壳舾涂一体化分段的生产设计方法

4.7.4　壳舾涂一体化分段的生产设计方法

应用统一的三维数字化设计平台和信息技术实现设计各阶段、各专业间的并行设计是壳舾涂一体化分段进行生产设计的有效方法。通过计算机网络，各专业设计人员可在各自的计算机上调用其他专业的模型作为设计依据。如发现其他专业的设计布置及构件发生了改动，就可在计算机上进行协调解决，从而达到边设计、边建模、边排除干涉，保证设计图纸的唯一性和正确性。目前，我国大多数船厂都建立了生产设计部和拥有生产设计软件，能有效地开展壳舾涂一体化分段的生产设计。

4.7.4.1　并行设计与壳舾涂一体化分段图纸的设绘流程

各类生产设计软件在三维设计环境下各专业开展生产设计的并行设计工作流程基本相同，如图4.7－2所示。

图4.7－2　各专业环境下的并行生产设计流程

在生产设计开始阶段，由结构设计部门进行船体初始化、曲面及平面建模，舾装各专业进行舾装件建模工作。管系专业则根据CAD二维船体结构图转换成虚拟模，并向相关舾装专业提供。此时，管系的快速建模与船体的初始化建模是并行的关系。舾装各专业在管系虚拟模上进行初步的三维布置。在此过程中，舾装专业将钢板开孔与加强信息及时提供给船体专业，船体专业在此基础上进行零件的分离、套料、涂装面积计算，并将船体建模的最终信息提供给舾装，最后生成钢板、型材的加工信息和分段结构图。管装专业将船体提供的实体模与虚拟模迭代，进行干涉检查。最后由各舾装专业生成各专业的布置图、安装图、舾装件制作图及托盘表。当实体模与在虚拟模基础下建立起来的舾装三维布置发生冲突时，各相关舾装专业按实体模对舾装三维布置进行修改。

壳舾涂一体化分段图纸设绘的典型流程如图4.7－3所示。

4.7.4.2　设计的前期准备

1）建立模型与文件的编码

在应用三维建模和各专业平行设计技术时，要做到正确、规则，并可迅速调用其他专业的模型。而要为管理提供设计模型的数据，就必须对各专业的模型名以及生成的模型数据进行编码，保证各专业之间在相互调用模型时的正确性和方便性，并且设计好模型的维护和信息的流动方式和输出内容。船体模型以及舾装模型的编码应适合于各企业的管理模式。编码是一种模型取名的规则，在整个船舶设计中它也是一个较为庞大的系统工程。尽管各企业已经有一套比较完整的编码系统，但在引进三维建模和平行设计后，原来各专业所独用的许多模型代码要为各专业所共用，所以必须进一步改进和完善，编制或增加相应的共享模型管理表，从而满足各专业协同平行设计的需要，统一相关的模型编码。

每艘船在开始设计前还应编制如下的共享模型管理表：《设备模型名称表》、《管系模型名称表》、《基座模型名称表》和《房舱中英文代码表》等。

2）进行二次开发

三维设计软件是利用计算机辅助船舶设计的基础，但是一个优秀的通用软件也不可能全部适应或满足每一个企业不同的设计、施工和管理的模式。因而对引进的软件进行二次开发是保证企业设计、施工和管理的必要工作。不少造船企业在引进了生产设计软件后都进行了不同程度的二次开发。

4.7.4.3　船体专业的设计方法

1）船体基本结构图的设计软件

可应用的软件有：LR船级社的SHIPRIGHT和LRPASS程序、ABS船级社的SAFEHULL、DNV船级社的NATICUS、GL船级社的POSDON和CCS船级社的彩虹之彩等。主要绘图软件是AUTOCAD和TRIBON。

2）船体标准库的建立

在进行船体结构设计前，对每个设计人员共同使用的设计标准或符号等进行建库，形成图形库，可以在应用软件系统建立各种标准库。例如型材端部连接形式、切口标准形式、焊接符号、汉字字库和通用汉字字符串、生产设计专用符号、图纸封面和标准图框，以及设计使用的命名规则等。

3）结构三维模型的建立

船体基本结构图设计完成后，船体专业可以在计算机上建立整艘船舶的模型。利用TRIBON系统中的Hull Basic建立船体的定义和规定；Hull Fairing建立船体线型并光顺，并得到外板曲面；Hull Cured Modelling建立外板、纵骨、肋骨的三维模型；Hull Planar Modelling建立全船的所有平面板架和型材的结构模型，其中包括安装和制造信息，至此建立了全船的船体结构模型，并通过网络将结构建模信息不断地传输到下一阶段设计和其他舾装专业。图4.7－4为船体结构三维模型示例。

图4.7－4　船体结构三维模型图（艏部）

4）船体分段施工工作图的设计

根据全船结构模型，进行分段结构的详细设计和生产设计，可使用TRIBON系统中的Hull Planar Modelling从船体模型中提取剖面信息，同时按企业生产的模式加上生产设计的内容，包括外专业委托的开孔、加强或要求修改的信息。

5）结构放样

结构放样可采用各企业自行开发的计算机系统。但使用TRIBON后，几乎所有的数据都可以直接从计算机建模中获得，使船体结构放样的工作大大地简化，质量也得到了提高。各种信息基本上可通过计算机网络或软盘传输到加工车间。

4.7.4.4　舾装专业和管系的设计方法

1）舾装专业的设计方法

可以调用船体结构的背景图进行舾装专业的综合布置，不管是外舾、内舾、电装、冷空通还是涂装专业，都可以通过生产设计软件来进行详细设计和生产设计。其建模方法和设计流程与下节管系设计基本相似，仅仅是设计内容有所不同。

2）机装和船装管系的设计和建模

目前机装和船装管系原理图的设计一般采用二维CAD的设计方法。为满足管路生产设计的要求，首先应用三维设计自身提供的转化功能，将CAD图纸直接转化成TRIBON三维设计系统用图纸。然后使用三维设计系统的独特功能将管路和设备定义，使管系原理图上的简单线条成为利于识别并带有详细数据定义的虚拟部件，即每一段管路都有给定的参数（如压力、温度、材料、规格等）。同时建立各种设备、基座、箱柜等的模型，机舱布置图的模型等，供管系生产设计使用。

3）机装管系三维设计及布置

管系生产设计利用前道工序所建立的三维模型，根据周围环境的情况进行管系的三维设计，建立管系模型。图4.7－5所示的就是管系三维建模关系图。管系模型建成后，应用TRIBOM系统的干涉功能检查管子与管子、管子与设备、管子与其他专业实体干涉碰撞现象，并予以消除；查看管路布置的合理性，并且对管子零件进行工艺、连接件选择是否正确等内容的检查。

图4.7－5　管系三维建模关系图

4）管系设计图纸的输出

管系三维设计模型建成，并经干涉检查和确认后，系统可自动生成各类图纸和表册、管子安装图和开孔图等。但这些图纸和表册必须与企业的生产管理体系和加工安装工艺相适应，否则要进行必要的转换。图4.7－6所示为机舱盆舾装区域的三维管系模型图。