齊東周，朱春生，曲 艷

（中遠(yuǎn)船務(wù)工程集團(tuán)有限公司，遼寧大連 116600）

嵌入式自動(dòng)管路出圖系統(tǒng)AM軟件二次開(kāi)發(fā)

齊東周，朱春生，曲 艷

（中遠(yuǎn)船務(wù)工程集團(tuán)有限公司，遼寧大連 116600）

DANA FPSO項(xiàng)目是中遠(yuǎn)船務(wù)簽署的英國(guó)DANA石油公司的FPSO項(xiàng)目，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)獨(dú)立進(jìn)行油氣工藝模塊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的交鑰匙合同，保障項(xiàng)目按期交付意義重大。在使用AM軟件進(jìn)行管路設(shè)計(jì)出圖時(shí)發(fā)現(xiàn)管路小票圖信息缺失或錯(cuò)誤，需手動(dòng)進(jìn)行修改和統(tǒng)計(jì)，嚴(yán)重影響了項(xiàng)目設(shè)計(jì)工期和生產(chǎn)進(jìn)度，針對(duì)該問(wèn)題，組織專(zhuān)項(xiàng)小組進(jìn)行嵌入式自動(dòng)管路出圖系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，以提高設(shè)計(jì)出圖質(zhì)量，全面克服了DANA項(xiàng)目管路出圖問(wèn)題，縮短了建造工期，確保項(xiàng)目進(jìn)度的順利推進(jìn)。

DANA FPSO；交鑰匙合同；AM軟件；二次開(kāi)發(fā)

0 引言

管路系統(tǒng)作為FPSO的“動(dòng)脈”角色，在FPSO產(chǎn)品中扮演著至關(guān)重要的角色。管路系統(tǒng)涉及種類(lèi)繁多，應(yīng)力計(jì)算復(fù)雜，安全系數(shù)要求高，且管路長(zhǎng)達(dá)幾萬(wàn)米，在狹小的空間內(nèi)布置極其困難。作為中遠(yuǎn)船務(wù)第一個(gè)交鑰匙的EPC項(xiàng)目，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)獨(dú)立進(jìn)行油氣工藝模塊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，周期短、任務(wù)重，因此保障項(xiàng)目如期交付意義重大。AM軟件系統(tǒng)是AVEVA公司按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)軟件，無(wú)法適應(yīng)每一個(gè)船廠的設(shè)計(jì)模式和建造流程。中遠(yuǎn)船務(wù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)了一系列諸如管路小票信息不全、統(tǒng)計(jì)功能信息缺失、未有船東要求的標(biāo)準(zhǔn)格式等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了FPSO項(xiàng)目推進(jìn)進(jìn)程。為有效提升生產(chǎn)進(jìn)度，縮短設(shè)計(jì)工期，要從技術(shù)源頭抓起，解決項(xiàng)目推進(jìn)緩慢問(wèn)題。

1 背景介紹

1.1 FPSO管路相關(guān)知識(shí)

FPSO（ Floating Production Storage and Offloading），即浮式儲(chǔ)油卸油裝置，可對(duì)原油進(jìn)行初步加工并儲(chǔ)存，被稱為海上石油工廠。管路系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)其功能的重要組成部分，主要包括生產(chǎn)流程管系、油氣儲(chǔ)存及外輸管系和公用管系等[1]。

生產(chǎn)流程管系不同于其他管系，它是把來(lái)自油井的油氣水等混合液經(jīng)FPSO舷側(cè)立管引至上部模塊，經(jīng)過(guò)加工處理后形成合格的原油或天然氣，管路中的介質(zhì)多是壓力極高、腐蝕性極強(qiáng)的油或氣。按照美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) NACE MR0175/76-2003的要求，生產(chǎn)流程管系中的管材應(yīng)大部分采用不銹鋼、雙相不銹鋼以及鈦合金等抗腐蝕性材料，這些管材及其附件多需從國(guó)外進(jìn)口，采購(gòu)成本很高。因此在管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，應(yīng)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，避免產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。管材采購(gòu)時(shí)要提供準(zhǔn)確的材料清單，標(biāo)明所需材料的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)量和證書(shū)要求等。管段制作時(shí)，管子小票信息要詳細(xì)準(zhǔn)確，包括制作所需管材的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)量和重量，管段附件的標(biāo)準(zhǔn)、連接形式，以及整個(gè)管段焊接信息、PED（壓力容器）認(rèn)證要求、涂裝和保護(hù)要求等，從而有效減少管段制作中的廢返現(xiàn)象，降低船舶建造成本。

