Основные CAD/CAM в судостроении и их

1
6.2. Основные CAD/CAM в судостроении и их организация
6.2.1. Система TRIBON
История создания системы TRIBON имеет следующие этапы. Начало
разработок относится к шестидесятым годам, когда шведской фирмой
Kockums Computer Systems (KCS) была создана первая система Steerbear
(которая
впоследствии
стала
называться
TRIBON).
Cпециально
предназначенная для решения задач судостроения, на протяжении почти
двух
десятилетий
превратилась
в
эта
система
последовательно
многофункциональный
комплекс.
развивалась
В
и
дальнейшем
разработчикам удалось удачно интегрировать в собственные разработки
решения других фирм.
Накопленный интеллектуальный и технический потенциал и передовые
программные технологии позволили создать программный продукт –
интегрированную судостроительную CAD/CAM/CAE – систему TRIBON,
охватывающую все основные этапы жизненного цикла судна – от
проектного обоснования до сдачи готового судна заказчику.
Разработчикам удалось решить ключевые проблемы в процессе
создания судна:
существенно снизить продолжительность цикла заключения контракта;
сокращения сроков сдачи судна заказчику;
значительно сократить трудоемкость проектирования и постройки
судна;
снизить стоимость используемых материалов.
В системе были использованы самые передовые технологии при
формировании общей архитектуры программно-технических средств и
идеологии взаимодействия отдельных компонентов между собой.
В частности, система включает в себя:
ИМС, решенную в виде высокоэффективной объектно-ориентированной
базы
данных,
информацию по проекту;
содержащей
всю
текстовую
и
графическую
2
мощный набор инструментов, позволяющий эффективно наращивать и
быстро видоизменять любые объекты ИМС, не выходя при этом за рамки
жестких ограничений;
встроенные
средства
параллельно-агрегатного
инжиниринга,
управляющие всем процессом проектирования судна;
набор
специальных
формировать
программ,
необходимую
позволяющих
информацию
для
автоматически
технологического
оборудования верфи;
средства управления материалами с контролем сроков и очередности
поставки;
средства эффективного извлечения и анализы всей необходимой
информации.
Сейчас семейство программных продуктов TRIBON фирмы KCS
включает в себя следующие интегрированные решения и отдельные
программные модули, охватывающие практически все основные фазы
практической деятельности современного судостроительного предприятия
(рис.6.1).
Initial
(начальное
Design
геометрической
модели
корпуса
проектирование).
и
расчет
основных
Создание
проектных
характеристик.
Данный интегрированный пакет предназначен для комплексного
определения
основных
геометрических
характеристик
судна.
Это
приложение базируется на большом опыте генерации обводов корпуса и
использовании
прототипов
и
соответствующих
гидростатических
и
гидродинамических расчетов.
TRIBON
Initial
Design
интегрирован
с
другими
проектными
приложениями TRIBON в плане использования конечных результатов
геометрического моделирования.
К модулям геометрического моделирования формы корпуса
относятся:
Form – для параметрического задания формы корпуса и быстрой
генерации теоретического чертежа.
3
Lines – для сглаживания формы корпуса.
Surface – для создания поверхностной модели корпуса.
Compartment – для моделирования внутренних помещений судна.
Модуль Form предлагает три варианта генерации формы корпуса:
HullDes, HullOff, HullBld.
HullDes создает модель корпуса на основе заложенной в модуль базы
знаний. В результате создается корпус, состоящий из пяти поверхностей:
цилиндрической вставки, носовой, кормовой и двух переходных.
HullOff позволяет создавать форму корпуса таким образом, чтобы она
наилучшим образом приблизилась к форме корпуса прототипа.
HullBld предусматривает моделирование корпуса из поверхностей так,
чтобы полученная форма, аппроксимировала форму корпуса-прототипа.
Модуль Lines предназначен для сглаживания формы корпуса. Данные
о геометрии корпуса могут вводиться непосредственно в данном модуле,
импортироваться из Form или других источников.
