船体生产设计中TRIBON系统的应用

(南通中远川崎船舶工程有限公司，江苏 南通 226005)

船体生产设计是介于详细设计与制造加工之间的工艺设计和管理的过程[1]，主要工作为船体相关的型线光顺、结构建模、大小组装配指示、零件图制作、钢材订购、造船工事相关图面和计量等，其中绝大部分工作都在TRIBON系统中完成。

船体生产设计主要围绕TRIBON系统的以下几个模块展开作业：

船体标准初始化模块(Initiate Hull Standards);

曲面建模模块(Curved Hull Modeling);

平面建模模块(Planar Hull Modeling);

装配计划模块(Assembly Planning);

生产模型模块(Hull Production Modeling);

套料模块(Plate Nesting)。

1 TRIBON系统各模块的应用

1.1 船体标准初始化模块

系统初始化是TRIBON系统应用中很重要的一个环节，是其它各模块应用的前提，通过该模块对其它传统模块正常运行所需要的参数及文件进行设置，建立起船体生产设计所需要的TRIBON系统船体标准。主要包括船型参数、肋位号和肋距等船体三维坐标设置；分段划分、分段名称设置；型材规格、端部形式和连接形式参数设置；贯穿孔和补板参数设置；焊接形式、坡口形式参数设置；肘板类型规格参数设置；板厚材质参数设置；零件编码参数设置；套料参数设置等。

1.2 曲面建模模块

在船体结构建模之前，必须生成船体型线曲面文件，即建立起船体外壳模型[2]。TRIBON系统提供了型线生成系统NAPA系统的接口程序，船体生产设计人员根据详细设计提供的型线图在NAPA系统中进行型线的光顺检查并开始外板的曲面建模工作，以及外板板缝线的建立、外板龙筋模型的建立。以上曲面建模为平面建模建立了基础，比如为平面建模板架的边界定义、外板相邻切口、外板板缝的过焊孔和外板龙筋的贯穿孔等提供了依据。

1.3 平面建模模块

平面建模是整个生产设计中最重要的一环，工作量也比较大，它是将二维图面信息转化成三维电子模型的过程，既通常所说的设计模型[3]。

1.3.1 平面建模的准备

平面建模可以多人同时展开，首先根据分段分割图确定分段输入顺序，以及分段间的拓扑关系，一般为由下而上，从内到外。其次各设计人员确定好所要输入的分段名称、分段范围，同时根据制造部发行的组立要领、搭载方案了解该分段的加工工艺，并结合详细设计图纸确定该分段的小组、中组、大组的范围。

1.3.2 平面建模的过程

分段由一系列的板架构成，好的建模顺序可以在很大程度上提高建模的速度和质量。首先建立该分段的大组板，然后是大的连续的强构件，最后是间断的散装件。平面建模各板架的建立有多种方法，在此过程中要充分考虑该分段要易于拷贝以及易于修改，比如建立板架时尽量参照周围的板架定义边界，焊缝、部材、开孔等的定位尽量以当前板架的边界定位等，这样各要素间形成了参照的拓扑关系，当被参照的内容修改后，参照的要素会相应修改，这样既减少了修改的工作量又减少了差错。平面建模不仅输入详细设计图面上的所有船体构件要素，同时要根据组立要领、搭载方案、生产信息图输入该分段的生产信息，比如坡口、焊缝的焊接信息，板材加工的收缩量、补偿量等。所有这些信息在TRIBON系统内全部设计完成后，将该分段各图面打印让检图人员检查，设计人员再进行修改。图1所示为平面建模中的一个分段的三维模型。

图1 分段三维模型

1.3.3 平面模型的发布

1)向舾装设计各科发布，通知舾装设计可以在该三维模型中进行装置设计，该模型可以在仅完成详细结构设计图面而未加入生产信息的情况下发布。

2)向船体生产设计的下道工序发布，平面建模在检查、修改完成后打印图面，作成正式的RELEASE图，为下道工序提供作业依据。

1.4 装配计划模块

装配计划模块需要细致考虑分段加工方法，结合制造部发行的组立要领、生产信息图确定小组、中组、大组的划分，然后在TRIBON系统中进行模拟装配，使各零件都具有装配代码[4]。