1.2 AM軟件出圖系統(tǒng)介紹

AM軟件是在TRIBON軟件基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一款新的三維建模設(shè)計(jì)軟件，已在船舶行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。它集成了PDMS（數(shù)字化三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)）的精華和TRIBON M3船體設(shè)計(jì)模塊的優(yōu)勢(shì)，具有操作簡(jiǎn)易性、系統(tǒng)美觀性、人機(jī)交互方便性等優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到數(shù)據(jù)、模型一體化，專(zhuān)業(yè)之間平臺(tái)協(xié)商一體化，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)及無(wú)碰撞設(shè)計(jì)[2]。

但AM軟件系統(tǒng)是AVEVA公司按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)軟件，無(wú)法適應(yīng)每一個(gè)船廠的設(shè)計(jì)模式和建造流程，需要對(duì)軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)以滿足相應(yīng)船廠的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)需要[3]。

1.3 DANA FPSO項(xiàng)目介紹

DANA FPSO項(xiàng)目是中遠(yuǎn)船務(wù)集團(tuán)下屬企業(yè)南通中遠(yuǎn)船務(wù)簽署的英國(guó)DANA石油公司的FPSO項(xiàng)目，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)交鑰匙合同中獨(dú)立進(jìn)行油氣工藝模塊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，標(biāo)志著中遠(yuǎn)船務(wù)完全進(jìn)入了一個(gè)高端技術(shù)、高附件值、高利潤(rùn)率的FPSO技術(shù)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，保障項(xiàng)目按期交付的意義重大。但在使用AM軟件進(jìn)行管路設(shè)計(jì)出圖時(shí)發(fā)現(xiàn)管路小票圖信息缺失或錯(cuò)誤，需手動(dòng)進(jìn)行修改；設(shè)計(jì)物量需人工一個(gè)個(gè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，耗費(fèi)大量的人力和設(shè)計(jì)工時(shí)，增加了設(shè)計(jì)差錯(cuò)率，大大降低了設(shè)計(jì)輸出效率，嚴(yán)重影響項(xiàng)目設(shè)計(jì)工期和生產(chǎn)進(jìn)度的推進(jìn)。

為此，針對(duì)DANA FPSO項(xiàng)目管路出圖的一系列問(wèn)題，組織了專(zhuān)項(xiàng)小組開(kāi)發(fā)嵌入式自動(dòng)管路出圖系統(tǒng)，提高設(shè)計(jì)出圖質(zhì)量，降低生產(chǎn)返修成本，全面克服DANA項(xiàng)目管路出圖問(wèn)題，以縮短建造工期，確保產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度順利推進(jìn)。該項(xiàng)目模型圖見(jiàn)圖1。

圖1 DANA FPSO項(xiàng)目模型圖

2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)研究

2.1 設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容

1）管子圖紙中，發(fā)現(xiàn)尺寸標(biāo)注、加工制作和焊接信息的添加不正確、不完善；

2）每份圖紙（共有上萬(wàn)份圖紙）都需經(jīng)過(guò)大量的手工修改，僅此一項(xiàng)就需耗費(fèi)上萬(wàn)工時(shí)。

3）DANA項(xiàng)目中四大模塊為上部油氣處理管路清理模塊P10、油水氣分離模塊P20、壓縮機(jī)處理模塊P30、海水回注模塊P40，其中僅P10油氣處理管路清理模塊的材料報(bào)表，手工統(tǒng)計(jì)預(yù)估就需要將近兩個(gè)月的時(shí)間來(lái)完成。

2.2 AM設(shè)計(jì)軟件

AM軟件系統(tǒng)初始化對(duì)設(shè)計(jì)出圖的設(shè)置相對(duì)簡(jiǎn)單，造成一些信息設(shè)置受限，使管子制作的部分生產(chǎn)信息缺失，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)主要體現(xiàn)在：焊接、彎管制作、管子附件的安裝等信息錯(cuò)誤或缺失。

AM軟件系統(tǒng)出圖模板設(shè)置中最多能填10個(gè)

數(shù)值，但DANA FPSO項(xiàng)目管路系統(tǒng)管子ISO（軸測(cè)圖）圖中一根管線就有多個(gè)ISO，許多設(shè)計(jì)信息數(shù)值需要手工添加避免設(shè)計(jì)輸出信息缺失。

