3DE平臺船體零件智能編碼技術(shù)的應(yīng)用

李淵 陳明濤 苗欣

(廣船國際技術(shù)中心、公司辦公室)

0 前言

船體零件編碼是船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。編碼數(shù)據(jù)應(yīng)用于船體設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理整個(gè)過程。利用集成化，智能化的編碼技術(shù)，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中可以節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間成本，提高設(shè)計(jì)管理效率；在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可以加速零件及編碼在整個(gè)制造過程中高效流通及利用，提高車間智能管控水平。對于建立智能車間，發(fā)展智能制造有很大的優(yōu)勢。

船體零件存在幾個(gè)典型的特點(diǎn)：單件小批量、中間產(chǎn)品種類非標(biāo)件數(shù)量多、物理尺寸差異大、作業(yè)加工環(huán)境相對復(fù)雜，對信息的集成應(yīng)用有更高難度，加大了智能化的生產(chǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)用的難度。這些對智能編碼技術(shù)應(yīng)用提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)及要求。

目前，船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，分段零件的編碼一般是在分段模型完善后進(jìn)行。部分熟練的設(shè)計(jì)人員可以在建立模型時(shí)并行編碼。編碼方法一般是設(shè)計(jì)人員對照編碼規(guī)則人工編碼，在模型文件里面通過輸入控制語句，手動編輯。在此編輯模式下，船體模型信息和編碼信息存放在一起，編碼數(shù)據(jù)采集時(shí)不能快速的集成利用，人工干預(yù)較多。編碼過程中就會不可預(yù)防地出現(xiàn)文字輸入錯(cuò)誤，輸入位置錯(cuò)誤，或者重復(fù)輸入等典型問題，導(dǎo)致編碼過程的不順利。編碼完成后設(shè)計(jì)校對人員需要花費(fèi)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間和精力去進(jìn)行檢查。對于縮短船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期，提高生產(chǎn)設(shè)計(jì)效率不利。

本文介紹一種基于CATIA 三維建模平臺的高效智能編碼技術(shù)，在原有編碼技術(shù)規(guī)則的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行一種智能化升級，主要幫助設(shè)計(jì)人員提高快速準(zhǔn)確編碼效率，幫助提升設(shè)計(jì)信息集成與控制水平，并為船體設(shè)計(jì)管理、智能理料、車間智能管控、中間產(chǎn)品裝配等關(guān)鍵造船環(huán)節(jié)提供有價(jià)值的依據(jù)及參考，推動造船高質(zhì)量發(fā)展。

1 智能編碼方法

本文介紹的基于CATIA 三維建模平臺的智能編碼技術(shù)，主要是通過對CATIA 平臺進(jìn)行二次開發(fā)，利用算法程序進(jìn)行自動化編碼。不同于目前的手動編碼方法，需要設(shè)計(jì)人員分析計(jì)算。智能編碼技術(shù)預(yù)先定制好編碼規(guī)則規(guī)范，利用算法的高效計(jì)算能力，邏輯分析能力，對分段模型信息進(jìn)行初始化整理及編程，自動編碼好船體零件編碼。其中只需要設(shè)計(jì)人員少量手動選取板架，便可得到準(zhǔn)確的編碼結(jié)果。

智能編碼技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，需要經(jīng)過三個(gè)基本操作過程。第一步，選取分段進(jìn)行模型初始化工作，提取模型信息；第二步，按照預(yù)先制定的船體編碼原則，分別對分段中組、小組、先行小組、散件進(jìn)行自動化編碼工作；第三步，輸出裝配樹結(jié)果，編碼完成。應(yīng)用過程簡單快捷，容易被設(shè)計(jì)人員掌握。

1.1 編碼規(guī)則及特點(diǎn)

首先，為提高智能編碼方法的實(shí)用性，加強(qiáng)與現(xiàn)有編碼技術(shù)的對比。編碼規(guī)則、編碼命名方法基本參照公司現(xiàn)行船體構(gòu)件編碼標(biāo)準(zhǔn)及船體裝配工藝規(guī)程。

例如：分段編碼按層級依次包括：中組編碼，小組編碼，先行小組編碼，單個(gè)零件編碼，散件編碼。中組編碼按字母表順序依次編碼為：A，B，C，……；小組編碼按重心所在船體坐標(biāo)系的位置編碼，優(yōu)先選用船體坐標(biāo)系值，其次坐標(biāo)絕對值：X向編碼 FXXA、FAXXA、FFXXA；Y 向 LXXA、YXXA；Z 向DXXA、ZXXA；對帶筋肘板先行組件特定編碼為YBX，對T 排先行組件特定編碼為TX，補(bǔ)板特定編碼為C；肘板編碼為B 等。

其次，程序?qū)α慵幋a的自動命名,是依照零件類型來識別。

例如：零件類型為Deck Webplate，程序識別其為甲板類型，對其編碼為W；程序進(jìn)一步自動分析，提取到甲板上型材類型為Deck stiffener，規(guī)格為BPXX，識別其為球扁鋼類型，對其編碼為BP。識別組件時(shí)，程序分析模型信息中此型材依附于甲板建立，則計(jì)算零件屬于同一組件，編碼為組件A。

