程技術(shù)。