试论AM系统在船舶管系生产设计中的应用

试论AM系统在船舶管系生产设计中的应用

张宇中

广东中远船务工程有限公司523146

摘要：本文主要依据AM软件为研究工具，探讨研究AM软件在船舶设计中操作快捷性。方便性、高效性等性能。着重从AM软件的三维建模、设备布置功能进行分析研究，并将软件应用到实际船舶设计项目当中。经过实际项目检测的效果，AM的应用对提高船舶设计效率和准确性有重要的意义。船舶管系生产设计是造船生产中的重要内容之一，随着数字化造船技术的快速发展，船舶生产设计已普遍采用三维交互设计。文章通过船舶生产设计的实践，研究了AM系统在船舶管系生产设计中的应用。

关键词：CIMS数据；船舶管系；生产设计；AM系统

前言：

AVEVA公司的三维船舶产品设计系统AM系统，是一个先进的船舶产品设计系统，本文结合南方某造船厂管系设计生产实际发展情况,应用理论,从管系设计CIMS数据流程、管子制作、检验以及托盘配送各业务环节进行分析、研究,在此基础上组织开发实现了管系制造执行系统,实现了船舶管系从设计到生产制作、物流全流程信息化集成管理。为公司下一步发展奠定了基础。众所周知,船厂生产最重要的两条主线,就是船体结构和管系生产,作为船舶门面的船体结构生产,无论是船厂本身、还是船东、船级社验船师都会给与足够的关注,毕竟船体建造是船厂建造体系的基础也是基本,各个厂之间的质量体系差距不会很大,但作为船舶血管的船舶管系生产而言,各个船厂之间的生产、质量水平就会参差不齐了,而真正影响船厂品牌的是船舶营运质量情况,船舶的营运质量情况又主要由“船舶的血管”—船舶管系来保证,也就是说船舶管系质量情况才真实地反映了船厂的品牌情况

一、AM系统在船舶管系生产设计目的

通过系列三维建模出图生产指导书的编制，形成标准化的教育培训及管理的长效机制，使设计人员成长能够形成阶梯人才队伍，标准的设计模式能够贯穿在整个产品设计过程，结合第一次就将工作做好的理念，通过集中、分散授课、实例教学、师徒帮带和考试的方式，建立适应广东中远船务发展战略的技术培训体系和人才队伍建设，全面提高广东中远船务技术管理和设计水平。

1.1基本流程

AM舾装工程建立完毕，管系数据库和规格书建立完毕；船体模型基本建立。按照设备资料在AM软件OUTFITTING模块中点击菜单Design/Equipment建立设备三维模型；按照详设系统原理图在AM软件OUTFITTING模块中点击菜单Design/Pipework建立管系三维模型。在船舶管系三维模型完成，并在满足规范和系统原理图的前提下，与各专业进行协调，并进行区域干涉检查。对干涉部分进行综合考虑、协调和修改。通过检查后，输出船体舾装开孔图。对管子模型按作业阶段进行拆分（组立/先行/总段/船台/单元）。然后以分段或单元进行管支架三维建模。管支架三维建模在AM软件OUTFITTING模块中点击菜单船舶设计/COSCO管支架进行。管支架三维模型完成后，按分段进行干涉检查，直到分段相关专业模型的无干涉后。输出分段管子制作图、管支架制作图、多芯管支架制作图、挡水圈制作图、自制件制作图和管系安装图。

1.2建模基本内容与要求

1）公共库建模可分为设备和部件附件建库，其成果可供其它船型选用。如一些标准件建模等。

2）实船建模是指在AM软件OUTFITTING模块中点击菜单Design下的Equipment、CableTrays、Pipework、Struction和HvacDesigner。以船体模型为背景，根据详细设计图纸，将设备、管路、铁舾件和电缆托架以三维模型的方式，反映到船上具体布置位置的过程。

