Tribon M3在鉆井船舾裝生產(chǎn)設計中的應用

何廣亮

（上海船廠船舶有限公司 設計部，上海 202164）

0 引言

Tribon M3是船舶行業(yè)內(nèi)用于輔助設計與建造的專業(yè)計算機軟件集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)集船體、輪機、電氣、舾裝專業(yè)為一體，讓各專業(yè)在同一平臺上并行設計，也可實時進行專業(yè)間模型平衡，縮短設計周期，提高設計效率。

該系統(tǒng)所提供的專業(yè)模塊功能非常強大，在舾裝生產(chǎn)設計方面，主要包括 Components、Design Manager、Drafting和Structure Modelling等[1]，由這些模塊所提供的功能完成三維建模、信息提取和出圖。

1 應用范圍

Tribon M3在舾裝生產(chǎn)設計中的應用主要包括：舾裝三維建模、生產(chǎn)信息提取和制作與安裝圖的繪制。

舾裝三維建模包含原材料部件數(shù)據(jù)庫的建立、標準件和非標準件的建模以及設備建模。建模完成之后，就可以對本專業(yè)及其他專業(yè)模型進行干涉檢查，避免設計沖突，并協(xié)調各專業(yè)布置更新。

生產(chǎn)信息提取包括需求托盤表和安裝托盤表的編制、船廠自制和外協(xié)舾裝件以及訂貨設備舾裝件的統(tǒng)計、原材料數(shù)據(jù)匯總等內(nèi)容。設計、生產(chǎn)和管理各階段所需的舾裝專業(yè)技術數(shù)據(jù)就包含在三維模型中，可以按照各方要求提供船舶建造各階段的清單報表。

制作與安裝圖的繪制是在各專業(yè)模型干涉檢查確認后，將三維模型數(shù)據(jù)轉化為二維平面的生產(chǎn)圖紙，表達舾裝件的詳細制作與安裝信息。

2 應用實施

上海船廠鉆井船項目的生產(chǎn)設計，由兩家外協(xié)設計公司和上海船廠設計部三方采用并行工程的工作模式完成。兩家外協(xié)設計公司分別負責前期主船體區(qū)域和鉆井區(qū)域的建模出圖，上海船廠設計部負責生活區(qū)域和后期全船的設計修改。借助便利的通信工具，在公共數(shù)據(jù)庫的支持下，設計者之間可以進行通信，根據(jù)目標要求既可隨時響應其他設計人員的要求，修改自己的設計，也可以要求其他設計人員響應自己的要求。同時，通過并行設計過程的協(xié)調與控制，使設計返工率達到最低[2]。

2.1 舾裝三維建模

在項目啟動前期準備中，設計三方一致提出首先完善基礎數(shù)據(jù)庫，以便實施后期生產(chǎn)信息提取和出圖。雖然虛部件建模相對簡便快捷，也不要構建部件庫，但是在計算舾裝件的重量時會出現(xiàn)偏差。因此，為了精確表達舾裝件重量并顯示各類生產(chǎn)所需信息，多采用實部件建模。

1）部件庫完善

舾裝生產(chǎn)設計中常用鐵舾裝件都可以看成是板材或型材的原材料組合，物資和集配部門也需要這些材料的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行采購訂貨，而鐵舾裝件的特點是體量細小、種類繁雜且分布廣泛，若是采用手工統(tǒng)計不僅費時費力而且極易報錯。因此在Components部件庫中增加了設計、生產(chǎn)和管理所需要的各類技術數(shù)據(jù)，諸如名稱、規(guī)格、等級、材質和重量等信息（圖1），然后用計算機輔助生產(chǎn)設計來實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計的自動化。

圖1 原材料部件庫數(shù)據(jù)

2）標準件建模

標準舾裝件包括國標、行標和廠標的各種規(guī)格和類型的梯子、艙口蓋/人孔蓋、放水塞、系泊件、船用眼板、液位計、通風附件等。在以往應用Tribon M3的項目中，已經(jīng)做了大量建模工作（圖2為示例），現(xiàn)在要將各類標準部件進行分類、整理、存儲在部件庫中。此外，為了滿足鉆井船的實際需要，必須擴大原來的標準庫，增加所需標準件模型數(shù)據(jù)。這樣，隨著船型數(shù)據(jù)的不斷積累，今后只要選擇相同的標準，就能快速從標準庫中調用。

圖2 雙面快開閉耐壓水密艙蓋

3）非標件建模

非標件建模包括常用非標準件和鉆井船舾裝設備建模兩部分。

常用非標準件一般使用Structure Modelling模塊進行預定義，也可借助Tribon軟件二次開發(fā)的參數(shù)化建模工具。斜梯是船舶內(nèi)各層甲板間最常用的垂向通道設施，按其制造材料可分為鋼質斜梯和鋁質斜梯，民用船舶通常應使用鋼質斜梯[3]。普通鋼質斜梯參數(shù)化建模（見圖3），根據(jù)梯架材料、耳板規(guī)格、梯寬、角度、層高等主要參數(shù)，分別定義后即可建模存于數(shù)據(jù)庫中。在舾裝生產(chǎn)設計中，采用常用非標準件可顯著節(jié)約建模時間，提高工作效率。

舾裝設備建模主要使用 Drafting模塊的Volume功能。首先依據(jù)設備樣本，將設備構建為Volume實體模型（見圖4和圖5模型示例），接著再將材料、重量、生產(chǎn)廠家和其他描述等相關信息一起添加到 Components部件庫中，然后就可以鏈接為Equipment設備，將該設備由廠家的二維工作圖轉化為實船中的舾裝件三維模型，也包括設備上與管子、電纜的接口。當輪機和電氣專業(yè)進行管子和電纜放樣時，只要把設備模型調出來，直接就可以布置管線并準確得出管線的長度和走向，提高設計質量。

