劉寧

摘 要：隨著數(shù)字化造船的發(fā)展，船舶生產(chǎn)制造已經(jīng)不僅僅局限于二維的剖面模型進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計，船舶的三維建模軟件應(yīng)用將會提高船舶建造設(shè)計的技術(shù)水平，有效避免現(xiàn)場的反復(fù)施工，極大降低生產(chǎn)成本，因此三維可視化模型的設(shè)計必將成為未來發(fā)展的主要方向。3DE平臺中CATIA建模軟件作為一款較為先進(jìn)的三維建模軟件，如今已被廣泛應(yīng)用于船舶制造、航空航天以及汽車制造等多個領(lǐng)域中。在3DE平臺中擁有多個設(shè)計模塊相互關(guān)聯(lián)，可以滿足多工種、多流程、多專業(yè)的不同需求。而關(guān)于船舶生產(chǎn)制造方向則是由3DE平臺中的另一款軟件DELMIA實現(xiàn)。本文主要介紹3DE平臺中DELMIA系統(tǒng)在船舶行業(yè)生產(chǎn)制造的應(yīng)用，并通過對13000噸吊重船建模輸出下料零件與SPD軟件輸出的下料零件進(jìn)行比對，驗證DELMIA輸出零件信息的正確性。

關(guān)鍵詞：DELMIA;生產(chǎn)制造;MFM;WPM

中圖分類號：U671.99? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）01-0085-02

1簡介

由法國達(dá)索公司開發(fā)的數(shù)字企業(yè)精益制造交互應(yīng)用軟件（Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application， DELMIA）是一種向隨需應(yīng)變、準(zhǔn)時生產(chǎn)的制造流程提供完整的數(shù)字解決方案的應(yīng)用。其主要包括工藝規(guī)劃模塊（Heavy Industry Process Planning， PPM）、制造裝配模塊 （Heavy Industry Manufacturing， MFM）、生產(chǎn)制造模塊（Heavy Industry Structure Fabrication， WPM）以及安裝仿真模塊（Assembly Evaluation， MAE）等多個模塊。

在DELMIA系統(tǒng)中可以實現(xiàn)將船舶模型從設(shè)計端至生產(chǎn)制造端的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、制造特征信息（劃線、坡口、余量以及開孔定義等）的生成以及加工數(shù)據(jù)（逆直線、胎架、樣板及樣箱等）的輸出。DELMIA主要通過MFM以及WPM在前道SDD（Structure Detail Design）創(chuàng)建的EBOM模型基礎(chǔ)上通過轉(zhuǎn)換模型生成一種全新的MBOM生產(chǎn)制造模型，在此模型的基礎(chǔ)上完成船舶生產(chǎn)制造工藝。

2國內(nèi)外發(fā)展情況

韓國三星重工在2002年啟動數(shù)字化造船系統(tǒng)的發(fā)展開發(fā)計劃，并于兩年后開發(fā)完成。該系統(tǒng)可以在虛擬的情況下模擬實現(xiàn)船舶從開工到下水的整個建造流程。并對人員配置、建造工藝、物料監(jiān)控等建造工序進(jìn)行仿真優(yōu)化，從而大幅提高生產(chǎn)效率。美國在新一代潛艇中利用DELMIA對潛艇各個分段的生產(chǎn)工藝、搭載、合攏、舾裝等建造流程進(jìn)行模擬仿真，為潛艇在設(shè)計階段提供了建造工藝評定以及虛擬優(yōu)化環(huán)境，為專家評審提供便利[1]。

以前國內(nèi)的研究主要集中在CATIA的結(jié)構(gòu)模型設(shè)計以及三維可視化，而DELMIA更多的是應(yīng)用在船舶生產(chǎn)計劃、場地應(yīng)用、材料物流的虛擬仿真當(dāng)中，在生產(chǎn)制造的工藝信息方面研究和應(yīng)用涉及較少。而隨著CATIA V6版本的發(fā)布，其功能的進(jìn)一步的增強(qiáng)，國內(nèi)諸多船廠已逐漸引進(jìn)CATIA應(yīng)用到船舶的設(shè)計及生產(chǎn)建造中，而CATIA所提供三維可視化模型已經(jīng)不能滿足船廠生產(chǎn)制造的需求，因此DELMIA在船舶生產(chǎn)加工工藝方面應(yīng)用普遍被各個船廠所接受。

3 MFM應(yīng)用

MFM模塊通過創(chuàng)建Manufactured Item-Product Scope，將EBOM模型轉(zhuǎn)換成MBOM模型。其主要作用是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型的編碼及裝配設(shè)計任務(wù)。

