Design & Development设计开发

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作者简介：覃 翼（1979-），男，工程师，主要从事船体的生产设计

收稿日期：2011-05-04

1 综述

海洋工程船是指具有海洋石油钻井平台作业，

海底管路铺设，船舶及海洋结构物牵引等特殊用途

的一类船舶。主要种类有海洋平台供应船（PSV），

锚作多用途船（AHTSV），挖泥船，铺管船，拖轮

（Tug），护航拖轮（Escort tugs），消防船等。随着

陆上石油资源日渐枯竭，各国纷纷掀起了海洋资源开

发热潮。各类海洋工程船的需求逐年增加。

作为国内海洋工程船行业的领军公司，笔者所在

公司长期专注于海洋工程船舶的设计、建造及销售，

近年承接了大量海洋工程船项目。针对海工船项目

分散，船型多，内部结构紧凑等特点，为了更好的

展开海工船的设计工作，以及为我司船厂储备技术

资源，我司于2007年初引进了世界先进的船舶设计软

件Tribon M3。2007年至今，笔者运用该软件，参与

了5型船，累计11艘海洋工程船的生产设计工作，在

Tribon M3运用于海洋工程船生产设计方面积累了一定

经验。笔者试图通过本文，将3年来软件运用以及海

工船生产设计工作做一个总结。

2 软件介绍

作为世界领先的船舶行业设计软件，超过80%的

北海及墨西哥湾的大型生产设施（海洋工程船，钻井

平台等）使用Tribon技术设计，超过85%的全球最大

造船厂正在使用Tribon软件，Tribon（AVEVA）在工

厂及造船信息技术工程行业占据着主导地位。

Tribon M3支持从概念生成、设计、生产、船舶维

护、改造翻新到退役的船舶整个生命周期的所有阶

段。它是一套完整的设计和生产

应用程序，支持超大型，复杂型船舶以及海洋平

台的设计与生产，能提供快速、高效的设计、建造运

作方式。

Tribon M3的主要特点有，基于网络的项目协同与

信息共享，集成化的平面制图与三维建模，高效的船

体与舾装协同设计（整体设计无碰撞），自动化地获

取生产制造信息，集成化的船体和舾装生产装配信息

（尽量减少工厂施工工作量）。

可以看出，Tribon M3的这些特点，非常适用于海

工船的生产设计工作。比起大型船舶，海工船系统更

多，空间更狭小，结构更复杂，对软件本身提出了很

高要求。软件准确的生产信息能更好的控制原材料，

减少重复劳动，直观的协调船、机、电各个专业，使

得加工车间的工作更高效。

Tribon M3船体设计模块是一个强大的主船体结构

设计以及生产信息生成的数据中心应用程序。此程序

涵盖了所有类型船舶从船体设计到零件加工、分段装

Tribon M3在海洋工程船船体生产设计的应用覃 翼

（广东广新海事重工有限公司，广州 510080）

摘 要：本文从海洋工程船船体生产设计出发，全面阐述了运用Tribon M3进行船体生产设计的全过程。关键词：海洋工程船；船体；生产设计；Tribon M3；建模；生产

Application of Tribon M3 in Hull Production Design of Ocean Engineering Vessel

QIN Yi (GMG Shipbuilding & Heavy Industry Co., Ltd. Guangzhou 510080)

Abstract: This article states the application of Tribon M3 in production design of hull based on the practice example of Ocean Engineering Vessel.

Key words: Ocean Engineering Vessel; Hull; Production Design; Tribon M3; Modeling; Manufacture