圖3 斜梯參數(shù)化建模

圖4 直升機消防泡沫柜

圖5 除氣器

舾裝建模完成后，需要對本專業(yè)及其他專業(yè)的模型進行干涉檢查，主要使用Design Manager模塊。通過干涉檢查和模型評審工作，各專業(yè)便可以調整模型，更新布置，以達到最佳出圖狀態(tài)。

2.2 生產(chǎn)信息提取

鉆井船在建造過程中采用了托盤管理的先進造船理念，將海洋工程船中紛繁復雜、數(shù)量龐大的舾裝件按分段、總段、區(qū)域組織生產(chǎn)，進而實現(xiàn)設計、生產(chǎn)和管理一體化的總裝造船。

為滿足造船各階段設計、生產(chǎn)和管理部門所需的數(shù)據(jù)信息，在舾裝生產(chǎn)設計中應用Tribon軟件預先將各類生產(chǎn)信息添加到三維模型和數(shù)據(jù)庫中。這樣就可以很方便地利用軟件和二次開發(fā)工具，根據(jù)船廠實際要求，自動生成舾裝件需求托盤表和安裝托盤表，以供現(xiàn)場有序領料和生產(chǎn)。同時，也能進行船廠自制和外協(xié)舾裝件以及詳設訂貨設備舾裝件的統(tǒng)計工作，并完成板材、型材和標準件等原材料的數(shù)據(jù)匯總。如此一來，物資和集配部門就可以根據(jù)設計提供的清單和報表，管理舾裝件物流，降低船廠生產(chǎn)成本。

2.3 制作與安裝圖的繪制

鉆井船舾裝生產(chǎn)設計圖紙主要包括：分段舾裝件制作圖與安裝圖、總段舾裝件制作圖與安裝圖、區(qū)域舾裝件制作圖與安裝圖。對應的舾裝作業(yè)按階段分為：單元組裝、分段預舾裝、總段舾裝和船上安裝等。為了縮短舾裝作業(yè)周期，降低船體大合攏時舾裝作業(yè)的難度，并減少船臺船塢因舾裝作業(yè)而占用的時間，船廠應該追求最大程度的分段預舾裝率。因此，鉆井船舾裝生產(chǎn)設計中，花費了大量精力繪制分段舾裝件制作與安裝圖。

在舾裝件制作與安裝圖的繪制過程中，應充分利用Tribon系統(tǒng)的模型和數(shù)據(jù)，根據(jù)船廠生產(chǎn)要求，按設計標準和計劃，借助軟件二次開發(fā)實現(xiàn)自動化出圖、零件表自動生成和信息自動標注等。另外還可以從通過下列方式來提高出圖效率：

1）標準舾裝件參數(shù)化出圖

對于常用的標準舾裝件，例如斜梯、直梯、踏步、拉手和眼板等，可以通用圖紙搭配參數(shù)列表的形式完成制作圖。以斜梯為例，其耳板規(guī)格、級數(shù)、高度、踏步間距、角度、梯寬等均用參數(shù)表示，繪制出圖時只需將對應的斜梯參數(shù)值填入列表即可。

2）繪制典型制作與安裝圖節(jié)點

通常在制作與安裝圖繪制過程中，幾乎在每份圖紙中都要加入一些典型節(jié)點，包括視圖局部放大、尺寸標注、材質說明和其它備注等。為了減少重復的工作，也為了節(jié)點圖的統(tǒng)一規(guī)范，借助Subpicture功能，將這些典型的制作與安裝圖節(jié)點做成子圖。當畫圖要調用的時候，僅需插入對應的 Subpicture就行，而當該典型節(jié)點產(chǎn)生修改時，也只需要選擇該子圖一鍵點擊更新即可。

3）部分制作圖自動生成

在舾裝生產(chǎn)設計標準化工作已有一定成果的前提下，對于已經(jīng)參數(shù)化建模的斜梯、直梯、欄桿扶手和擱架，這部分舾裝件都可以借助Tribon軟件二次開發(fā)，實現(xiàn)基于參數(shù)化模型的舾裝件制作圖自動生成，即自動輸出標準舾裝件的主、輔視圖和立體圖，圖中能自動進行尺寸標注，同時生成制作材料表。而普通舾裝件，也能使用類似程序輔助生成非參數(shù)化創(chuàng)建的舾裝件制作圖，包括三視圖和立體圖自動生成、用交互式對零部件添加描述、智能化剖切面和添加詳圖、自動生成材料表并在模型修改后能進行快速更新。

3 結論

Tribon系統(tǒng)以生產(chǎn)信息模型（PIM）為核心，實現(xiàn)了設計、生產(chǎn)和管理信息的集成一體化。鉆井船舾裝生產(chǎn)設計全面應用了該系統(tǒng)，使得各專業(yè)能高效協(xié)同設計。舾裝三維建模能夠對全船舾裝件布局進行較直觀的仿真，而且舾裝件制作需求托盤和安裝托盤等生產(chǎn)信息也一應俱全。

實踐證明，鉆井船應用Tribon M3系統(tǒng)輔助舾裝生產(chǎn)設計，不僅減少了重復工作量，縮短了生產(chǎn)設計周期，而且提高了設計精度和質量，降低了建造成本。在今后的設計過程中，我們會不斷對該軟件進行功能挖掘和二次開發(fā)，為我公司建設“現(xiàn)代造船模式2.0”做出應有的貢獻。