基于DELMIA在船舶生產(chǎn)制造的應用

1、    基于delmia在船舶生產(chǎn)制造的應用    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行生產(chǎn)設計，船舶的三維建模軟件應用將會提高船舶建造設計的技術(shù)水平，有效避免現(xiàn)場的反復施工，極大降低生產(chǎn)成本，因此三維可視化模型的設計必將成為未來發(fā)展的主要方向。3de平臺中catia建模軟件作為一款較為先進的三維建模軟件，如今已被廣泛應用于船舶制造、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

2、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：u671.99            文獻標識碼：a            ：10067973（2021）01-0085-021簡介由法國達索公司開發(fā)的數(shù)字企業(yè)精益制造交互應用軟件（digital enterprise lean manufac

3、turing interactive application， delmia）是一種向隨需應變、準時生產(chǎn)的制造流程提供完整的數(shù)字解決方案的應用。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

4、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

5、等建造流程進行模擬仿真，為潛艇在設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)模型設計以及三維可視化，而delmia更多的是應用在船舶生產(chǎn)計劃、場地應用、材料物流的虛擬仿真當中，在生產(chǎn)制造的工藝信息方面研究和應用涉及較少。而隨著catia v6版本的發(fā)布，其功能的進一步的增強，國內(nèi)諸多船廠已逐漸引進catia應用到船舶的設計及生產(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)加工工藝方面應用普遍被各個船廠所接受。3 mfm應用mfm模塊通過創(chuàng)建manufactured item-pr

6、oduct 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計任務。對于模型的編碼裝配的設計在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

7、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計方案也不盡相同。4 wpm應用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

8、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、坡口等加工信息進行編輯操作（見圖3）。在manufactured item type中選擇相應類型可以設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。

9、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行比對驗證，其輸出的零件信息基本正確。由于delmia系統(tǒng)具

10、有更高精度要求、三維可視化模型的應用，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，其正在向著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、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，促進船舶工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。參考文獻：1王偉，潤黨.基于delmia的船舶建造流程仿真j.造船技術(shù)，2020，（2）：41-43.2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.江蘇科技大學學報（自然科學版），2011，25（1）：8-13.3徐兆康，毛胡子.船舶建造工藝學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