设备建模在船舶管系管系专业设备建模按照《AM设备建模命名规则作业指导书》执行。设备位置按照详设布置图进行布置，并根据综合模型布置情况进行相应调整。

3）在船舶管系管系建模是根据详细设计系统原理图，运用AM软件，将原理图中的管路、附件和阀件等以三维模型的方式建立在船体模型中，并且对上述管路、附件和阀件添加相关的加工信息和安装信息。

4）管路建模，管路三维建模在AM软件OUTFITTING模块中点击按钮Design/Pipework进入管系建模模块。利用管系设计工具条进行管系三维建模工作。管系设计工具条PipeworkToolbar

弹出‘图3’所示对话框，对管路分支Branch进行重新定义，如在‘SelecBranchSpecification’内选择管路分支Branch的规格书等，其定义的相关信息覆盖管路定义中的信息。点击‘Apply’按钮将返回到‘图2’对话框。点击HeadDetail‘Change’按钮弹出‘图4’所示对话框，对管路分支Branch起始点进行定义；在‘Bore’栏内选择管路分支通径；‘Htube’栏将根据所选通径，自动选用管材规格；‘Connection’栏可以先不选，因为在后期建模或添加附件后，该栏会根据建模或连接情况自动选择；‘Direction’栏可根据管路起始方向填写X、-X、Y、-Y、Z和-Z等。‘PositionwrtWorld’栏可填写管路起始点的三维坐标，或通过点击‘Pick’按钮来选取坐标；完成后点击‘Apply’按钮将返回到‘图2’对话框。点击HeadConnection‘Change’按钮弹出‘图5’所示对话框，对管路分支Branch起始点连接进行定义，点击‘Pick’按钮到模型上选取要连接管。将弹出‘图6’所示对话框，选择要连接的点，然后点击‘Connect’按钮将返回到‘图2’对话框。点击TailDetail‘Change’按钮弹出‘图7’所示对话框，对管路分支Branch结束点进行定义；点击TailConnection‘Change’按钮弹出‘图8、图9’所示对话框，对管路分支Branch结束点连接进行定义。

‘EnterOffset’—输入精确的偏移量，从控制手柄的当前位置算起；

‘EnterLegLength’—输入控制手柄的当前位置与前一个位置的距离；

‘DistanceFromOrigin’—输入控制手柄的当前位置与前一个部件的原点的距离；

‘ExtendThroughFeature’—延伸到与某个选择的特征点对齐；如果两端都有管路则再点击右键，选择‘Complete’可自动完成管路布置；

‘OrientToPoint’—将控制手柄的方向指向选择的特征点，位置不变；

‘AlignwithDiriction’—将控制手柄的方向与光标所指的模型的comp的特征点的方向对齐；

‘EXPLICITDirection’—将控制手柄的方向指向输入的方位，按OK后才会生效；

‘ComponentChoice’—允许你选择当控制管路路径方向发生改变时填充在拐点处的零件类型（ELBOW或BEND);

‘DistanceFeedback’—允许你选择在拖动控制手柄时显示拖动距离的方式；

‘ShowRotionHandles’—旋转控制手柄的开关按钮；控制手柄旋转改变管路走向

二、AM系统在船舶管系生产设计模型出图

模型出图是管系AM建模的一项重要内容，具体有以下几类图纸。

2.1管子开孔图

在管系模型完成，满足规范和系统原理图，与相关专业综合协调平衡、干涉检查和优化处理全部结束前提下。出管子开孔图提供船体专业，使管开孔体现在船体图纸上，在船体下料阶段完成。

管子开孔图操作：

1）新建图名；在AM软件HULLDRAFTING模块下，点击菜单栏中File/NewDrawing。弹出‘图64’所示对话框。然后在‘Name’栏输入图号，在‘DrawingType’栏选择图纸类别，点击‘OK’按钮

2）插入图框；点击菜单栏中Insert/DrawingForm...；或点击菜单栏中Insert/Subpicture。‘Name’栏输入图框名或图层名，在‘DrawingType’栏选择图框或图层类别。

