基于AVEVA MARINE軟件創(chuàng)新吊裝設(shè)計應(yīng)用研究

王鴻昊

（大連中遠海運重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

AVEVA MARINE是英國AVEVA公司的系列軟件產(chǎn)品之一，是用于設(shè)計、建造船舶和海工項目的集成軟件。該軟件采用了以項目對象為中心的技術(shù)，提供了由一系列解決方案、加載項以及單機版應(yīng)用程序所構(gòu)成的產(chǎn)品組合，并貫穿造船業(yè)務(wù)過程中的每個環(huán)節(jié)。AVEVA公司在2007年將Tribon的船體和海工行業(yè)廣泛采用的 PDMS進行了系統(tǒng)的整合，推出了新一代的造船及海工設(shè)計系統(tǒng)AVEVA MARINE。該系統(tǒng)涵蓋了造船領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)，通過結(jié)合企業(yè)工程、設(shè)計、通信以及可視化等技術(shù)，使用單一項目模型，實現(xiàn)船體、船舾、工程以及設(shè)計的跨專業(yè)功能集成，進而為船舶企業(yè)提供一體化的解決方案[1]。

殼舾涂一體化是AVEVA MARINE可控的一項系統(tǒng)工程，必須由各專業(yè)的工作人員根據(jù)各自的技術(shù)性能和要求，協(xié)調(diào)、綜合平衡、聯(lián)合設(shè)計出滿足各自特性且盡可能滿足各專業(yè)共性的方案。因此，在設(shè)計之前各專業(yè)的人員需互相溝通，并將預(yù)先協(xié)調(diào)好的內(nèi)容納入以后的設(shè)計思想中。AVEVA MARINE現(xiàn)代化船舶設(shè)計理念推動了船舶的殼舾涂一體化發(fā)展，其功能越來越強大，所涉及船舶的專業(yè)面也越來越廣，從船體設(shè)計到舾裝設(shè)計、管系設(shè)計，再到電氣涉及、內(nèi)裝設(shè)計，幾乎涵蓋了所有的設(shè)計專業(yè)知識。由于工法吊裝設(shè)計專業(yè)在設(shè)計時受限變量多、設(shè)計經(jīng)驗要求高等因素的影響，該設(shè)計軟件對工法的支持不夠，從而造成工法吊裝設(shè)計還停留在10年前的CAD設(shè)計階段，逐漸無法滿足現(xiàn)代化造船業(yè)的新需求[2]。

綜合上述原因考慮，本文提出了一種基于AVEVA MARINE軟件吊裝創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用研究，在工法吊裝設(shè)計時主要借鑒舾裝設(shè)計方法，再由船體設(shè)計方式出圖，形成一套新的設(shè)計思路和流程，對于提高分段完整率、提高造船建造速度，降低二次施工等方面具有重要意義。

1 編寫建立吊耳模型庫

由于AVEVA設(shè)計軟件中沒有專門基于工法設(shè)計的模塊，因此我們基于AVEVA Outfitting設(shè)計模塊間接設(shè)計出所有工法吊耳各類型號的1：1模型見圖1。

圖1 工法吊耳各類型號1∶1模型

圖1中的A型吊耳包含A50、A60、A70、A80、A100吊耳模型，然而在實際吊裝方案中，全部吊耳還包括C型、D型、T型、N型共計5大類吊耳。每類吊耳根據(jù)不同噸位又可分為10 t～100 t型號不等的小型號。在設(shè)計初期，我們把全部5大類，共計36種吊耳全部建入模型中，對每個吊耳進行逐一提取信息數(shù)據(jù)，通過DB Listing生成TXT模型數(shù)據(jù)，形成TXT吊耳模型庫數(shù)據(jù)（見圖2），后續(xù)在不同分段設(shè)計中，可直接使用吊耳TXT調(diào)入模型進行模型設(shè)計。

圖2 吊耳TXT模型數(shù)據(jù)庫

2 建立分段吊裝模型

吊耳模型建模全部入庫后，就可以實現(xiàn)吊耳的建模設(shè)計出圖（直接取消了原始的CAD手動制圖流程）。工法吊耳模型設(shè)計與舾裝管系設(shè)計存在較多相似之處，例如空間布置、結(jié)構(gòu)干涉及模型動態(tài)設(shè)計等。因此，在AVEVA Outfitting三維模型設(shè)計過程中，基于嚴格的層次和樹狀結(jié)構(gòu)搭建簡單且具有邏輯性的工法數(shù)據(jù)模型 TREE，TREE下每個分支可進行單獨分段建模，以分段號為單位獨自形成ZONE區(qū)域，寫入相應(yīng)的命名代碼。以ZONE-BLOCK-242（見圖3）為例，在區(qū)域中將所需全部吊耳TXT文件庫導(dǎo)入BLOCK-242區(qū)域中，并將每個吊耳放置在吊裝需求定點位置，對于選取吊耳模型數(shù)量、大小、以及位置的問題，需要提前綜合考慮分段吊裝的重量、使用設(shè)備、吊裝方式等，并將信息錄入每個ZONE下的吊耳信息屬性中。對于有吊裝加強的位置則利用 AVEVA Outfitting Beam & Columns設(shè)計板材型材模型，連接至加強吊耳，并完成各個分段吊耳及加強模型的設(shè)計，如圖4所示。