2.3 設(shè)計(jì)員工能力

1）由于本項(xiàng)目船東要求，設(shè)計(jì)人員基本都是第一次使用AM軟件進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)。

2）設(shè)計(jì)人員相對(duì)比較年輕，大部分是剛畢業(yè)的應(yīng)屆大學(xué)生及一些2年～3年工作經(jīng)驗(yàn)的新招聘員工，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)缺乏。

3 AM軟件二次開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

針對(duì)DANA FPSO項(xiàng)目管路出圖效率低下，圖紙信息缺乏，需進(jìn)行手動(dòng)進(jìn)行修改等問(wèn)題進(jìn)行問(wèn)題原因分析。發(fā)現(xiàn)造成管路出圖效率低下的主要原因共有五條，分別是：缺少軟件開(kāi)發(fā)能力；虛擬服務(wù)器造成丟失；不滿足管路出圖要求；不滿足ISO出圖要求；AM軟件初始化不到位。針對(duì)上述分析問(wèn)題，對(duì)AM軟件系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)嵌入式自動(dòng)管路出圖系統(tǒng)，以提高出圖效率，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。對(duì)DANA FPSO項(xiàng)目中使用的AM軟件進(jìn)行出圖系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)（見(jiàn)圖2），完整配置DANA FPSO AM設(shè)計(jì)系統(tǒng)的報(bào)表、小票圖紙、ISO出圖圖紙、MDS支架的搭建和出圖信息，并進(jìn)行了相關(guān)程序的開(kāi)發(fā)。主要包括以下四部分內(nèi)容：

1）確立信息化開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，PML2語(yǔ)言，確立出圖開(kāi)發(fā)方向和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)；

2）確立開(kāi)發(fā)報(bào)表的格式；

3）制訂出圖系統(tǒng)的模板；

4）制訂系統(tǒng)的命名規(guī)則對(duì)AM軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

通過(guò)采用 PML2語(yǔ)言（Programmable Macro Language可編程宏語(yǔ)言，是一種基于面向?qū)ο螅∣bject Oriented）概念的編程語(yǔ)言）編制自動(dòng)統(tǒng)計(jì)程序，對(duì)管材、管附件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總和托盤(pán)報(bào)表領(lǐng)料和制作；針對(duì)ISO屬性軸測(cè)圖信息添加的不完全、管子小票尺寸標(biāo)注原圖錯(cuò)誤百出、管支架需手動(dòng)命名等問(wèn)題，采用PML2語(yǔ)言編制程序完善了自動(dòng)化添加和自動(dòng)命名功能[4]。

圖2 AM軟件二次開(kāi)發(fā)程序

4 開(kāi)發(fā)界面及應(yīng)用效果

4.1 AM軟件二次開(kāi)發(fā)

在軟件開(kāi)發(fā)后的界面中（見(jiàn)圖3），管路出圖程序嵌入AM系統(tǒng)軟件，并用圖形用戶界面顯示，使其更加人性化和簡(jiǎn)易化，操作簡(jiǎn)單容易上手。紅色框處為軟件二次開(kāi)發(fā)的菜單按鈕界面。

對(duì)于管材、管附件、托盤(pán)報(bào)表統(tǒng)計(jì)效果，以前需在計(jì)算機(jī)中針對(duì)3D模型一個(gè)一個(gè)查找管材和管附件及托盤(pán)報(bào)表數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行輸出，現(xiàn)在只需點(diǎn)擊相應(yīng)工具按鈕，由電腦自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)代替人工手動(dòng)查找統(tǒng)計(jì)。

管子小票尺寸標(biāo)注、ISO屬性和管支架自動(dòng)命名出圖效果，信息全面，內(nèi)容清晰，經(jīng)南通現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)驗(yàn)證，完全滿足生產(chǎn)加工的需要。

圖3 AM軟件二次開(kāi)發(fā)界面

4.2 提高出圖效率

1）直接效益—減少出圖時(shí)間

（1）管路出圖方面：小票圖和ISO軸測(cè)圖管子附件名、焊接信息、加工信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出圖，自動(dòng)標(biāo)注位置信息，不再需要手動(dòng)修改每份圖紙。經(jīng)南通中遠(yuǎn)船務(wù)統(tǒng)計(jì)，出圖效率大幅提高，準(zhǔn)確率達(dá)到98%以上（萬(wàn)份圖紙中僅有124處簡(jiǎn)單小修改），節(jié)省了19 870個(gè)設(shè)計(jì)工時(shí)。