3）剖船体面；点击工具栏中按钮，点击对话框中按钮弹出，点选剖面类型、视图方向并输入剖面的数值、剖面的限制条件，点击按钮。

4）将剖面放至适当的位置并删除剖面中多余的符号、数字、改变颜色选择区域删除：点击菜单Edit/Delete/ByArea选项。

2.2管子制作图

管子制作图必须在设备、铁舾件、管子、阀件、附件的综合布置准确无误，各相关专业综合协调平衡、干涉检查和优化处理全部结束、管子取段完成、管子支架布置到位的基础上进行。管子制作图操作：

1）生成管段、检查弯管信息及添加管段生产信息；在AM软件OUTFITTING模块Design/Pipework下点击菜单船舶设计/生产信息/生成管段。在DesignExplorer目录下选择相应的ZONE或PIPE，点击‘生成管段’按钮。点击按钮，对生成管段法兰进行端切，保证管子下料长度。选择PIPE点击菜单船舶设计/生产信息/管段生成信息，弹出‘图74’所示对话框。选中‘管段列表’中的管段，根据管系原理图把信息按要求填写进去。然后点击‘添加/修改所有生产信息’按钮。选择PIPE点击菜单Utilities/ProductionChecks。在管路进行工艺检查之前，先点击DefineAuto-Resolvepreferences选项，弹出选择PIPE点击菜单Utilities/ProductionChecks。在管路进行工艺检查之前，先点击DefineAuto-Resolvepreferences选项，对需要的选项打上对号，点击‘Apply’按钮完成。第一项中‘IncludeEndExcess’选项的意思表面管路端部长度不够长，系统默认自动加长，这种情况下是允许的，所以打上对号，第二项‘IncludeFeedExcess’表明管路的两弯管中间下料长不够长的话，也自动默认允许，所以我们一般在加热盘管180度的时候需要打上对号，其余工艺检查的时候都为空，方便我们检查管路是否正确。然后查看管段是否通过检查，没有通过检查，点击对话框中PipeTasks/validatepipe。查看没有通过的原因。然后修改模型，再次点击菜单Utilities/ProductionChecks，直到检查通过。如果管子没有生成管段，点击菜单Utilities/ProductionChecks。

2）生成制作图；在AM软件HULLDRAFTING模块下，DraftExplorer窗口中新建图纸目录，在CommandWindow中输入NEWREGI回车，然后选择给REGI进行重新命名（管子制作图图号），在CommandWindow栏中输入NAME/图号；DesignExplorer窗口中选择需要生成制作图的ZONE或PIPE，点击菜单中AutoDP/PipeSketches选项。在‘SketchTemplate’栏选择相应的模板，点击‘CE’按钮；在‘CreatSketchesinRegistry’栏选择图纸所在的目录，点击‘CE’按钮，然后在‘SearchResults’中选择需要生产图纸的管段；点击‘CreatSketches’按钮，图纸生成完成后必须先点击按钮或点击菜单中File/SaveWork选项，然后再打开图纸调整。

3）管子制作图；管子制作图必须在设备、铁舾件、管子、阀件、附件的综合布置准确无误，各相关专业综合协调平衡、干涉检查和优化处理全部结束、管子取段完成、管子支架布置到位的基础上进行。

选择PIPE点击菜单Utilities/ProductionChecks。在管路进行工艺检查之前，先点击DefineAuto-Resolvepreferences选项，弹出选择PIPE点击菜单Utilities/ProductionChecks，弹出‘图75’所示对话框。在管路进行工艺检查之前，先点击DefineAuto-Resolvepreferences选项，对需要的选项打上对号，点击‘Apply’按钮完成。第一项中‘IncludeEndExcess’选项的意思表面管路端部长度不够长，系统默认自动加长，这种情况下是允许的，所以打上对号，第二项‘IncludeFeedExcess’表明管路的两弯管中间下料长不够长的话，也自动默认允许，所以我们一般在加热盘管180度的时候需要打上对号，其余工艺检查的时候都为空，方便我们检查管路是否正确。然后查看管段是否通过检查，没有通过检查，点击对话框中PipeTasks/validatepipe。查看没有通过的原因。然后修改模型，再次点击菜单Utilities/ProductionChecks，直到检查通过。如果管子没有生成管段，点击菜单Utilities/ProductionChecks。

