船舶三维生产设计现状分析及二次开发技术

船舶三维生产设计现状分析及二次开发技术

倪广

倪广

[上海繁金实业有限公司派驻中海工业（江苏）有限公司，江苏扬州225211]

摘要：航运事业作为我国经济发展的重要部分，在近些年来越来越受到全社会的关注。在造船领域采用三维生产设计系统具有重要的现实意义，不仅可以有效缩短船舶的生产周期，而且也可以使生产成本降低，保证造船企业的经济效益。本文从现代船舶三维生产设计的现状入手，对当前国内造船企业采用船舶三维生产设计存在的状况进行了讨论，并在此基础上进一步阐述了它的二次开发技术及其相关内容。

关键词：船舶生产；三维生产设计；二次开发技术

前言

我国作为世界上航运事业较为发达的国家之一，造船企业在全球都具有很明显的优势，根据我国造船行业近几年的市场占有份额来看，它的市场占有率一直处于稳步提升中。在当前形势下，加大造船行业的技术和经济投入具有重要的现实意义，船舶三维生产设计作为造船行业的重要系统，对于它的高效利用和开发就具有客观的必要性。

1当前船舶生产设计的现状分析

当前形势下，船舶的生产设计主要划分为三个阶段，即初步设计、详细设计以及生产设计，每一阶段的内容和要求各有差异。在初步设计阶段和详细设计阶段主要解决的是“具体要造什么样的船”的问题，而生产设计阶段则是以“怎么样实现造船”为中心的。船舶的生产设计是在详细设计的基础上，依据先进的科学管理的要求，结合工厂生产条件和技术水平，坚持合理建造的基本方针，同时严格按照工艺阶段和施工区域的生产和管理功能的需要，通过工作图的绘制、管理以及相关施工信息的提供，保证生产过程顺利展开的一个设计过程。

我国航运事业的迅速发展，所面临的国际市场竞争十分激烈，加上国际化的造船规范和标准不断升级，要确保自身的造船优势就需要不断的完善自身技术水平，提高造船质量。

我国国内大多数的造船设计流程是船东事先委托船舶设计单位按照用途要求对整船进行合理的设计，在设计方案确定之后再交由船级社进行审图，在审图合格之后，再提交至二维整船详细设计图纸给船东指定或者是中标的船厂。船厂此时要依据船舶设计单位所提供的图纸对其进行有针对性的转化。当前很多船舶设计单位所提供给船厂的设计图纸都不是很详细，只是大致的提出基本要求，而船厂在接到设计图纸后，还需要花费很长的时间进行进一步的设计分析，然后再进行实际的生产，过去船舶的设计过程属于是串行作业，它的设计周期较长、生产准备较为复杂，整个船舶的设计到最后的制造要花费很长的时间成本，这一过程就会导致很多不必要的资金成本浪费，但是，采用三维生产设计系统之后，就会起到事半功倍的效果。

2三维生产设计系统的实际应用案例

我国的武昌造船厂在很早就开始了对三维生产设计系统的应用，对于油船、集装箱船以及散装船三种船型的设计采用的是TRIBON软件系统，而对于中小型船、船装量较大的船型设计则是采用CADDSS软件。

采用CADDSS软件系统，首先要做的就是以水下舰船机舱重点舱室管系布置、电气以及其他设备布置的三维建模和干涉检查为突破口，在三维布置的作用下设计出生产图纸，而后在此基础上再逐渐的扩大到整个船体设计，依据设计单位所提供的船体型线基础上，对船体外板的三维曲面进行拟合，进而实现船体外办三维曲面设计和整个船体内部结构的设计工作。通过最终的设计证明，采用这种软件可以把生产设计周期缩短到一倍，更为重要的是，也由此解决了过去二维生产设计所难以完成的详细程度。

