基于AVEVA Marine船体生产设计两种出图模式内容及比较

基于AVEVA Marine船体生产设计两种出图模式内容及比较

郭金柱

江苏新扬子造船有限公司，江苏 泰州 214532

摘要：作为一个AVEVA Marine (AM)软件的船体模块用户，主要工作是创建结构模型，AM系统的核心也就是产品模型数据库。各种船体的图纸、剖面视图和下料加工信息是创建船体结构模型后的副产品，纯粹意义上的绘图工作已经很少，然而在有些情况下绘图仍然是必要的。目前船体工作图的设计方法有两种：工序出图法和分段出图法。文章根据A造船公司两种出图模式，对其特点和主要内容比较得出：在推行生产设计的初期，采用工序出图法有一定积极作用，有利于分时分道流水线作业等现代化造船模式；但在建立结构编码系统和具备了而一定的设计基础条件情况下，如果为缩短设计周期，应立足于分段出图法。

关键词：船体生产设计；工作图；工序出图模式；分段出图模式

中图分类号：U662.2 文献标识码：A

Content and comparison of two drawing modes based on

AVEVA Marine hull production design

GUO Jinzhu

Jiangsu New Yangzi Shipbuilding Co.，Ltd. Taizhou 214532

Abstract: As a user of the AVEVA Marine’s modular ship construction,the main work is to create structural core of AM

system is the database of the product information of various hull drawing,its sectional view and blanking information are

the by products of creating modular ship only drawing work is so in some cases,drawing is still

present,there are two ways of desiging hull the Procedure drawing and sectional following is to take shipyard A as an

example to analyse the two ways of drawing and compare its features and key the beginning of implementing product

designs,adopting the Procedure drawing can play its active is convenient for assembly line work at different times,which is a

modern way of shipbuilding,If a programming system has been set up and some basic knowledge of design has been accumulated,You

can use the sectional drawing mode to shorten the design time.

Key words: Hull production design;Working drawing；Procedure drawing mode;Section drawing mode

0 引言

船体建造工程量约占船舶建造总工程量50%，属于多工种综合作业。它与船舶建造的其他专业关系极为密切，为其设计和建造提供背景，且是其基础。因此，做好船体生产设计是发挥船厂综合效益的有效途径。所谓船体生产设计是在详细设计的基础上，按照现代科学管理的要求，根据工厂的生产条件和技术水平，以合理的建的建造方针、施工要领和作业顺序为指导。根据作业阶段和施工区域的生产和管理需要，绘制工作图、管理图表以及提供施工信息，用以指导和组织生产的设计过程。

船体工作图主要是指示船体建造过程各作业阶段、工位描述、作业对象，用于指导施工的工作图。当前船体生产设计工作图的出图模式可以分两种：一是全部按工序、工位出图，致力于深化工序，工位图纸的信息；二是立足于深化分段结构图，按分段出图，为各工序，工位有效地提供信息。以下将主要对分段工作图（组立图）两种出图内容和设计方法展开比较分析。

1 按工序出图模式的工作图

按工序出图是以分段结构图为依据，其内容含零件图，加工图，部件、组合件工作图、分段装配图、船体总装图，这些都是AM创建船体结构模型和设定组立树后的副产品。

1.1 零件图

（1）零件图种类：板材零件图由AM模型提取自动生成绘制的零件表、供光电跟踪切割及靠模切割用的零件图、供手工号料用的零件图等，除此之外还有型材图。这些零件图由AM创建模型后生成，如果没有更多的几何要素需要表达时，只需要用表格表达，不用出图。

（2）零件图内容和表达：零件编码、材料规格、零件的坐标方位“左（P）、中（C）、右（S）”、尺寸、62 2021年第02期 ＼ 中国科技期刊数据库 科研

切口、加工符号、对合要求、余量、补偿量以及边缘加工要求。

1.2 加工图

加工图主要是作为船体加工的依据。凡零件图中对于加工要求已经用符号表示清楚，或者在样板中已经有明确加工要求，号料后能按其要求加工的，不再出加工图。其他视实际需要出加工图或加工表，一般有以下几种：

