基于现代造船模式的船体零件管理系统初探

牟庆峰， 唐清龙， 郑文涛

(上海外高桥造船有限公司， 上海 200137)

基于现代造船模式的船体零件管理系统初探

牟庆峰， 唐清龙， 郑文涛

(上海外高桥造船有限公司， 上海 200137)

随着现代造船模式和数字化造船地深入推进，船体设计信息化的要求不断提高，多品种、小批量订单格局日益明显，船体零件管理的难度也越来越大。本文主要讲述了基于现代造船模式，对船体零件在三维模型和切割图中的信息进行管理，保证两者一致性，使设计与建造流程更加合理与精准，促进企业建造水平的提升。

现代造船模式 船体零件 管理

1 前言

我国从20世纪80年代起就开展了建立现代造船模式的工作，经过30多年的持续推进，“转模”工作已取得了阶段性成果，并且向建立现代造船模式更高阶段的目标推进和扩展。造船骨干企业造船总装化程度显著提高，生产组织管理体制得到明显改善，精细化管理手段和信息管理技术得到普遍应用，造船总量和生产效率取得较大提升，建立现代造船模式对促进造船企业提高造船能力和技术水平，增强产业国际竞争力的作用是显而易见的[1]。

然而，从总体上说，目前我国造船企业建立现代造船模式的进展还不够快，一些制约造船企业发展的深层次问题还没有得到根本解决。从建立现代造船模式的管理和技术层面来看，船舶生产设计是现代造船理念的基础和载体，是造船信息集成的源头，其信息化程度直接影响到现代造船模式的推进[2]。而未来以柔性、敏捷为特征的更高阶段的现代造船模式的建立，也将更加依赖于船舶生产设计与生产管理信息化的完善。

2 船体生产设计现状分析

2.1 设计流程

国内船体生产设计普遍采用Tribon系统进行建模、套料等设计相关工作，Tribon系统是由AVEVA公司设计开发的一套用于船舶辅助设计与建造的计算机软件集成系统，其特点在于用计算机建立船舶的生产信息数据库，即一个三维实船数字模型，它所完成的不仅是绘制生产用的图纸，更重要的是能进行各种信息数据的计算、管理和统计，而这些生产信息能直接被提取出来用于制造，完成设计与建造的统一。

基于Tribon系统的船体生产设计流程：(1) 建立三维数字模型，给模型添加建造信息；(2)三维模型分离成单个板材和型材零件，分别进行切割图出图；(3) 同时利用三维模型进行分段装配图及其他各类图纸设计，如图1所示。

图1 船体生产设计流程

2.2 存在问题

Tribon系统中，三维模型如果有改动，需要在模型修改后零件分离，再分别进行板材和型材切割图零件更新，确保模型和切割图的一致性。但鉴于系统本身的局限性，在模型零件修改后，Tribon系统本身未提供修改清单，模型修改人员需手工统计修改信息，然后再由切割图出图人员根据修改清单进行切割程序更新。此方法除耗费大量人力和时间外，还存在两大弊端：

(1) 零件修改较多时，难以保证人工统计信息的准确性和完整性；

(2) 切割程序修改人员根据修改清单修改切割版图时，可能会存在修改错漏情况。

靠人工进行一致性检查，一般的做法是花时间检查一下大零件保证其正确，如果每个零件全部查一遍，每个分段平均近千个零件，每条船平均200多个分段，数十万个零件根本没法实现。如果有设计人员中途把设计任务转给其他人做，却没能把具体的修改信息列出来，后续接手人员继续开展工作的难度较大。以大型集装箱船项目为例，纵骨和加强材大部分是型材零件，型材长度、规格、开孔等修改后，存在型材切割图更新不到位的情况，缺少一种行之有效的检查和管理工具。

面对以上问题，船体结构设计根据实际情况，在船体零件管理方面做了大量的研究，以便进一步完善精益设计体系。

3 船体零件属性分析

船体就是以整条船的金属结构为主体的骨架，这些结构由超过十万数量的零件装配而成。船体生产设计是围绕零件进行的，零件管理是设计的关键。一个零件的属性既包括自身的结构属性，也包括符合本厂工况流程的建造属性。

3.1 零件的结构属性

船体零件的结构属性包括零件的数量、尺寸、板厚、材质、划线、开孔、坡口等，如果细分，重量、种类、面积等也是零件属性的范畴，由于其它属性可以替代或管理中不需要考虑，本文暂不讨论。表1为船体设计常用的零件表，图2为船体零件切割版图。

表1 船体零件表 单位：mm

图2 船体零件版图

数量是零件重要的属性，数量不足直接导致船体结构装配无法完成，数量多于实际需要则造成材料的浪费，增加了建造成本；尺寸指零件的外形大小；板厚指零件的厚度；材质是根据强度需求而规定的钢板类型；划线指零件构架面的定位线，以此为依据进行构件装配，有的划线又具有工艺特征，如供弯曲加工参考的加工线、用于结构对齐的对合线等；开孔既指结构本身的人孔、减轻孔、流水孔、透气孔，也包括工艺开孔，如有供建造时使用的临时工艺孔、焊接需要的过焊孔、用于密性试验的密性开孔和吊装使用的吊装开孔等；坡口兼有结构和工艺的双重属性，因为它是根据装配与焊接工艺的需要而开设的，但同时也影响了零件本身的形状和尺寸。