3设计软件二次开发利用的重要性

我国国内的三维生产设计系统虽然已经取得了一定的成就，但是相对于国外来说，还存在着很大差异，这些从设计标准、设计规范以及标准件库等等方面都可以看出，特别是在一些特殊产品的设计上，使用者会对CAD设计系统提出一些新的特殊的要求，基于此，就需要对通用的CAD系统进行客户化的定制，也就是说在通用CAD系统的基础上来开发出其他附加的专用功能，那么这一过程就可以称之为是CAD设计系统的二次开发和利用。一般来说，先进的三维CAD/CAM设计系统的功能是很难得到充分的开发和利用的，这就会不可避免的导致配置资源的大量浪费，那么从这方面来讲，就需要依据造船企业的实际状况来对先进的三维CAD/CAM设计系统进行一次客户化的定制，这也是内在的必需，具体来说，可以通过下图来看出：

上图为CAD/CAM设计系统的二次开发示意图

我们知道，CADDSS设计软件自身所具有的对船舶数字化设计功能，具有很强的通用性，但是具体的运用体现还需要依据每一个造船厂的实际生产设计状况来有针对性的进行设计应用，因此，这就需要进行大量的二次开发和利用。武昌造船厂在实际应用的过程中，对于CADDSS设计软件的应用表明，此软件还不能完全的满足设计的基本要求，这在很多部位的设计上都有体现，例如管系布置和电气设计过程中所必需的大量的管子、管接头、阀件、泵、电气设备、配电箱、配电板、开关以及仪表等等设备的三维模型和标准件三维模型，这些在CADDSS设计软件中都是体现不出的，还需要额外的进行三维模型的建立。除此之外，CADDSS设计软件在进行绘图时，也与我国的企业习惯不是很符合，所设计的绘图较为繁琐，并且绘图格式也不相一致，因此，武昌造船厂自身也进行了大量的二次开发和利用，这样可以对CADDSS软件所存在的缺陷起到一种弥补补充作用，而且二次开发和利用也可以对很多与自身需求相应的专用软件模块相一致，满足三维生产设计的基本要求。

4软件二次开发的相关内容和方法

在船舶生产中采用三维生产设计系统在我国很多船厂中具有很多的实践，并且也证明了这种设计方法和方式是符合造船实际发展的。通过对武昌造船厂等的国内大型船厂对三维生产设计软件系统的二次开发的分析可以发现，目前来说，都基本上实现了把PTC-CADDSS系统的本土化，都使其逐渐的和自身实际相符合，但是，需要注意的是，由于每一个船舶生产企业的实际情况各有差异，在对三维生产设计软件系统进行二次开发和利用时还需要做进步的分析和研究，保证不会和自身实际发生冲突。CAD/CAM设计系统的二次开发所需要实现的技术框架图如下所示：

上图为CAD/CAM设计系统二次开发的常用技术框架图

在得到造船厂实际应用的经验基础上，我们可以了解到，船舶三维生产设计软件系统二次开发的基本方法是基于机械工程理论和实践为立足点，并且以软件工程理论来作为指导，进而针对机械设计为准的实际问题来进行的。那么在大多数情况下，现代化的CAD二次开发工具主要可以划分为两种类型，第一是OLEAutomation工具的基础上，简单来说，也就是第三方工具，例如常见的开发AutoCAD的VBA技术，开发SolidEdge的VB模块等；第二种类型时CAD软件自身所具备的开发平台，例如常见的Pro/E的Pro/toolkit，UG的UG/OpenAPI等等。但是，需要明确的是，现代CAD二次开发工具都逐渐呈现出基于对象技术而发展的特点，那么人性化的设计界面，以人的基本需求为准，并且具有强大的兼容性和可移植性都是不能忽视的。

5结语

我国航运事业的发展在很大程度上带动了船舶生产行业的繁荣和进步。从当前的船舶生产现状来看，采用先进的三维船舶数字化生产设计系统，具有重要的现实意义，不仅可以对传统的串行造船模式起到创新完善的作用，而且也可以促进整船技术和生产设计水平的提高，使整船设计的详细程度得到确保，同时也降低了造船的成本。但是，在具体的应用中还需要注意结合自身实际状况，提高软件系统二次开发的针对性和合理性。

参考文献：

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