（2）管路支架自動(dòng)命名和托盤(pán)：為DANA項(xiàng)目節(jié)省了15 000個(gè)設(shè)計(jì)工時(shí)，加快現(xiàn)場(chǎng)管子和支架搭建的速度，壓縮了整個(gè)工期。

（3）物料自動(dòng)報(bào)表的開(kāi)發(fā)：解決了手動(dòng)統(tǒng)計(jì)慢且不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，現(xiàn)在管子附件清單準(zhǔn)確無(wú)誤，據(jù)統(tǒng)計(jì)可節(jié)約大約3 000個(gè)工時(shí)；同時(shí)提高了物料訂貨的準(zhǔn)確性，避免材料訂貨的浪費(fèi)。

（4）開(kāi)發(fā)程序和系統(tǒng)設(shè)置：提高管子和輪機(jī)專(zhuān)業(yè)的效率，整體節(jié)省了56 000個(gè)工時(shí)。

2）間接效益—減少現(xiàn)場(chǎng)返工

（1）管子建模由于對(duì)托盤(pán)報(bào)表和物料匯總自動(dòng)報(bào)表進(jìn)行軟件二次開(kāi)發(fā)，以前需要手動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)添加的設(shè)計(jì)模塊，現(xiàn)在自動(dòng)出圖、自動(dòng)報(bào)表，速度和準(zhǔn)確度大幅提高，管子加工數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確率達(dá)到98%以上，現(xiàn)場(chǎng)反饋基本沒(méi)有設(shè)計(jì)出圖差錯(cuò)（僅偶爾進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)澄清），完全滿足現(xiàn)場(chǎng)加工生產(chǎn)需要；間接減少了材料訂貨的浪費(fèi)，節(jié)約了大量資金。

（2）管子支架自動(dòng)命名，便于現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)和查找，節(jié)約了大量現(xiàn)場(chǎng)查找和核對(duì)的時(shí)間。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)三維建模設(shè)計(jì)軟件AM系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)，成功解決DANA項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中管路出圖尺寸標(biāo)注、加工制作和焊接信息缺失，管路附件和管支架等手動(dòng)統(tǒng)計(jì)困難、耗時(shí)耗力，以及數(shù)據(jù)庫(kù)丟失、引起停工等技術(shù)問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，壓縮了兩個(gè)月的工期，為DANA項(xiàng)目的順利推進(jìn)贏取了寶貴時(shí)間。更為后期根據(jù)企業(yè)需求統(tǒng)一進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)出圖系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，減少了時(shí)間和人力成本上的浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)效率。

[1]桑松, 林焰, 紀(jì)卓尚.浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置（FPSO）技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)分析及論證[J].船舶, 2005.(2): 9-14.

[2]孫良, 褚朱宏.TRIBON M3裝配計(jì)劃的應(yīng)用及開(kāi)發(fā)[J].江蘇船舶, 2011(3): 39-41.

[3]傅作民, 孫建.TRIBON舾裝二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用探索[C]//2008年MIS/S&A學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集.2008.

[4]欒豐一, 陳佳名, 潘秋艷.AM軟件功能研究及實(shí)船設(shè)計(jì)應(yīng)用[C]//2011年CAD/CAM學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集.2011.

Secondary Development of AM Software for Embedded Automatic Pipeline Drawing System

Qi Dong-zhou, Zhu Chun-sheng, Qu Yan
(COSCO Shipyard Group Co., Ltd., Liaoning Dalian 116600, China)

The DANA FPSO project is signed by COSCO-shipyard with British DANA Petroleum Company, which is the first domestic turnkey contract with independent design and production of oil and gas process module.Ensuring the project delivery on time is of great significance.During the pipeline design and drawing by AM software, it occurs the diagram information missing or mistake, which need to be manually modified and counted and seriously impact the project design period and production schedule.In view of the problem, a special team is organized to develop the embedded automatic pipeline drawing system in order to improve the design quality, overcome the problems in the DANA project piping drawing process, and reduce the production period.It ensures the smooth progress of the project.

DANA FPSO; turnkey contract; AM software; secondary development

TP31

A

10.14141/j.31-1981.2016.02.008

齊東周（1981—），男，工程師，碩士，研究方向：船舶及海洋工程裝備系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工藝、設(shè)備總體布置。