三、在船舶管系生产设计综合布置与干涉检查要领

3.1基本原则

符合技术规格书和详细设计要求；符合船级社规范要求；符合国际海事组织的相关规定以及挂旗国的特殊要求；符合设备制造厂对设备的安装和设备件的接口要求；应满足船舶建造质量标准和工艺要求；

3.2基本平衡步骤

区域布置应优先考虑大型设备、主排烟管、主干电缆等。正面设备、管路的布置要优于甲板反面的管路布置，接口位置确定以正面布置为准。主甲板管路与上层建筑区域管路的接口，一般由上层建筑区域生产设计人员确定。各区域之间内部的协调，本着相互协调的态度，尽量使设备、管路、舾装件布置合理、整洁、美观。对于专业间的协调顺序为同区域的设计人员之间协调→号船专业主管之间协调→科长之间协调→项目经理统筹确定。

7.3干涉检查要领与注意事项

干涉检查默认值的设置（SettingClashDefaults）点击菜单项Setting/Clasher/Defaults

3.3占有属性等级（ObstructionLevels）

所有设计数据库（Designdatabase）和所有等级数据库（Cataloguedatabase）内的基本元件都有一个叫做OBSTRUCTION（空间占有）的属性值。属性值的范围是0到2。表达含意如下：OBSTO无占有属性；OBST1软占有，用来产生人行通道，操作空间等；OBST2硬占有，表示实体对象；对于负实体来讲，这些值的含义刚好相反。所以如果一个负实体的OBST=1或2（缺省值）即表明这是一个孔洞。碰撞类型当一个基本元件产生之后，它的OBST属性值通常缺省设置为2（hard）。如果需要属性值为０或１，则必须改变OBST的值。从性质上来分，碰撞类型有如下这些：

HH硬/硬（Hard/Hard）

HS硬/软（Hard/Soft）

HI硬实体/绝缘层（Hard/Insulation）

SS软/软（Soft/Soft）

SH软/硬（Soft/Hard）

SI软空间/绝缘层（Soft/Insulation）

II绝缘层/绝缘层（Insulation/Insulation）

IH绝缘层/硬实体（Insulation/Hard）

IS绝缘层/软空间（Insulation/Soft）

硬/软碰撞与软/硬碰撞的区别在于哪一个是优先占有者，哪一个是后来占有者。

3.4设计出图相关要求

管系安装图要满足详细设计图纸的要求，要与模型保持一致。要做到图面简洁、布局合理、字体规范、标注完整。管子制作图必须满足内场制作的要求，满足弯管工艺要求，管件加工代码必须满足工艺要求，表面处理方式和泵水压力必须符合系统原理图的规定，尺寸标注要清晰。管支架、挡水圈、自制件等制作图要做到图面整洁、表面处理方式必须满足技术要求，结构形状表达合理、加工尺寸表达准确、相关信息表达完整。

结束语

系统开发完成后已经成功应用在某号船的管系生产作业中,本章使用真实的系统界面展现了课题研究成果的实际应用场景。制作图按规则由系统自动分解,取代了原来依靠人工分解的落后方式,可为公司节省多名用工需求由设计理论数据计算得到的理论工时作为派工和工资结算依据,可谓精益化生产最有效的手段材料、成品件等物资、物流环节的管理实现按照设计BOM进行管理为质量管理模块提供了数据接口公司各级相关领导可以通过看板事实了解生产进行状态。实现了基于系统的现代船舶管系制造集成管理。AM系统应该是一套发展比较完善，开发潜力强大的国内船舶管系生产设计软件。希望我们的应用经验，能为同行船舶管系生产设计软件的引进及应用提供参考，同时也希望能与AM系统使用者进行经验交流，共同探讨AM系统在管系生产设计中的深化应用。

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