TRIBONM3装配计划模块的焊接计算二次开发

孙 良,郑灿平

(江苏新时代造船有限公司，江苏 靖江 214500)

TRIBONM3装配计划模块的焊接计算二次开发

孙 良,郑灿平

(江苏新时代造船有限公司，江苏 靖江 214500)

针对船舶焊接建造技术精细化管理的要求，围绕现代造船模式生产实际状况，通过焊接信息定义、TRIBON M3装配计划和焊接程序二次开发及应用，实现一整套焊接智能设计技术系统。研究各类船型焊接工艺标准及规范，总结相对应的焊接规格表，建立设计编码标准和坡口标准以及标准焊接数据库；应用TRIBON M3装配计划模块，模拟分析船体分段的装配操作流程，设置合理、先进的零件流向编码体系；通过与TRIBON软件的二次开发接口，开发三维可视化焊接信息管理系统，提取三维几何模型相关信息，按照分段实际焊接制造过程，应用并统计出精确的焊缝长度、焊材消耗和焊接工时，生成焊接派工单等相关统计报表。

TRIBON M3;装配计划模块;焊接计算;设计编码；焊接长度

0 引言

TRIBON M3作为船舶生产设计的平台，近年来已被国内外船厂和设计单位广泛应用。其中M3船体装配计划模块能很好地模拟船体分段装配序列，分析分段装配操作流程，但对实现焊接智能设计技术和焊接物量智能统计技术还存在差距。

本文从建造实际产品出发，通过程序二次开发，根据船厂焊接工艺标准和规范、焊接规格表等为数据源，研究针对不同的焊接阶段，精确统计焊接工时、物量等基础数据，满足计划、生产准备、成本预算等需求，达到高效建造船舶，缩短建造周期，减少焊材消耗，合理均衡焊接工时的目的。

1 焊接基本信息的定义

要完成船舶焊接工艺设计与管理系统的开发，必须建立在TRIBON系统标准化定义基础上，才能智能完成焊接工艺基础数据和焊接物量等信息的抽取。通过近几年各类船型焊接工艺标准及规范的研究，总结出对应不同结构件的焊接规格表，在利用TRIBON M3进行生产设计建模过程中，固化设计编码命名标准，使焊接工艺基础数据得到统一的数据库表达形式，为焊接工艺智能设计和精细化管理提供基础数据。设计编码命名标准见表1。

表1 设计编码命名标准

(1)编制1套《坡口代码定义标准》。在TRIBON三维设计建模过程中，对焊缝分别定义坡口代码和坡口文本，为下阶段焊接材料的选用及焊接工时的定义做准备。坡口标准包含了对接焊、角焊接百余种坡口形式，每种坡口形式都有坡口角度和间隙定义，以数字代码的形式表示。例如：坡口代码“220”表示二氧化碳气体保护焊对接坡口，根部间隙为“0”，坡口角度为“20°”，其中任何一个参数变化，将重新定义坡口代码[1]。

(2)建立《焊材数据库》。根据焊材实际使用情况，统计出分段各个作业流程阶段，不同的焊接形式所选用焊材及辅材的范围。

(3)统计标准焊接工时。焊接工时基础数据的统计，直接影响到焊接成本的计算和焊接工作计划的安排。精确统计出不同焊材牌号的焊丝，在分段焊缝不同位置、状态下所消耗的标准焊接工时，为全面开发焊接统计程序奠定基础。

2 M3装配计划模块的流程分析

通过TRIBON M3船体装配计划模块，对分段结构模型进行模拟装配，设置合理、先进的零件流向编码体系，达到设计施工要求。设计模块时，应充分考虑装配计划模块中分段建造方案，利用装配计划完成分段零件拼板、流水线、小组立、中组立、大组立、总段组以及船台的装配。通过树状结构图显示装配顺序，并对结构树中的各组立定义正确的装配流向代码，如图1所示。图1中， P代表总组，G代表大组立，H代表大中组立，M代表中组立，C、S和T代表小组立。

3 焊接程序二次开发及应用

运用TRIBON系统的基础数据，通过TRIBON系统后处理二次开发，研究焊接工艺智能设计方法与流程、焊接物量和工时的智能统计技术，实现焊接工艺智能设计与管理。

3.1提取分段三维几何模型信息

通过与TRIBON软件的二次开发接口，按分段提取三维几何模型信息，以及分段零件的焊接坡口及文本等相关信息。另外，从TRIBON M3装配计划模块中，抽取分段装配结构树及其对应的组立流向属性等，如图2所示。

图1 装配树型目录及组立属性

图2 分段模型及相关信息抽取

3.2焊缝可视化设计

开发的焊接信息管理系统支持多种方式编辑、统计焊缝长度数据，准确率95%以上，节约焊接物资10%以上，有利于精确统计焊材消耗量。

在该管理系统中，三维可视化定义分段制作焊接的计算基面，分段内部小组立是由系统自动定义基面，分段内部所有组立可同时展开，运用基面设置菜单浏览所有组立，并检查是否准确。

同时根据分段的实际焊接工艺要求，在系统中智能提取焊接工艺信息，三维可视化计算分段焊接信息。结合三维模型与焊缝的关系，对于生成的可视化焊缝，可以完成对焊缝信息查询，提取每条焊缝的详细信息：节点、焊缝名、零件、板厚、材质、焊接长度、坡口形式、焊接类型等，如图3所示，并进行相关焊接信息的确认与修改工作，确保焊缝信息的准确无误。

图3 抽取、编辑焊缝信息

3.3焊接信息的统计

焊接信息的统计，主要以船体三维几何模型及组立树为背景，焊缝三维模型为载体，通过解析焊接规格表、焊材数据库等焊接工艺信息，分类抽取焊接管理系统中相关信息，实现焊缝的智能设计和数据输出。

3.3.1焊缝长度信息

对于统计的焊缝长度信息，分为角焊缝和对接缝2大类。以分段为导向进行统计，统计出不同装配阶段相对应的各种焊接方法、坡口形式、焊接类型、焊接位置所对应的焊接长度，并进行分类汇总。

3.3.2焊接耗材和工时信息

焊接耗材和工时信息主要研究焊丝、焊剂、衬垫、CO2气体用量以及焊接工时的消耗。以分段为单元，按结构装配阶段进行物量统计；同时也可按任意选择对象，如部件、组件、分段、总段、整船结构等物量的统计。

未来的发展目标，以计划为导向进行统计。在装配结构树中，给每个节点赋予计划信息，包括计划开始焊接时间、计划结束焊接时间、实际开始焊接时间、实际结束焊接时间等，真正实现设计、生产与管理的一体化。

3.3.3焊接派工单生成

要真正实现船舶建造的高效焊接、缩短造船周期，必须对每个结构装配组立实现焊接派工单的生成，并与生产计划任务包紧密结合。它包含着船体结构组立装配的所有信息，与相对应的组立图相结合，便于指导现场管理。

4 结语

本文以船体分段装配焊接为研究对象，分析在TRIBON系统中进行船体分段的建模、装配操作过程，开发了符合现代造船模式的焊接信息管理系统。通过实船测试，完成了焊缝的智能设计，准确率超过95%，为成本控制、焊接材料的发放及订货提供了科学依据，同时为实现数字造船、信息化造船提供了有力保障。

[1]王淑梅,王新奇.Tribon M3 焊接计划应用与开发[J].船舶工程，2008，30(5)：76-78.

2014-05-14

孙良(1970-)，男，工程师，主要从事船舶设计工作；郑灿平(1976-)，男，工程师，主要从事船体生产设计工作。

U662.9

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