（1）套件切割图。作为切割的依据，在图上附有一个小表格，注有计划施工日期、实际施工日期、定额工时、和实际动工工时等。当下料完毕后就将该部分剪下来，表示该部分零件已经下料完毕，可以随时掌握进度。

（2）仿形图。按比例准确绘制，作为光电跟踪切割的依据。

（3）逆直线加工图及数据表，作为逆直线加工型材的依据。

（4）活络样板加工曲形样板及数据表，由AM创建模型后生成的副产品。

1.3 部件、组合件工作图

（1）部件工作图：是描述零件组合最初始的工作图，也是为最初始组合工位的需要而提供的。

部件工作图的种类一般有T型部件图、拼板图、简单板件型材组合图等，一般以一次装焊的原则划分。部件工作图的图面一般应包括零件编码、部件编码、零件数量、部件数量、理论线、零件相对位置、对合线、坐标方位、尺寸、焊接工艺、余量、补偿量、切割边缘要求以及管理量、定额等。

（2）组合件工作图：除表示一般零件制作外，还包括已经由零件组合好的部件。因此在组合件图上，只需要表示安装的零件与部件，而组成部件的零件无须表达。该图作为组合件施工的依据，要求明确简单，便于读图。

组合件工作图一般分平面和曲面两种，图面的设计深度包括：拼板图，板的排列形式、位置尺寸，板的规格，板的边缘加工要求（余量、补偿量、切割时机、坡口等），基准线，板架图，划线尺寸，零件编码，材料，焊接要求，检验要求等。

平面组合件可采用对角线检查，对角线尺寸一般计算到板架最边缘的交角处，不包括板边余量，其理论值通过计算得出。

对于曲面组件工作图，图面除要求上述设计深度外，尚需要对胎架提出要求，其坐标数据可通过手工换算，也可以通过电子计算机提供。一般有胎架支撑高度数据、板边界的三维坐标、板缝及结构展开的实长等。

1.4 分段装配图

分段装配图是在已经完成的详细设计的分段结构图的基础上进一步绘制的工作图。它包括分段装配的全部工艺和管理信息，专门为分段装配提供依据。其出图特点为：只表示在本分段安装的零件、部件和组合件，而对于组成的零件及组成组合件的部件和零件均不表达。

分段装配图有两类：一类是分段装配图；另一类是两个或两个以上的分段组成更大的装配图。对于后者，只需表达组成大分段的各个分段编码，必要的散装件以及对合、焊接、控制变形等工艺要求。

分段装配图内容：定位草图及一般说明，应把构成分段的零件、部件、组合件的定位依据表达清楚；胎架图，包括胎架种类、形式以及制作工作量；型线型值，作为确保分段精度的依据；分段装配图，详细表达零件、部件、组合件之间的装配焊接细节，而部件组合件之间的装焊细节则不表达；焊接说明，包括焊接规程、焊接材料规格、焊脚等，最后是分段建造说明。

1.5 船体总装图

船体总装图的内容：各分段编码，各个分段吊上船台装配先后顺序；各分段重量、重心；船台（坞）散装件，定位对合依据，技术标准、特殊工艺措施。

以上内容通常绘制以分段为基础，分区表达的船体总装工作图，如全船底部、全船舷侧、全船甲板的平面图、纵剖面图等，其目的是表达分段与分段接合处的零件详细情况、工艺要求以及工作量等。因此，在接合部位通常需要增加一些详图，而与接合边缘无关的部位，则从略或不表达。

表1 工序出图模式

设计方法 工序出图模式

基本特征 ○1AM结构建模后，现根据详细设计提供的分段结构图、分段划分图、工法DAP流程，按工序分别绘制零件图、加工图、部件图等工作图，而后绘制分段装配图、船台总装图，分段结构图仅供各工序工作图深化用

○2分段生产设计是分两步分完成的

加工 ○1零件图

○2套料切割图

○3数控切割信息介质（U盘、软盘等）

○4零件配套表

备注：以上由计算机AM软件或二次开发直接生成

部件、组件○1拼板图

组装 ○2组件图

○3平面部件图

○4曲面部件图

备注：以上图样单独绘制

分段组装 单独绘制，仅表达与分段组装有关内容

船坞总装 单独绘制,以分段划分图为基础，分区表达分段连接处的详细要求

中国科技期刊数据库 科研 ＼2021年第02期 63

2 按分段出图模式的工作图

按分段出图的工作图模式是在设计分段结构图的同时就深化工艺与管理信息，使分段工作图能为放样及各施工工序提供所需的准确施工指令。因此，图纸涉及面广，图面设计深度要求高，分段工作图的设计是一次完成的，其工作内容包括工作图、零件表、工艺表和胎架图表。