圖1 分段初始化示意圖

圖2 中組編碼示意圖

再次，在智能編碼技術(shù)的應(yīng)用過程中，為提高編碼智能化程度，有效利用算法高效準(zhǔn)確性能，為算法設(shè)置了幾項(xiàng)典型的智能決策；

（1）編碼命名的算法實(shí)現(xiàn)過程中，自動根據(jù)程序預(yù)置好船體編碼命名規(guī)則，裝配工藝規(guī)程等，對零件進(jìn)行識別；

（2）一鍵編碼功能。對單個(gè)組件和對剩余散件可以一鍵編碼完成。設(shè)計(jì)人員選取組件時(shí)，程序會自動計(jì)算此組件是否含有下級組件，有則自動對多級組件進(jìn)行編碼。對散件編碼時(shí)，應(yīng)用專門的命令可以實(shí)現(xiàn)一次對所有散件編碼，無需人工干預(yù)；

（3）自動計(jì)算已編碼好的零件名稱，實(shí)現(xiàn)零件的正確連續(xù)命名；

（4）設(shè)置有已編碼好的零件不再編碼的功能，避免對零件重復(fù)編碼。

1.2 編碼示例及分析

以某型船L228 甲板分段為例。打開分段模型和編碼程序。

（1）初始化分段模型。選取存放L228 分段的節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊初始化命令，程序開始自動分析，讀取分段模型信息，并進(jìn)行模型初步檢查。L228 分段模型含有331 個(gè)零件，初始化完成用時(shí)3 分27 秒。見圖1。

（2）中組編碼。應(yīng)用中組編碼命令，選中模型中甲板板架，即一鍵完成甲板中組A 編碼，程序秒級反應(yīng)。編碼完成后結(jié)果顯示：甲板中組編碼為A，甲板拼板板編碼為A-W1、A-W2……，甲板上扁鐵編碼為A-F1、A-F2……，甲板上球扁鋼編碼為A-BP1、A-BP2……，甲板中組帶的小組件編碼有A-F231A，包含零件A-F231A-W0，A-F231A-T1。中編碼結(jié)果見圖2、圖3。

圖3 中組編碼示意圖

圖4 剩余散件編碼示意圖

圖5 分段編碼結(jié)果示意圖

（3）小組，先行小組編碼。小組，先行小組編碼和中組編碼同樣操作。一般分段的組件多，為避免重復(fù)操作，提高效率，程序設(shè)置有組件連續(xù)編碼命令。連續(xù)點(diǎn)選多個(gè)組件板架，可以輸出對應(yīng)的多個(gè)組件編碼結(jié)果。

（4）剩余散件編碼。船體分段散件多，方位比較分散，在模型中一一選取比較復(fù)雜費(fèi)時(shí)。為提高對散件編碼的效率，程序直接設(shè)置有對剩余散件一鍵編碼的功能。

應(yīng)用剩余散件編碼命令，L228 分段中剩余的20個(gè)分段散件被編碼為C1、C2……，B1、B2……。見圖4。

（5）編碼完成后，應(yīng)用輸出編碼到模型命令，可以得到裝配樹狀的分段編碼結(jié)果。L228 分段包含有A 中組，L04A，L06C 等小組。見圖5。在編碼結(jié)果中查看下一級編碼可以對各級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行展開。

（6）結(jié)果分析。L228 分段有331 個(gè)零件，初始化用時(shí)3 分27 秒。對零件編碼用時(shí)不到兩分鐘。程序操作簡潔，人工干預(yù)次數(shù)極少，僅需少數(shù)幾次應(yīng)用程序命令，點(diǎn)選模型板架。對比目前利用AM軟件進(jìn)行編碼，基于CATIA 建模平臺開發(fā)的智能編碼算法，無編碼重復(fù)，編碼不正確等問題出現(xiàn)，效率極高，在正確性和時(shí)間效率方面有極大的提升。

2 結(jié)束語

本文介紹的編碼算法程序及示例均是在CATIA建模平臺上進(jìn)行，其已廣泛應(yīng)用在實(shí)船測試中。根據(jù)示例結(jié)果，其對比應(yīng)用AM 編碼方法而言，有其優(yōu)越性。對目前船廠應(yīng)用AM 編碼方法有很大的借鑒和參考作用。當(dāng)然，隨著造船新技術(shù)，新工藝，新算法的不斷應(yīng)用，智能編碼技術(shù)可以在利用更先進(jìn)的編碼規(guī)則，更高效的算法等方面不斷改進(jìn)。

總而言之，在船體的生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)用智能編碼技術(shù)，可以有效地提高設(shè)計(jì)工作效率。而且智能編碼方法，有信息高度集成，數(shù)據(jù)流通迅速，易于信息管控等一系列優(yōu)點(diǎn)，為船舶智能制造技術(shù)的應(yīng)用，造船企業(yè)管理精細(xì)化和信息集成化發(fā)展，建立先進(jìn)水平的智能單元、智能生產(chǎn)線和智能化車間打下基礎(chǔ)。