圖3 ZONE區(qū)域命名代碼

圖4 吊耳及加強模型

3 吊裝模擬及干涉檢查

分段吊裝模型建入后，關(guān)鍵要進行模型干涉，避免其與其他專業(yè)設(shè)備有碰撞或存在吊點周圍空間障礙，從而影響吊裝。這個是以往CAD設(shè)計吊裝圖紙無法實現(xiàn)的，也是保證殼舾涂一體化、降低返工率的最重要的設(shè)計環(huán)節(jié)。在已經(jīng)有模型的基礎(chǔ)上，通過對單點吊點吊耳周圍以1 000 mm為半徑區(qū)域進行全部模型介入，引出此范圍所有零件設(shè)備，并對其進行全面干涉檢查，如圖5所示。

圖5 吊耳周圍1 000 mm區(qū)域內(nèi)干涉模型

此狀態(tài)下舾裝、管系、輪機在范圍內(nèi)的設(shè)備都會體現(xiàn)出來，對于每個與吊裝干涉的部件均需要根據(jù)其信息判斷該零件是否存在“必然干涉”。因為每個零件都有相應(yīng)的安裝階段即安裝時間點，空間相碰的2個零件有可能在時間上存在不同，這就說明不能通過簡單視覺觀察來判斷是否存在干涉。若吊耳周圍每個零件在空間和時間上都存在交叉，即為“必然干涉”，進而能夠最合理、準確地選擇吊點最終位置。

此外，通過吊鎖具建模可以模擬出吊裝的實際狀態(tài)，直觀反映出吊裝時空間干涉的情況，可以最直接有效地指導(dǎo)現(xiàn)場吊裝作業(yè)人員進行施工，避免在吊裝施工過程中吊索具在空間上與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的碰撞，從而大幅提高吊裝作業(yè)的安全性。例如，在113K原油輪橫艙壁的吊裝設(shè)計中，通過模擬吊裝，將吊繩從二層平臺建模，拉出至一層平臺連接吊車鉤頭，精確判斷了吊繩的角度空間，以及在吊裝翻身過程中可能出現(xiàn)的與平臺扶梯發(fā)生碰撞的干涉情況（見圖6），使得分段的完整性和安全性得到保障。

圖6 吊鎖具建模模擬吊裝

4 吊裝設(shè)計出圖

通過完成吊裝模型建模、模型干涉檢查、吊裝模擬等流程，現(xiàn)已完成吊裝設(shè)計在AVEVA Outfitting設(shè)計中的主要工作，吊點選取和吊裝的思路基本確定[3]。最后，通過AVEVA MARIN DRAFTING將三維模型和平面設(shè)計進行轉(zhuǎn)換，分段提取X、Y、Z這3個方向來反映吊點的形式和位置，并對每個吊點進行信息標注，最終形成平面圖紙并用于現(xiàn)場施工。

5 結(jié)束語

造船技術(shù)的發(fā)展和日新月異的創(chuàng)造力與技術(shù)革新突破息息相關(guān)，它推動著現(xiàn)代造船業(yè)向“殼舾涂一體化總裝造船”的進程加速轉(zhuǎn)變。“殼舾涂一體化”要求分段制作階段將該部件的鐵舾件、管舾件、電氣焊件盡可能地全部安裝上去，避免重復(fù)設(shè)計安裝。同時，若發(fā)生碰撞導(dǎo)致返工，則要求從設(shè)計、采購、生產(chǎn)計劃與控制等方面圍繞中間產(chǎn)品進行協(xié)調(diào)與配合。

AVEVA MARINE工法吊裝建模設(shè)計的創(chuàng)新應(yīng)用，突破了原有CAD出圖方式無法與其他專業(yè)形成聯(lián)系的瓶頸，將船體、工法、舾裝、管系等各個專業(yè)全部融入到AVEVA MARINE中，實現(xiàn)全船實景的真實建模。而后通過使用單一項目模型，對船體、船舾、工程以及設(shè)計進行跨專業(yè)的功能集成，為船舶企業(yè)提供一體化解決方案。目前，該設(shè)計方法已在大連中遠海運重工有限公司113K原油輪和62K普通干貨船的設(shè)計中得到全面應(yīng)用。該設(shè)計方案使得船舶的分段完整率得到顯著提高，吊裝影響因素明顯減少，吊裝造成的回裝、返修部件量幾乎為0，大大提高了造船的效率、質(zhì)量和安全水平。