极为重要的组成部分，也是AM创建模型和设定装配计划后的副产品。

（1）零件名称、材料牌号与规格、种类、数量、重量等。推行零件编码后，零件名称则可用编码代之，并使之表达其组合要求。

（2）零件在船上的位置，通过零件明细表编码及“左（P）、中（C）、右（S）”表达。

（3）零件制作的工序，可用简单的字母表达。如A表示号料、切割,B表示号料、切割、辊弯，C表示号料、切割、辊弯、水火弯板等。

（4）工序、工位执行的作业任务。

（5）零件流程的工序、工位的顺序及流向。

2.1 工作图

工作图的图面内容包括：图面结构细节、零件编码、结构典型节点、结构切口详细表示，包括切角、流水孔、通焊孔以及构件通过水密、油密结构的截漏孔等。预开孔，如管子、电缆通过结构的开孔。焊接工艺细节，如焊接种类、方法、规范、坡口形式及板厚差过渡形式等。装配理论线、结构端部结构形式、船台（坞）散装件、缓焊部位，即在分段上缓焊，待船体总装后再焊、带余量边缘标志、带余量边缘的预修整时机标志。带补偿量边缘标志，指零件下料时边缘带补偿量，以后不准备修整；或下料时带有余量，而预修整时留下补偿量，以后也不再修整的边缘。吊环用符号表示其种类、安装位置及拆卸方法。脚手架及安全设施眼板，临时工艺孔及注明封合时机和工艺要求。预舾装件和电气安装件，如放泄塞等可直接设绘船体分段工作图上，也可以用清册或预舾装托盘表示。

2.3 工艺表

一般包括分段建造方案、胎架图、DAP装配程序、工艺要求、装配所需的放样资料、控制变形措施。

2.4 胎架图表

其型值由计算机设计软件AM创建模型后放样提供。分段工作图的作用是为放样提供全部结构工艺信息；为部件、组件制作提供所需的组合范围、组合顺序、组合工艺和组合工作量等信息；为分段建造提供完整的工艺管理信息；为船体总装提供分段边缘的连接方式及散装件信息等。

由于分段图有着指导各工序施工的功能，因此，可以免除很多工作图，诸如部件、组合件工作图，分段总装工作图，船台（坞）装配工作图等。

2.2 分段零件明细表

零件明细表与工作图相互依存的，它是生产设计图1 工序出图模式

图2 分段出图模式

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表2 分段出图模式

设计方法

基本特征

分段出图模式

○1AM结构建模后，在详细设计提供的分段结构图、分段划分图、工法DAP流程的基础上，加上建造工艺内容和管理数据，使其具有完整的施工指令；同时按分段绘出结构零件等工作图

○2分段的生产设计是一步完成的

同工序出图

○1拼板图：单独绘制

○2组件图、平面部件图、曲面部件图

分段结构图（或分段图册）：以深化详细设计的分段结构图为基础，通过放样扩展信息，最后形成完整的工艺内容和管理数据

以分段划分图为基础，加上工艺内容和管理数据

分段

306

406

506

表3 52000DWT散货船货舱典型分段工序出图模式

建模

46

工作图绘图

82.8

工作图绘图总页码

28

建模与绘图工时系数比

1：1.8

1：1.8

1：1.85

X：1：1.817

56 108.5 25

57 105.5 29

∑：159 ∑：296.8 ∑：82

加工

部件、组件组装

数据来源：A造船公司工时及图纸录入系统。

11%

9%

17%

306建模工时

406建模工时

606建模工时

分段组装

船坞总装

3 两种出图模式的比较

3.1 工作任务的明确程度

按照工序出图，由于工作图及相关剖面只表达与本工位有关的工作，而其他所有与此剖面无关的零件内容均不表达，因此，任务与做法都很明确，不受其他干扰，“做什么”“怎么做”都清清楚楚；而按照分段出图，其任务与工作量可以从零件的编码以及重量加以明确，而工作对象及所需工艺信息，全部可以在分段结构图所在剖面中看到，但与其他内容混在一起，不像前者那样明确。

