船體生產設計中TRIBON系統的應用

(南通中遠川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005)

船體生產設計是介于詳細設計與制造加工之間的工藝設計和管理的過程[1]，主要工作為船體相關的型線光順、結構建模、大小組裝配指示、零件圖制作、鋼材訂購、造船工事相關圖面和計量等，其中絕大部分工作都在TRIBON系統中完成。

船體生產設計主要圍繞TRIBON系統的以下幾個模塊展開作業：

船體標準初始化模塊(Initiate Hull Standards);

曲面建模模塊(Curved Hull Modeling);

平面建模模塊(Planar Hull Modeling);

裝配計劃模塊(Assembly Planning);

生產模型模塊(Hull Production Modeling);

套料模塊(Plate Nesting)。

1 TRIBON系統各模塊的應用

1.1 船體標準初始化模塊

系統初始化是TRIBON系統應用中很重要的一個環節，是其它各模塊應用的前提，通過該模塊對其它傳統模塊正常運行所需要的參數及文件進行設置，建立起船體生產設計所需要的TRIBON系統船體標準。主要包括船型參數、肋位號和肋距等船體三維坐標設置；分段劃分、分段名稱設置；型材規格、端部形式和連接形式參數設置；貫穿孔和補板參數設置；焊接形式、坡口形式參數設置；肘板類型規格參數設置；板厚材質參數設置；零件編碼參數設置；套料參數設置等。

1.2 曲面建模模塊

在船體結構建模之前，必須生成船體型線曲面文件，即建立起船體外殼模型[2]。TRIBON系統提供了型線生成系統NAPA系統的接口程序，船體生產設計人員根據詳細設計提供的型線圖在NAPA系統中進行型線的光順檢查并開始外板的曲面建模工作，以及外板板縫線的建立、外板龍筋模型的建立。以上曲面建模為平面建模建立了基礎，比如為平面建模板架的邊界定義、外板相鄰切口、外板板縫的過焊孔和外板龍筋的貫穿孔等提供了依據。

1.3 平面建模模塊

平面建模是整個生產設計中最重要的一環，工作量也比較大，它是將二維圖面信息轉化成三維電子模型的過程，既通常所說的設計模型[3]。

1.3.1 平面建模的準備

平面建模可以多人同時展開，首先根據分段分割圖確定分段輸入順序，以及分段間的拓撲關系，一般為由下而上，從內到外。其次各設計人員確定好所要輸入的分段名稱、分段范圍，同時根據制造部發行的組立要領、搭載方案了解該分段的加工工藝，并結合詳細設計圖紙確定該分段的小組、中組、大組的范圍。

1.3.2 平面建模的過程

分段由一系列的板架構成，好的建模順序可以在很大程度上提高建模的速度和質量。首先建立該分段的大組板，然后是大的連續的強構件，最后是間斷的散裝件。平面建模各板架的建立有多種方法，在此過程中要充分考慮該分段要易于拷貝以及易于修改，比如建立板架時盡量參照周圍的板架定義邊界，焊縫、部材、開孔等的定位盡量以當前板架的邊界定位等，這樣各要素間形成了參照的拓撲關系，當被參照的內容修改后，參照的要素會相應修改，這樣既減少了修改的工作量又減少了差錯。平面建模不僅輸入詳細設計圖面上的所有船體構件要素，同時要根據組立要領、搭載方案、生產信息圖輸入該分段的生產信息，比如坡口、焊縫的焊接信息，板材加工的收縮量、補償量等。所有這些信息在TRIBON系統內全部設計完成后，將該分段各圖面打印讓檢圖人員檢查，設計人員再進行修改。圖1所示為平面建模中的一個分段的三維模型。

圖1 分段三維模型

1.3.3 平面模型的發布

1)向舾裝設計各科發布，通知舾裝設計可以在該三維模型中進行裝置設計，該模型可以在僅完成詳細結構設計圖面而未加入生產信息的情況下發布。

2)向船體生產設計的下道工序發布，平面建模在檢查、修改完成后打印圖面，作成正式的RELEASE圖，為下道工序提供作業依據。

1.4 裝配計劃模塊

裝配計劃模塊需要細致考慮分段加工方法，結合制造部發行的組立要領、生產信息圖確定小組、中組、大組的劃分，然后在TRIBON系統中進行模擬裝配，使各零件都具有裝配代碼[4]。