Модуль Surface
позволяет создавать трехмерную поверхностную
модель корпуса: выступающие части, детали якорного клюза и поверхности
подруливающего устройства.
К группе модулей гидростатических расчетов относятся:
Spaces – для упрощенного формирования и расчета объемов корпуса
судна вместе с внутренними помещениями;
Calc. – для гидростатических расчетов (остойчивость, продольная
прочность и др.).
Модуль гидростатических расчетов Hydro позволяет проводить
предварительный анализ буксировочного сопротивления, пропульсивных
характеристик, оценивать рыскание судна с учетом дополнительного
сопротивления. Может эксплуатироваться в трех режимах: расчеты
ходкости, мореходных качеств и маневренности.
Все
модули
приложения
TRIBON
Initial
Design
объединены
в
интегрированный пакет, который может применяться как в составе полной
системы TRIBON, так и как отдельное приложение поддержки начальных
этапов проектирования корпуса. Данные могут передаваться от одного
4
модуля к другому. Геометрическая модель корпуса хранится в формате,
доступном для других модулей.
Initial Structural Design. Структурное проектирование корпуса с учетом
требований конкретных классификационных обществ.
Модуль
позволяет,
характеристиках
и
используя
форме
данные
корпуса
судна,
о
геометрических
пошагово
выполнять
проектирование основных конструктивных структурных элементов корпуса.
Начиная с описания миделевого сечения, конструктор последовательно
детализирует
структурную
модель
корпуса
судна.
Все
операции
контролируются на соответствие правилам классификационных обществ,
что гарантирует создание проекта, удовлетворяющего самым строгим
требованиям Американского бюро судоходства, английского Ллойда или
норвежского Veritas.
Приложение Initial Structural Design содержит мощные функции, с
помощью которых судно можно разделить на ряд строительных районов,
что позволит начать разработку стратегии постройки судна.
Расчеты
весовых
характеристик,
центра
тяжести,
площади
поверхности и потребности материалов могут выполняться в целом для
проекта или для конкретного строительного района.
Work
Preparation.
Определение
стратегии
постройки
судна
и
формирования подробной производственно-технологической информации.
В этом приложении определяется стратегия постройки судна на основе
разбивки корпуса на основные блоки и секции. Разбиение корпуса на
сборочные элементы выполняются одновременно с определением формы
корпуса и включает основные сборочные единицы и элементы, созданные в
других
приложениях.
Интерактивные
средства
позволяют
выполнять
процесс проектирования как ″сверху вниз″, разбивая последовательно
корпус на отдельные подэлементы, так и ″снизу вверх″, объединяя
отдельные узлы в укрупненные сборочные единицы.
Приложение
обеспечивает
необходимую
производственную
информацию, т.е. расчеты веса и центра тяжести, автоматическую выдачу
сборочных чертежей, перечень сборочных единиц для каждой фазы
5
сборочного процесса. Позволяет определять площади окрашиваемых
частей. Трассировка сварных швов для каждой сборочной единицы
определяется с учетом объектов модели и сборочных частей. Вся эта
информация может быть передана на станки с ЧПУ.
Приложение
поддерживает
разработку
и
сопровождение
иерархической стратегии сборки судна, содержащей информацию по
каждому этапу сборки. Это позволяет согласовать этапы проектирования и
постройки.
Hull.
Проектирование
основных
корпусных
конструкций.
Детальная проработка основных корпусных элементов выполняется именно
в этом приложении, так как оно обеспечивает полную прозрачность
информации, начиная с использования стандартов предприятия при
моделировании до производственной информации при постройке судна.
Поддерживается весь процесс от начального проектирования корпуса до
представления его различных частей и сборки блоков для всех типов судов.
В основу всех построений в системе заложена концепция панели,
определяющая
функциональную
структуру
и
особенности
основных
конструкций корпуса – таких, как палуба, балка, обшивка, переборка и т.п.
Панель с включенными в нее листами, профилями, бракетами является
базовой единицей в системе TRIBON и основным элементом ИМС. На
основании детальной проработки конструкции корпуса судна, в модуле
подготавливается информация для дальнейшей обработки металла на
машинах газовой и плазменной резки.