對于模型的編碼裝配的設(shè)計在SDD模塊以及MFM模塊中均可實現(xiàn)，其區(qū)別在于SDD模塊中零件的裝配作用于結(jié)構(gòu)樹上，通過結(jié)構(gòu)樹上下層級的關(guān)系完成裝配。圖1為本船某小組立結(jié)構(gòu)樹裝配圖。但由于各個零件之間存在著鏈接（links and relation）的關(guān)系且在模型建模過程中需要同時考慮相應(yīng)分段，因此在后續(xù)修改板架的裝配關(guān)系等會造成影響。在MFM模塊中由于每個零件均由一個獨立產(chǎn)品托盤（Manufacturing Assembly）承載零件，可以通過移動托盤的方式實現(xiàn)模型的重新裝配。圖2為本船某小組立托盤裝配圖。在MFM模塊中零件與零件之間并不存在其鏈接關(guān)系，因此更方便后續(xù)零件裝配的修改。但由于在MFM中運行數(shù)據(jù)較為龐大，對電腦配置要求較高高，致使在后續(xù)涉及零件修改時更新緩慢，降低效率。

零件編碼方面可以通過編寫零件命名規(guī)則（Naming Rule）同步EBOM中已定義好的零件名或進(jìn)行零件的重新編碼。由于各個船廠的建造工藝、工期等因素的不同，裝配編碼所采用的設(shè)計方案也不盡相同。

4 WPM應(yīng)用

WPM通過計算板架及型材的模型信息（Part Planning）以及相關(guān)零件的焊接關(guān)系信息（Weld Planning）后分別生成模型的邊界、開孔信息以及零件安裝劃線信息等，以此將三維模型信息轉(zhuǎn)換成一種匯編語言，儲存于xml文件中，方便后續(xù)板架型材加工信息的輸出。編輯界面（Edit Feature）中可以對相關(guān)零件的構(gòu)架面、開孔類型、余量、坡口等加工信息進(jìn)行編輯操作（見圖3）。在Manufactured Item Type中選擇相應(yīng)類型可以設(shè)置曲面板輥壓線參數(shù)與型材逆直線特征參數(shù)。同時Manage Structure Resources中具有創(chuàng)建分段支柱胎架、二次劃線、樣板及樣箱等諸多功能，以滿足船舶生產(chǎn)制造的需要。通過編寫二次開發(fā)程序，添加拼板的十字校核線并計算拼板后板架的理論尺寸，為現(xiàn)場施工提供數(shù)據(jù)支持。在WPM模塊中加工信息的結(jié)果輸出主要包括三維模型輸出、二維圖紙輸出以及xml文件輸出。其中xml文件中包含了板架或型材零件所有的屬性信息以及生產(chǎn)加工信息，可通過軟件讀取xml文件信息或接口轉(zhuǎn)換程序，將xml文件中生產(chǎn)加工信息轉(zhuǎn)入到放樣套料軟件（例如SPD建造系統(tǒng)等）中以滿足各船廠的下料出圖模式。

通過與SPD軟件生成的下料零件進(jìn)行比對驗證，結(jié)果顯示DELMIA生成的結(jié)果與SPD基本一致。圖4為CATIA軟件與SPD軟件零件下料圖比對結(jié)果。

5 結(jié)論

本文主要論證了DELMIA模塊在船舶生產(chǎn)制造中的應(yīng)用。利用其中的MFM以及WPM兩個模塊完成對船體結(jié)構(gòu)加工工藝信息的添加以及下料出圖。通過將DELMIA與SPD軟件輸出的下料圖進(jìn)行比對驗證，其輸出的零件信息基本正確。

由于DELMIA系統(tǒng)具有更高精度要求、三維可視化模型的應(yīng)用，提高了船舶生產(chǎn)質(zhì)量，節(jié)約成本，提高船舶的施工效率。為實現(xiàn)船舶制造高效率、高質(zhì)量、高效益的目標(biāo)，其正在向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向高速發(fā)展，因此在未來DELMIA系統(tǒng)將會更全面的服務(wù)于船舶制造行業(yè)，加快船舶智能化制造轉(zhuǎn)型的步伐，全面提高國際綜合競爭力，促進(jìn)船舶工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉煒，陳寧.造船工序計劃的制定及在DELMIA平臺上的實現(xiàn)與校核[J].江蘇科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，25（1）：8-13.

[3]徐兆康，毛胡子.船舶建造工藝學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2000：71-77.

[4]曹晶，陳明，孫永剛.基于CATIA的三維船舶靜水力計算研究[J].中國艦船研究，2011，6（02）：25-28.

基金項目：項目編號為JCKY2018206A001