1.4.1 WOP裝配指示

在模型發行的RELEASE圖的基礎上，參考組立要領、生產信息圖、各車間的限制條件，決定：①大組裝配部材與大組組立順序；②小組裝配部材與小組名稱；③外板及裝配在外板上的龍筋名稱，從而建立起該分段的裝配樹型圖，并在RELEASE圖上指示各部材的裝配順序以及一些注意事項。

1.4.2 WOP輸入

根據WOP指示圖，在Assembly Planning窗口中創建TREE圖，按照裝配順序依次將作業分段的所有裝配名稱輸入完成，TREE圖創建好后將部材收集到對應的小組中，使所有的部材形成一個完整的裝配鏈。在輸入結束后，要分別檢查各最終小組和大組的重量是否符合各車間的限制條件。圖2所示為上述分段的部分TREE圖。

該模塊提供了強大的出圖和計算功能，可以出大、小組立裝配圖，通過立體圖和平面圖，配以零件部材表，全面直觀的反映裝配作業信息。當然，該作業要等生產模型中分割作業以及套料作業完成以后再在該模塊里生成，上述分段的大組立體裝配見圖3。

1.5 生產模型模塊

生產模型是在設計模型的基礎上，對所有部材的編號進行添加并檢索，參考生產信息圖追加BL、WL、MK等基準線，追加部材的裝配截止線以及復雜部材的加工控制線，還有舾裝設計要求追加的補強以及電路、管路開孔等。以上各工作完成后，將在該模塊中以分段為單位進行分割，即將所有部材進行分離、抽取，形成制造加工的生產信息。分割及部材完整性檢索完成后，就可以進行以下工作。

圖3 分段大組立體裝配示意

1)重量、重心以及涂裝面積的數據計算，為分段的起吊、運輸和加工等提供依據；

2)生成材料清單，提供完整的裝配零件部材表(套料完成后)；

3)分割成的條材通過應用程序接口，打印成條材寸法圖；

4)分割成板材數據送入板材數據庫，為板材套料工作提供基礎。

1.6 套料模塊

利用該模塊對板材數據庫中的板材進行套料工作，TRIBON系統提供了自動套料功能，但有時并不能最好的利用原材料，鋼材的浪費現象還是比較嚴重，這就需要在該模塊中手工調整套料畫面，即切割圖，以達到最優化的使用原材料，降低生產成本的目的。套料完成后為組立裝配圖中的部材表提供了依據，在此基礎上再在裝配計劃模塊中完成組立裝配圖；組立裝配圖完成后，再進一步完善套料畫面，比如依據組立裝配圖在套料畫面上追加各部材名稱，以及部材方向、裝配定位線等的追加檢查。

上述分段的一塊素材套料見圖4。

圖4 套料示意

套料數據分三部分使用，一部分使用平板繪圖儀繪制1/10的切割圖以供查對，另一部分通過廠區布設的光纜主干網傳送到制造部的等離子數控切割機準備切割及自動劃線處理。第三部分則可供材料采購使用，生成鋼材采購單。

2 結束語

船體生產設計作業量較大，作業工時在整個船舶設計中所占的比例最高，而TRIBON系統的全面應用，使船體生產設計的內部工作流程發生了很大的變化，改變了傳統的設計觀念，使船體生產設計與制造加工以及詳細設計緊密聯系，減少了重復工作，避免了不少設計錯誤，可縮短船體生產設計周期。由于TRIBON系統的船體建模能夠真實、直觀地反映實際的船體結構，因此提供的生

產圖紙和加工數據比較精確，差錯率低，而且在TRIBON系統中模擬裝配造船，可優化制造的加工工藝，減少制造的勞動強度，降低制造返工、修改作業量，節約船廠的建造成本。

如果在船舶設計過程中將詳細設計與生產設計有機地結合起來，即在詳細設計階段就應用TRIBON系統，可進一步減少重復工作量，縮短設計周期。TRIBON系統提供了很好的二次開發接口，在設計過程中合理地加強二次開發，能很好地提高設計效率。

[1] 朱安慶.基于數字化造船的生產設計體系構建[J].船海工程,2009，38(6):29-31.

[2] 王 棟，榮煥宗.數字化船型設計方法[J].船舶工程,2008，30(2):13-15.

[3] 周彩芳，于開超.淺談船體完整性建模[J].船舶設計通訊,2009，120(1):58-61.

[4] 孫 良，褚朱宏.TRIBON M3裝配計劃的應用及開發[J].江蘇船舶,2009，28(3):39-41.