1.4.1 WOP装配指示

在模型发行的RELEASE图的基础上，参考组立要领、生产信息图、各车间的限制条件，决定：①大组装配部材与大组组立顺序；②小组装配部材与小组名称；③外板及装配在外板上的龙筋名称，从而建立起该分段的装配树型图，并在RELEASE图上指示各部材的装配顺序以及一些注意事项。

1.4.2 WOP输入

根据WOP指示图，在Assembly Planning窗口中创建TREE图，按照装配顺序依次将作业分段的所有装配名称输入完成，TREE图创建好后将部材收集到对应的小组中，使所有的部材形成一个完整的装配链。在输入结束后，要分别检查各最终小组和大组的重量是否符合各车间的限制条件。图2所示为上述分段的部分TREE图。

该模块提供了强大的出图和计算功能，可以出大、小组立装配图，通过立体图和平面图，配以零件部材表，全面直观的反映装配作业信息。当然，该作业要等生产模型中分割作业以及套料作业完成以后再在该模块里生成，上述分段的大组立体装配见图3。

1.5 生产模型模块

生产模型是在设计模型的基础上，对所有部材的编号进行添加并检索，参考生产信息图追加BL、WL、MK等基准线，追加部材的装配截止线以及复杂部材的加工控制线，还有舾装设计要求追加的补强以及电路、管路开孔等。以上各工作完成后，将在该模块中以分段为单位进行分割，即将所有部材进行分离、抽取，形成制造加工的生产信息。分割及部材完整性检索完成后，就可以进行以下工作。

图3 分段大组立体装配示意

1)重量、重心以及涂装面积的数据计算，为分段的起吊、运输和加工等提供依据；

2)生成材料清单，提供完整的装配零件部材表(套料完成后)；

3)分割成的条材通过应用程序接口，打印成条材寸法图；

4)分割成板材数据送入板材数据库，为板材套料工作提供基础。

1.6 套料模块

利用该模块对板材数据库中的板材进行套料工作，TRIBON系统提供了自动套料功能，但有时并不能最好的利用原材料，钢材的浪费现象还是比较严重，这就需要在该模块中手工调整套料画面，即切割图，以达到最优化的使用原材料，降低生产成本的目的。套料完成后为组立装配图中的部材表提供了依据，在此基础上再在装配计划模块中完成组立装配图；组立装配图完成后，再进一步完善套料画面，比如依据组立装配图在套料画面上追加各部材名称，以及部材方向、装配定位线等的追加检查。

上述分段的一块素材套料见图4。

图4 套料示意

套料数据分三部分使用，一部分使用平板绘图仪绘制1/10的切割图以供查对，另一部分通过厂区布设的光缆主干网传送到制造部的等离子数控切割机准备切割及自动划线处理。第三部分则可供材料采购使用，生成钢材采购单。

2 结束语

船体生产设计作业量较大，作业工时在整个船舶设计中所占的比例最高，而TRIBON系统的全面应用，使船体生产设计的内部工作流程发生了很大的变化，改变了传统的设计观念，使船体生产设计与制造加工以及详细设计紧密联系，减少了重复工作，避免了不少设计错误，可缩短船体生产设计周期。由于TRIBON系统的船体建模能够真实、直观地反映实际的船体结构，因此提供的生

产图纸和加工数据比较精确，差错率低，而且在TRIBON系统中模拟装配造船，可优化制造的加工工艺，减少制造的劳动强度，降低制造返工、修改作业量，节约船厂的建造成本。

如果在船舶设计过程中将详细设计与生产设计有机地结合起来，即在详细设计阶段就应用TRIBON系统，可进一步减少重复工作量，缩短设计周期。TRIBON系统提供了很好的二次开发接口，在设计过程中合理地加强二次开发，能很好地提高设计效率。

[1] 朱安庆.基于数字化造船的生产设计体系构建[J].船海工程,2009，38(6):29-31.

[2] 王 栋，荣焕宗.数字化船型设计方法[J].船舶工程,2008，30(2):13-15.

[3] 周彩芳，于开超.浅谈船体完整性建模[J].船舶设计通讯,2009，120(1):58-61.

[4] 孙 良，褚朱宏.TRIBON M3装配计划的应用及开发[J].江苏船舶,2009，28(3):39-41.