TRIBONM3裝配計劃模塊的焊接計算二次開發

孫 良,鄭燦平

(江蘇新時代造船有限公司，江蘇 靖江 214500)

TRIBONM3裝配計劃模塊的焊接計算二次開發

孫 良,鄭燦平

(江蘇新時代造船有限公司，江蘇 靖江 214500)

針對船舶焊接建造技術精細化管理的要求，圍繞現代造船模式生產實際狀況，通過焊接信息定義、TRIBON M3裝配計劃和焊接程序二次開發及應用，實現一整套焊接智能設計技術系統。研究各類船型焊接工藝標準及規范，總結相對應的焊接規格表，建立設計編碼標準和坡口標準以及標準焊接數據庫；應用TRIBON M3裝配計劃模塊，模擬分析船體分段的裝配操作流程，設置合理、先進的零件流向編碼體系；通過與TRIBON軟件的二次開發接口，開發三維可視化焊接信息管理系統，提取三維幾何模型相關信息，按照分段實際焊接制造過程，應用并統計出精確的焊縫長度、焊材消耗和焊接工時，生成焊接派工單等相關統計報表。

TRIBON M3;裝配計劃模塊;焊接計算;設計編碼；焊接長度

0 引言

TRIBON M3作為船舶生產設計的平臺，近年來已被國內外船廠和設計單位廣泛應用。其中M3船體裝配計劃模塊能很好地模擬船體分段裝配序列，分析分段裝配操作流程，但對實現焊接智能設計技術和焊接物量智能統計技術還存在差距。

本文從建造實際產品出發，通過程序二次開發，根據船廠焊接工藝標準和規范、焊接規格表等為數據源，研究針對不同的焊接階段，精確統計焊接工時、物量等基礎數據，滿足計劃、生產準備、成本預算等需求，達到高效建造船舶，縮短建造周期，減少焊材消耗，合理均衡焊接工時的目的。

1 焊接基本信息的定義

要完成船舶焊接工藝設計與管理系統的開發，必須建立在TRIBON系統標準化定義基礎上，才能智能完成焊接工藝基礎數據和焊接物量等信息的抽取。通過近幾年各類船型焊接工藝標準及規范的研究，總結出對應不同結構件的焊接規格表，在利用TRIBON M3進行生產設計建模過程中，固化設計編碼命名標準，使焊接工藝基礎數據得到統一的數據庫表達形式，為焊接工藝智能設計和精細化管理提供基礎數據。設計編碼命名標準見表1。

表1 設計編碼命名標準

(1)編制1套《坡口代碼定義標準》。在TRIBON三維設計建模過程中，對焊縫分別定義坡口代碼和坡口文本，為下階段焊接材料的選用及焊接工時的定義做準備。坡口標準包含了對接焊、角焊接百余種坡口形式，每種坡口形式都有坡口角度和間隙定義，以數字代碼的形式表示。例如：坡口代碼“220”表示二氧化碳氣體保護焊對接坡口，根部間隙為“0”，坡口角度為“20°”，其中任何一個參數變化，將重新定義坡口代碼[1]。

(2)建立《焊材數據庫》。根據焊材實際使用情況，統計出分段各個作業流程階段，不同的焊接形式所選用焊材及輔材的范圍。

(3)統計標準焊接工時。焊接工時基礎數據的統計，直接影響到焊接成本的計算和焊接工作計劃的安排。精確統計出不同焊材牌號的焊絲，在分段焊縫不同位置、狀態下所消耗的標準焊接工時，為全面開發焊接統計程序奠定基礎。

2 M3裝配計劃模塊的流程分析

通過TRIBON M3船體裝配計劃模塊，對分段結構模型進行模擬裝配，設置合理、先進的零件流向編碼體系，達到設計施工要求。設計模塊時，應充分考慮裝配計劃模塊中分段建造方案，利用裝配計劃完成分段零件拼板、流水線、小組立、中組立、大組立、總段組以及船臺的裝配。通過樹狀結構圖顯示裝配順序，并對結構樹中的各組立定義正確的裝配流向代碼，如圖1所示。圖1中， P代表總組，G代表大組立，H代表大中組立，M代表中組立，C、S和T代表小組立。

