基于SPD系统的船舶管系生产设计

摘 要：船舶管系生产设计是造船生产中的重要内容之一，随着数字化造船技术的快速发展，船舶生产设计已普遍采用三维交互设计。文章通过船舶生产设计的实践，研究了SPD系统在船舶管系生产设计中的应用。

关键词：船舶管系；生产设计；SPD系统

引言

船舶管系是船舶的重要组成部分，在现代造船模式下，船舶管系的设计、制造和安装是造船生产中的重要内容之一，是确保船舶动力装置、机械设备、船舶系统、生活设施等正常工作和船舶安全航行的关键，也是船舶使用寿命的重要保证。船舶管系设计是船舶设计中的重要环节，是轮机设计中工作量最大、最复杂、最繁琐的部分。随着数字化造船技术的快速发展，船舶生产设计已普遍采用三维交互设计，体现了设计、制造和管理的一体化。

目前，国外的造船生产设计软件主要有由瑞典KCS公司开发的Tribon软件、法国达索公司的CATIA软件、美国 PTC公司的CADDS 5、西班牙SENER集团的FORAN、荷兰的MASTERSHIP软件以及芬兰的NAPA软件等。国内开发的造船生产设计软件主要有沪东中华造船集团上海东欣软件工程有限公司开发的具有自主知识产权的东欣船舶产品设计（Ship Product Design--SPD）系统和上海申博信息系统工程有限公司开发的船舶制造三维设计（SB3DS）系统。其中，SPD系统已在全国多家船厂、船舶院校、船舶设计公司中得到推广应用。文章以某散货船生产设计为例，研究SPD系统在管系生产设计中的应用。

1 SPD系统的功能及特点

SPD系统是我国具有自主知识产权的造船设计软件系统，它基于OpenGL建立拥有独立版权的三维CAD图形平台，独具船舶CAD/CAM特色，打破了国外造船设计软件的垄断地位。SPD系统包括通用设计系统、管系设计系统、风管设计系统、电气设计系统、铁舾件设计系统和涂装设计系统等，能满足船体结构、管系、风管、电气、铁舾件、涂装等专业三维全数字化设计的需求。

SPD系统的设计思想体现了现代造船模式理念，满足“壳、舾、涂一体化”和“设计、生产与管理一体化”的现代船舶建造要求。系统生成的生产设计信息能满足以中间产品为导向组织造船生产和推进区域制造模块化等技术要求。此外，SPD系统还建立了与其他软件系统的数据接口，具有同Tribon、CATIA以及CADDS5等系统的数据接口，通过导入这些系统的模型数据，重新生成三维产品模型，实现异构CAD的数据和信息集成，为厂、所协同设计创造了技术条件。

2 基于SPD系统的船舶管系生产设计过程

SPD系统的管系设计部分提供了管系交互布置界面，建立三维管系模型，具有很强的实用性。该系统涵盖了管路设计的整个过程，具有管子标准数据处理、管子原理数据定义、管路布置、设备布置、零件分割、管路安装图、管子零件图、托盘管理表以及管附件表等生产管理信息的生成等功能。

2.1 管系标准件处理

SPD系统将标准分类管理，提供用户输入和修改标准数据（属性数据、几何数据、连接数据）的功能；并通过自动转换工具将数据转换成实体。系统的标准数据库中已有大量的各种标准实体数据，供用户免费使用。对比较特殊的标准部件，如双孔法兰、泥箱、滤器等，可以根据代码手册的要求进行输入，生成各种管附件小样，还可以通过小样交互设计建立标准实体。

2.2 管系原理图处理和管路布置

管系原理图处理是SPD管系设计系统的前道工作，主要功能有定义管子数据、设备数据和附件数据。在管子数据中包含大量设计信息，可以为管子加工、定额及管理等提供各种信息。以管路原理数据为依据，在船体背景模型上进行设备和管路的布置工作，根据原理数据库中所定义的设备数据，选择设备名称放置设备；并可进行设备的移动、旋转、水平、垂直和移动旋转等操作。通过绘制管路、修改节点（弯管处理和节点位置移动）、修改相同管路、移动和拉伸管路、管路复制、管路镜像、管路旋转、更改管路号等功能创建三维管系模型。

2.3 复板及支架处理

在管系三维建模过程中进行复板设计时，根据复板的安装方向自动生成复板制造尺寸及开孔数据。若要生成多种形式的复板模型，如复板、挡水圈、加强圈、开孔、水密复板等，可通过增加、修改、移动、翻转、删除复板等操作实现。复板更新功能可以自动修改复板模型和开孔尺寸。

支架处理是采用参数化设计进行支架安装，包括安装支架、管夹和垫板、复制支架、移动支架、旋转支架、翻转支架、删除支架、伸缩支撑面、修改支架脚、修改参数、替换管夹、安装复板等功能；此外还具有自动生成支架图、支架托盘管理表和材料统计的功能。

2.4 模型查询与检查

SPD 系统具有消隐、干涉检查及模型查询功能。通过消隐功能，可根据需要将部分或全部管子、设备、部件及船体结构等在三维模型中临时隐藏，以便对选定管路的走向进行合理性检查；通过干涉检查功能可检查结构、设备、管子、部件间的间隙，并根据生成的干涉表信息对管路布置进行调整和修改；模型查询检查是用来查询、检查、自动修改模型数据，确保模型数据正确性。例如，当管路与设备、管路与部件之间的法兰遗漏或不匹配时，可以借助模型查询在不合理连接表中查看不合理连接点，这在三维模型中也有红点标志显示。这样通过多次的消隐、干涉检查及模型查询，便可找出管路布置的最佳路线，避免发生干涉现象和管路连接点的不合理现象，提高管系生产设计的精度。

2.5 管子生产信息处理

管子生产信息处理主要包括零件边界设置、零件处理、工艺检查、生成零件托盘等工作。在管系模型的基础上，自动按顺序编制管子零件编号，按区域、分段编制管子零件托盘并生成管子零件图，还要进行管子制作工艺性检查。根据不同的托盘生成管子零件图册及各种材料消耗配套表，满足了管子制作及安装时的材料集配、发放、领用等管理的需求，从而为管子的生产组织管理和物资配送创造有利条件，提高物流周转速度。

2.6 图纸处理

SPD系统提供了完整的管子设计图表，系统能生成和输出所有管子设计的资料，包括管子零件图、支架零件图、管子安装图、管子开孔图、复板制作图、管子托盘管理表、螺栓螺母清单、垫片汇总表等。

3 结束语

文章通过船舶管系生产设计的实践，分析了SPD系统关于管系设计的功能和应用过程。SPD系统的建模效率高，能实现三维模型和二维图纸同步自动修改，可大大减少管子设计差错，缩短管系生产设计周期。在现代造船模式下，SPD系统作为国产船舶设计软件显示出诸多优点，顺应了数字化造船的发展要求。

参考文献

[1]苏文荣. 船舶产品设计（SPD）系统[J].计算机辅助工程，2009，18（2）.

[2]杨振民，陈育才.SPD系统在船舶管系生产设计中的应用[J].机电技术，2004（2）.

作者简介：陈慧（1982-），工学硕士，讲师，专业方向为船舶工程技术、海洋工程技术。