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突破了船舶三维综合布置、虚拟制造、工程可视化控制的关键技术,初步建立起以数字化造船为核心的三维软件生产设计平台

2019年11月28日 - 创新快车道

“十五”期间,武昌造船厂通过积极探索,走出了一条具有内地船厂特点、同时又与企业产品结构相适应的“转模”之路,特别是在用“信息化推动造船工业化”方面,坚持从三维设计入手,突破了船舶三维综合布置、虚拟制造、工程可视化控制的关键技术,建立了CADDS5设计平台,设计流程按照设计准备节、模型构造节和图表生成节三个节拍进行设计,形成了具有武船特色的三维设计体系。

川东造船厂致力转换造船模式,投入巨资引进船舶三维设计软件系统,初步建立起以数字化造船为核心的三维软件生产设计平台,数字化造船已显雏形,并初见成效。目前,该系统已成功应用于工厂在建的5000吨级和10000吨级不锈钢化学品船的生产设计,使设计质量明显改善,设计效率显著提高。

2008年9月,中国内地最大的现代化综合性造船企业,中国船舶重工集团公司国营武昌造船厂机械制造分厂CAXA网络DNC项目验收会在武昌举行,来自国营武昌造船厂及机械制造分厂的领导和技术专家们对项目实施情况、系统功能和试运行效果及项目资料齐备性进行了审定和评价,一致认为CAXA开发实施的“武船DNC系统”达到合同规定要求,同意通过验收。

为构架三维设计体系,武船按照“设计、制造、管理一体化”要求,提出了“一年闯路子、两年搭架子,三年成系统”的规划目标。武船先后开展了60项课题研究,自行研发了船体、舾装、电气软件包,具备了根据区域、阶段、制造级生成设计图表和数控数据的能力。武船副总工程师严俊说:“工厂抓住信息源头、设计源头,建立全三维的数字化样船,利用三维的数据驱动整个制造过程,提取生产过程所需要的生产信息
这给我们带来了非常深刻的变革,整个制造模式都发生了变化。”

近年来,川东厂生产经营实现跨越式发展,船舶产品从批量建造3000吨级不锈钢化学品船,发展到5000吨级和10000吨级不锈钢化学品船,工厂原有的生产设计方式已不能满足现有船舶产品生产建造需要。为“打造精品、做强主业”,大力转换造船模式,缩短船舶建造周期,降低制造成本,工厂在已拥有CADDS
5.0三维船体专业生产设计软件系统的基础上,又投入巨资引进了CADDS
5.0船舶轮机专业、电气专业三维设计系统,建立起统一的船舶三维设计软件系统。

武昌造船厂机械制造分厂是中国船舶重工集团公司国营武昌造船厂下属二级单位,地处武汉市武昌区杨园,主要经营特种船舶舾装件与完整件,大、中型钢结构,机械加工、特种设备制造、冶金成套设备制造等业务,是一家综合性的机械加工企业,年均实现工业产值2亿元。市场需求带动武船的产品结构不断优化。近年来,武船逐年加大技术创新投入,利用信息技术不断推进企业转型升级,初步形成了融合三维设计、虚拟仿真和设计管理与控制平台为一体的数字产品柔性生产线,计算机三维生产设计、企业信息空间工程和潜艇总段建造技术等自主知识产权成为武船搏击市场的核心竞争力。

在完善三维设计系统功能的基础上,武船对三维设计系统进行重构,开展了设计制造数字样船、虚拟总装物流仿真等一系列课题研究,开发了面向设计制造的船舶三维数字样船虚拟演示系统,利用工业化生产作业方式建立数字产品的柔性生产线,具备了特种船舶、大型钢结构和成套设备三维设计系统并行工作的能力。

该系统由数据初始化、数据库管理、图形生成等主要部分组成,以船舶结构设计为目标,面向对象建模技术,对各种不同类型的构件进行建模,并建立起模型间的逻辑关联,便于在生产设计阶段提前发现和处理在制造阶段可能出现的结构、设备、零件、管件等相互碰撞、干涉等问题,提高了船舶开发效率,缩短了船舶生产设计和建造周期,提升了工厂船舶产品的研发和设计能力。