3 焊接程序二次開發及應用

運用TRIBON系統的基礎數據，通過TRIBON系統后處理二次開發，研究焊接工藝智能設計方法與流程、焊接物量和工時的智能統計技術，實現焊接工藝智能設計與管理。

3.1提取分段三維幾何模型信息

通過與TRIBON軟件的二次開發接口，按分段提取三維幾何模型信息，以及分段零件的焊接坡口及文本等相關信息。另外，從TRIBON M3裝配計劃模塊中，抽取分段裝配結構樹及其對應的組立流向屬性等，如圖2所示。

圖1 裝配樹型目錄及組立屬性

圖2 分段模型及相關信息抽取

3.2焊縫可視化設計

開發的焊接信息管理系統支持多種方式編輯、統計焊縫長度數據，準確率95%以上，節約焊接物資10%以上，有利于精確統計焊材消耗量。

在該管理系統中，三維可視化定義分段制作焊接的計算基面，分段內部小組立是由系統自動定義基面，分段內部所有組立可同時展開，運用基面設置菜單瀏覽所有組立，并檢查是否準確。

同時根據分段的實際焊接工藝要求，在系統中智能提取焊接工藝信息，三維可視化計算分段焊接信息。結合三維模型與焊縫的關系，對于生成的可視化焊縫，可以完成對焊縫信息查詢，提取每條焊縫的詳細信息：節點、焊縫名、零件、板厚、材質、焊接長度、坡口形式、焊接類型等，如圖3所示，并進行相關焊接信息的確認與修改工作，確保焊縫信息的準確無誤。

圖3 抽取、編輯焊縫信息

3.3焊接信息的統計

焊接信息的統計，主要以船體三維幾何模型及組立樹為背景，焊縫三維模型為載體，通過解析焊接規格表、焊材數據庫等焊接工藝信息，分類抽取焊接管理系統中相關信息，實現焊縫的智能設計和數據輸出。

3.3.1焊縫長度信息

對于統計的焊縫長度信息，分為角焊縫和對接縫2大類。以分段為導向進行統計，統計出不同裝配階段相對應的各種焊接方法、坡口形式、焊接類型、焊接位置所對應的焊接長度，并進行分類匯總。

3.3.2焊接耗材和工時信息

焊接耗材和工時信息主要研究焊絲、焊劑、襯墊、CO2氣體用量以及焊接工時的消耗。以分段為單元，按結構裝配階段進行物量統計；同時也可按任意選擇對象，如部件、組件、分段、總段、整船結構等物量的統計。

未來的發展目標，以計劃為導向進行統計。在裝配結構樹中，給每個節點賦予計劃信息，包括計劃開始焊接時間、計劃結束焊接時間、實際開始焊接時間、實際結束焊接時間等，真正實現設計、生產與管理的一體化。

3.3.3焊接派工單生成

要真正實現船舶建造的高效焊接、縮短造船周期，必須對每個結構裝配組立實現焊接派工單的生成，并與生產計劃任務包緊密結合。它包含著船體結構組立裝配的所有信息，與相對應的組立圖相結合，便于指導現場管理。

4 結語

本文以船體分段裝配焊接為研究對象，分析在TRIBON系統中進行船體分段的建模、裝配操作過程，開發了符合現代造船模式的焊接信息管理系統。通過實船測試，完成了焊縫的智能設計，準確率超過95%，為成本控制、焊接材料的發放及訂貨提供了科學依據，同時為實現數字造船、信息化造船提供了有力保障。

[1]王淑梅,王新奇.Tribon M3 焊接計劃應用與開發[J].船舶工程，2008，30(5)：76-78.

2014-05-14

孫良(1970-)，男，工程師，主要從事船舶設計工作；鄭燦平(1976-)，男，工程師，主要從事船體生產設計工作。

U662.9

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