21%

21%

21%

306绘图工时

406绘图工时

506绘图工时

图3 52000DWT货舱6环段工时

表4 56000DWT散货船货舱典型分段分段出图模式

分段

306

406

506

建模

45

工作图绘图

72

工作图绘图总页码

22

建模与绘图工时系数比

1：1.6

1：1.6

1：1.55

X：1：1.583

3.2 作业人员素质要求

按工序出图，由于任务明确，图纸内容简单，特别适合船厂二级外包从业人员、入职时间较短的合同工情况；而按分段出图，用编码以数代性的符号较多，同一剖面存在不同工序零件信息，并且要求工人从分段图纸上了解本工位的任务，因此，工人技术素质要求高。

55 88 28

55 85.5 26

∑：155 ∑：245.5 ∑：76

数据来源：A造船公司工时及图纸录入系统。

22%

11%

13%

306建模工时

406建模工时

606建模工时

3.3 图纸的分配

按工序出图，只发与该工序或工位有关图纸，分段结构图一般不下发施工，只作为船体生产设计时分解用。而按分段出图，则分段结构图要发至各个有关工序。

22%

18%

14%

306绘图工时

406绘图工时

506绘图工时

图4 56000DWT货舱6环段工时

3.4 设计周期与负荷

由表1与表2对比得出，工序出图模式与分段出图模式的主要区别在于分段工作图（组立图），在下料图和加工图等图样中差别较小。因模式的不同，工作图的设计深度与出图剖面数量直接影响船体生产设计工作图总设计工作量和设计工时。按工序出图，局部图面比较简单，同一剖面不同工序零件需多次剖图表达，出图量大；而按分段出图较为简单，同一剖面不同工序零件一次表达。如下根据A造船公司设计建造的相似船型两种出图模式工时比较，得出工序出图模式设计周期与负荷大于分段出图模式。

3.5 对设计人员技能的发挥

按工序出图，除了设绘分段结构图以外，还须分解大量的工序图，这需要设计人员有较强的经验积累；而按分段出图，立足深化分段图纸，因此，设计人员需要有综合协调能力，利于设计人员水平的提高及技能的发挥。

3.6 利弊情况

根据表1与表2对比，以及A造船公司车间工人读图方便性与施工效率反馈，车间施工人员热衷于工序出图模式。利弊情况表5所示。

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表5 工序出图模式与分段出图模式效果优劣比较

设计方法 工序出图模式 分段出图模式

优点：图纸只与本工优点：图纸能满足整个建造序、工位有关，图纸清过程需要，工艺性完整、严晰明确，容易读图，施密；设计连续性强；设计周优缺点

工效率高，不容易发生期短

零件漏装、错装 缺点：读图和施工效率低，缺点：图纸设计工作量零件容易漏装、错装，图面大、工作重复量大、设代码和符号角度，工人需要计周期长 经过培训才易直接识读

4 结论

目前，国内造船企业较多采用按分段出图模式，而我公司当前也在由分段出图模式向工序出图模式转型。回顾日本20世纪50年代刚开始推行船体生产设计就是参照汽车制造流水线作业生产按工序、工位出图的。随着我国造船推进转模、建模，最终将建成以中间产品为导向、分时分道，壳、舾、涂一体化总装造船的流水作业生产线进行连续、均衡，且有节拍的生产，如能选择按工序、工位出图模式，将更有利于流水作业生产;另外在船舶工业智能制造、数字化造船的发展趋势下，选择工序出图模式也是必然选择。同时随着主流造船软件AVEVA Marine（AM）、CATIA、INTERGRAPH等计算机辅助生产设计技术的革新和发

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展，设计出图量自动化的增加，设计周期的增长，将不再是影响按工序、工位出图的主要障碍。

参考文献

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作者简介：郭金柱（1989—），男，江苏科技大学船舶与海洋工程专业，学士学位，助理工程师，主要从事船舶与海洋工程设计制造工作。