武船网络DNC系统项目负责人在项目总结中谈到,武船正在飞速发展,企业的生产能力正经受着新的考验,随着发展速度一步步的加快,武船也认识到了生产能力的提高不再仅仅是增加一些设备那么简单,而是需要通过更加合理的安排生产、调节生产计划、改善生产节拍、全面过程控制这些手段来实现产能、品质的提高,成本的降低,从而有效的增加企业产品的核心竞争力。CAXA开发实施的“武船网络DNC系统”,可以有效的帮助武船在生产方面做到精细化的全过程控制。本项目依托于CAXA网络DNC基础通讯、管理平台,在武船建立起了一个适应公司实际生产、符合各项要求的DNC系统,使各部门可以在此平台上并行协同工作,为武船进一步建立一体化的数字化制造平台打下坚实基础。CAXA网络DNC系统在武船的应用是非常成功的。

武船还突破了多项关键技术,解决了设计平台与虚拟现实平台的自动快速转换问题,综合利用各种可视化手段,利用OPTEGRA软件建立相应的控制平台,进行设计过程的实时、并行、动态管理和控制;利用Windchill建立相应的管理平台,建立基于产品数据库体系的协同设计工作环境,创建完整的设计、控制和管理一体化的全三维设计工作模式。

通过引进与开发CADDS5.0三维设计系统,川东厂实现了船舶三维设计软件的统一,建立起以数字化造船为核心的生产设计平台,对工厂开展船舶各专业并行生产设计,提高设计质量和效率起到了至关重要的作用。在这一平台上,工程技术人员掌握了船体结构及舾装三维建模、轮机及管系舾装三维综合布置、船舶电气三维综合布置,实现了各专业综合布置干涉检查和协调,为下一步CADDS
5.0软件的二次开发作好了准备。管理人员使用“三维可视化”工具,对三维生产设计源头进行过程控制,提高了工程管理水平。通过“三维可视化”软件,生产设计与管理人员还可与客户、船东更好地沟通设计和建造细节,使船东的满意度不断提升。

CAXA制造线张新民经理说:“本次武船CAXA网络DNC项目的施工难度较大,设备体型大,品种多,包含锻压、金切、铸造、起运等设备,CAXA克服了种种困难,顺利完成了施工,受到了武船的好评。CAXA为武船DNC系统建设项目匹配了先进的平台和模块,并通过模块之间的完美契合,实现了本次项目的全部技术要求,并且对某些技术要求做了更加完美的补充和完善,使之真正成为适合武船的DNC系统建设项目。在数据管理平台方面,CAXA提供了具备国际领先技术的数据管理平台,其底层数据库平台完全基于ORACLE数据库开发,可以满足企业大数据量快速并行调用的需求。在此数据管理平台之上,则是各单元模块,其中主要包括机床数据通讯模块,实现数控设备远程代码调用。同时我们还可以将ERP/PDM/CAPP等企业信息化系统统一集成于此平台之上,使各部分形成一个完整的企业信息化体系,实现武船的集中、高效、安全的信息化管理。”

三维设计体系按制造级提供准确、及时、完整的制造信息,已在多种类型船舶工程中得到验证。在船舶设计中,全部开展了全船三维设计,同时利用虚拟现实技术进行VS483罐舱区域综合吊装工艺研究,对船体、罐体、管系单元、设备模块、区域安装的吊装过程进行了动态干涉检查,使造船水平迈上了一个新台阶。在为中科院建造的科学考察船“科学三号”上,采用最新三维软件对机舱和舱内设备、管系、舾装件进行仿真设计,综合布置,提高了生产效率,缩短了总组时间和船台周期。在船台总装中,武船首次采用“分段总组造船”方案,船台周期由计划的100天缩短为42天。

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