Приложение TRIBON Hull включает в себя модули Hull form, Curved
Hull, Planar Hull, Plate Nesting and NC, которые используются:
Hull form – для интерактивного моделирования поверхности корпуса и
нахождения кривых сопрягающихся поверхностей.
Curved
Hull
–
для
моделирования
криволинейных
элементов
поверхности корпуса.
Planar Hull – для моделирования внутренней структуры судна, включая
палубы, жесткости, кницы, фланцы и др.
6
Plate Nesting and NC – для раскроя плоских частей на станках с ЧПУ,
резки и маркировки.
Pipe. Проектирование систем трубопроводов и вентиляции.
Модуль предназначен для выполнения одной из самых трудоемких задач
проектирования судна – пространственной трассировки и детальной
проработки элементов различных трубопроводных систем. На основании
выбранных
стандартных
элементов
трехмерное
моделирование
выполняется
элементов
трубопроводов
интерактивное
с
проверкой
наложений и технологических ограничений, определяемых возможностями
оборудования верфи. После обработки полученных данных готовится вся
необходимая информация для изготовления элементов труб.
Cable.
Проектирование
изделий
электромонтажа.
Подобно
модулю Pipe, модуль Cable предназначен для разработки принципиальных
электромонтажных схем и последующего определения пространственного
расположения
элементов
кабельных
трасс
с
проверкой
возможных
коллизий отдельных элементов электротехнического оборудования с
другими конструктивными элементами судна.
Accommodation.
Проектирование
судовых
помещений.
Этот
модуль предназначен для решения трудоемкой задачи обстройки судовых
помещений.
В
системе
моделируется
общее
расположение
жилых
помещений, подробно прорабатывается конструкция стеновых панелей,
места их соединения, определяются положения дверей, иллюминаторов и
специальной фурнитуры из каталога стандартных компонентов. Здесь
также
определяются
типы
различных
палубных
покрытий
и
конкретизируются места установки электропроводки. Наконец, в детально
проработанные схемы помещений вносятся места установки оборудования
общего назначения и систем вентиляции, горячей и холодной воды,
фановой системы и др.
Structure. Проектирование судовых фундаментов и различных
стальных узлов. Трехмерное проектирование различных нестандартных
конструкций специального назначения – таких, как фундаменты под судовое
оборудование, трапы, леера – вот основное назначение этой системы. По
7
разработанным моделям готовится исчерпывающая информация для
изготовления
этих
сгенерированные
конструкций,
карты
обычно
раскроя
включающая
листового
автоматически
материала,
полную
спецификацию изделия, подробные данные для передачи в модуль Hull, а
также основные массовые и инерционные характеристики.
General Design. Рабочее проектирование и просмотр основных
производительных моделей конструкций судна. Эта подсистема
служит общим базисом для большинства других приложений TRIBON и
содержит специальные функции просмотра базы данных ИМС.
Основными функциями модуля также являются двухмерное черчение
созданных
конструкций,
трехмерное
моделирование
объектов
и
их
объемная визуализация, набор утилит для создания отчетов, копирование
информации из одной ИМС в другую, а также макроязыки для написания
пользовательских
функций
и
создания
небольших
приложений
пользователя.
Кроме перечисленных программных продуктов, система TRIBON может
комплектоваться следующими подсистемами:
COMPONENTS – управление всеми покупными материалами и
комплектующими.
EQUIPMENT – определение всего оборудования по проекту.
TENDERING – расчет стоимости постройки строящихся проектов и
подготовка предложений по ремонту судов.
SHIP
MANAGING
–
общее
планирование
и
контроль
ремонтирующегося заказа.
WORK ADMINISTRATION – планирование и управление строящимися
заказами.
MAIN PLANING – управление ресурсами и работами судоремонтной
верфи.
MATERIALS – управление всеми аспектами движения материалов.
WORK REPORTING – управление персоналом.