3.2 零件的建造属性

船体零件的建造属性是在零件编码中体现的，它由工程号、分段号、组立代码、组立名、零件种类、零件号和加工代码组成，其编码形式如图3所示[3]。

图3 船体零件编码形式

其中，工程号是船号的四位数字，表达一般省略。分段号由区域代码、位置代码和顺序代码组成的三位数字，例如:102、261、810。组立类型由组立特性代码和分类代码组合表示，例如:S2G2、C2A5、P5H8。组立名由结构代码、位置号和分区码组成，位数2～7位，例如：TT1A、BK45B、FR2055A。

零件种类则根据零件所在的位置和结构的不同来区分，见表2。

零件号是通常所说的位置号，是根据零件种类的不同、按顺序编排的。如果本零件切割完成后需要加工，则还要根据不同的加工设备赋予相应的加工代码。

零件建造属性改变的原因有很多方面，如装配改变导致的组立名改变、流向改变引起的组立类型变化、零件结构属性改变造成的零件号增加等，这些信息如果没有更新到位，将会给现场零件管理的物流分道和装配带来很多麻烦。

表2 零件种类代码

4 新一代的船体零件管理系统

船体零件管理系统，重点是准确获取船体零件(包括板材与型材)在模型及切割图中的信息，并对其进行一系列管理操作。

4.1 总体思路

在Tribon系统船体模块中，板材模型修改后，进行零件分离，如果零件属性(包括形状、尺寸、开孔、坡口、划线等)发生变化，其数据库时间会自动更新为当前时间。因此，设计人员对比零件数据库和切割图保存的时间，可判定切割指令有没有及时更新。

型材方面，每次零件分离完成，都会生成相应的GEN文件，可以从中抽取型材零件的全部信息，包括规格、长度、端头型式、坡口等，分别抽取最新模型数据和备份GEN数据进行对比，把更新过的型材零件罗列出来，涉及修改的型材需要启动Tribon系统，自动绘制零件草图。

一次数据抽取后，所有零件数据都保存到数据库中，可以进行检查、对比、查询等操作。

4.2 技术方案

零件管理系统需要实现的功能有：

(1) 为保证模型零件最新，需要外部启动Tibon系统进行板材和型材零件更新；

(2) 对于两个或多个分段切割图混套的情况，需要分别抽取数据进行合并；

(3) 筛选过滤不需要的切割版图；

(4) 分别抽取板材和型材零件数据；

(5) 绘制修改涉及的型材草图，进行流转；

(6) 建立数据库，保存抽取的零件数据，并输出对比清单。

其中，板材零件管理项目有：

(1) 检查对比：最新模型库里没有而切割版图中有的零件提示“删除”；最新模型库里有而切割版图中没有的提示“增加”；在切割版图中套了两遍或多遍的零件提示“重套”；零件大小变化后，没有进行模拟切割Verify的提示“尺寸变化”等，如上所述，进行零件各项要素的对比。

(2) 零件查询：能根据“内部名”、“外部名”和“版图名”进行零件查询 。对于很多找不到所在版图的零件能通过输入文件实现批量查找。

(3) 输出清单：分别针对套料和建模人员，制定个性化的输出Excel对比清单符合各自的需求。

型材零件管理项目有：

(1) 检查对比：同“板材零件管理项目”，提示包含外部名、规格、材质、长度、端切、坡口、开孔等因素变化；

(2) 生成型材草图：抽取数据完成、生成对比清单后，系统会自动绘制修改所涉及的型材草图，并把图名列在下面的提示栏中，供设计人员参考打印；

(3) 输出清单：当前分段包含型材的信息，以Excel文件输出。

4.3 零件管理示例

选取VLCC油船的一个机舱分段144/54进行板材零件的零件信息抽取。先抽取本分段的切割版图，从中抽取零件信息，如图4所示。

图4 切割版图列表

然后，软件自动从Tribon系统中抽取本分段三维模型零件信息，通过对比，可得到一个列表，如图5所示。其中，切割版图和模型中的零件信息存在差异，就会在备注中提示，备注为空的为完全一致。

5 结语

船体零件管理的思路集成到软件系统并推广后，主要将在以下两个方面发挥作用：

(1) 提高设计质量，减少因设计工具不完善导致的现场修改、返工等情况，节省人力、材料成本等；

(2) 提高设计效率，让船体设计人员得到任意分段零件与切割程序的匹配情况，并根据系统输出的结果进行修改工作，避免重复、大量的人工操作。

如果对船体板材和型材零件实施了有效地管理，将使每年数十条船和数百万零件的管理难题得到根本性的解决，并对降低改单率、减少材料废返起到巨大的促进作用，也会有效推动船体设计环节降本增效的有效开展。这将带来设计质量以及现场建造效率的双提升，也为现代造船模式和数字化造船的深入推进提供了重要技术保障。据了解，目前国内外还未发现有类似功用的软件。

图5 零件信息对比列表

[1] 黄永锡.让先进造船生产设计引领加快建立现代造船模式的步伐激情起航[M].上海:上海交通大学出版社,2009.

[2] 李堃.现代造船工程[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2008.

[3] 上海外高桥造船有限公司.Q/SWS 50-011-2013 船体零件编码管理规定[S].2013.

A Preliminary Study on the Hull Parts Management System Based on Modern Shipbuilding Mode

MOU Qing-feng， TANG Qing-long， ZHENG Wen-tao

(Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200137, China)

With the in-depth development of modern shipbuilding mode and digital shipbuilding, requirements of hull design informationization continue to increase,and with the increasing trend of multiple species-small batch order pattern,hull parts management becomes more and more difficult.Based on modern shipbuilding mode, this paper mainly tells the information management for hull parts both in 3D model and cutting drawing,which will ensure the consistency, the design and construction process more smoothly and accurately,and encourage enterprises to improve constrution level.

Modern shipbuilding mode Hull parts Management

牟庆峰(1986-)，男，工程师。

U662

A