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配的全过程。它不仅可以创建图纸和零件表，还可以

生成设计和建造过程中所需的全部生产信息及文档。

此程序实现了一体化的完整信息流作业，从用户参数

化标准应用到建模、自动零件生成及先进的生产图纸

生成技术支持。

现就以某艘58.7 m锚作多用途船的船体生产设计

为基础，介绍Tribon M3的具体应用。

3 船型介绍

该船是由新加坡健全海事设计，我司为世界知名

海洋平台服务公司建造的一艘锚作多用途船。船长

58.7 m，船宽14.6 m，型深5.5 m。双机双桨，两个首

侧推，一个尾侧推，配备一台150 t的拖缆绞车，设

计航速13.5 kn，静态拖力60 t。并配有动力定位，自

动驾驶等功能。主要用于起、抛锚，运输液货、散装

水泥、泥浆以及其他物品，对外消防，抢险救援等工

作。该船型为我司主打产品，至今已经为国内外船东

建造数十艘。

该型船结构复杂，系统众多，在有限的空间内需要

布置众多设备及管路，对生产设计提出了很高要求。

4 设计准备

为了实现 “壳、舾、涂”一体化总装造船，该船

的生产设计依据以中间产品（分段）成品化为目标，

以托盘管理为手段，以区域（阶段）组织生产为导向

这一总体思想具体展开。

按照总体布置和结构特点，总结我司之前船型的

经验，综合考虑船体、舾装和涂装作业的要求进行本

船的分段划分。全船以10 m板长为依据划分，可以使

用10 m及10 m 以下长度的钢板。所有内部结构超出甲

板、外板、内底板、舱壁板300 mm以上的，要保证

分段接口一刀齐。甲板分段为嵌补段，在保证甲板与

横梁平齐的基础上要有方便嵌入的斜口。尾部断缝划

在尾轴管出口后部，尾轴管区域结构要保证分段内完

整。首部断缝划在距离首尖舱壁450 mm处，结构与

板一刀齐。锚链筒出口锚唇处外板作特殊处理，保证

此区域结构完整。

主要沿船长方向设置舷侧、底部、甲板分段，组

成环段。首部尾部单独成段，上建基本上一层为一分

段。主船体采取环段出图模式，首部尾部及上建单独

分段出图。

除此之外，还有图纸消化、工厂设备摸底、制定

编码规则、节点设置、钢材统计、出图计划、套料规

划，软件初始化等方面工作，将在后面具体流程中逐

一阐述。

5 外板建模

运用Tribon M3进行海工船生产设计的第一项工作

是外板的建模。完整的外板以及骨材信息是整个船体

建模的基础。根据该船线型图以及外板展开图，运用

软件曲面建模模块（Curved Hull）来进行外板的具体

建模工作。该模块可以方便的读取CAD软件中的线型

数据，从而生成船体曲面。另外，Tribon M3还提供了

很好的线型光顺工具，能大大提高线型光顺的效率。

并且内嵌了很多经验公式，使得船体曲面的光顺变得

容易和直观，也使得新手更容易上手。

光顺好了船体曲面后，再根据外板展开图，创建

外板。外板骨材的创建也是在这个模块中完成。一个

完整的船体外板模型，能方便的自动生成外板展开图

和肋骨线型图。外板骨材和内部结构的开孔均可以在

外板展开图上显示。

根据分段建造的原则，并适应环段出图模式，该项

目外板也是以环段为单位排版，即横向板缝尽量设置在

分段大接缝处。尽量保证分段（环段）的结构完整性，

减少船台合拢工作量，从而缩短项目的船台周期。

外板以及肋骨结构，能被船体平面建模模块调

用，用于船体平面建模工作。

6 平面建模

外板及外板肋骨建好后，进入平面建模阶段。船

体的完整内部结构被塑造为平面板架，包括板、型

材、肘板和面板，从而创建一个完整和详细的模型以

提供加工数据和装配信息，以及为舾装管路电气的建

模提供背景环境。

根据海工船的特点，该项目船体分段建模的一般程

序是：舱壁（甲板、横舱壁，纵舱壁）——横梁、纵

桁、水平桁——肋板——肘板。同一层次的零件，根据

结构图反映出来的依附关系，确定建模的先后次序。

在船体平面建模中，下面的方法和技巧的运用能

大大提高效率。

软件初始化工作。由于采取多人同时展开建模工

作的模式，对软件的初始化，统一建模标准就尤为关

键。主要根据项目退审图，焊接规格表，节点图以及

船东、生产部门意见等，将一些通用性的设计信息固

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化，转化为软件语言。例如型材端部形式，折边材的

转角开孔形式，肘板连接形式，板材坡口形式等等。

能大大减少建模时间，并使得分散建立的模型保持了

较高的一致性，从而提高现场施工效率。

移动和复制等功能的使用。由于船体结构有一定

的相似性，尤其是横向的结构，往往基本一致。通

过移动、复制、修改、对称等功能，可以加速设计

工程。板架将会自动适应新的外围形状。新的零件能够

根据用户自定义规则自动编号。在分段建模前，设计人

员应当分析本分段图纸，对零件做一个整体规划，结合

Tribon M3的具体功能，能大大提高建模效率。

在建模过程中定义零件关联性。零件的修改是经

常出现的情况。往往一个零件的修改，会带来与其在

空间有关联的其他零件的修改。Tribon M3零件关联

功能很好的适应了此种情况。模型可以很容易地适应

船体线型或者其他零件的改变。程序可以自动参考连

接零件以执行放样并确定定义零件形状的精确坐标信

息。一个零件的修改将会自动引起相关零件的修改，

无需手工对每一个需修改的零件做修改，使得设计得

以快速的展开。

在2维图形中建模。在2维图形中建模是Tribon M3

的又一强大特点。设计人员的工作界面可以与退审图

保持高度的一致，更直观，也更容易发现问题。所有

的板架试图都可以与板架模型保持着关联，板架的建

立和修改可以通过图形来执行。这样就使得模型与退

审图始终保持着关联性，从而减少了设计时间。

7 零件编码船体建模的另一项工作是零件编码。笔者根据多

个项目的经验，发现在板材建模阶段就进行零件编码

工作能大大提高效率，并更容易发现错漏。具体操作

是在建立板架的首个对话框中即输入零件编码，更容

易将整个分段的编码统筹起来。

根据我司生产部门实际情况，结合我司信息化系

统设置，该项目零件编码采取了分段名+位置信息+零

件名+生产信息的零件编码规则。例如，对于“B04-

-FR38A--P1\Z”，B04代表该零件属于B04分段，

FR38A代表该零件位于38号肋位，为A号组件，P1代

表其为该组件的1号板，“\”之后是生产信息，Z代

表该零件需在内场进行小组。该编码系统，在Tribon

M3中，体现出了良好的适应性，无论是图纸标注还

是零件表的生成，都能方便直观的将信息反映出来。

经过多个项目的现场反馈，该编码系统也较好的适应

了海工船的具体生产工作。

8 生产信息所有必需的加工和装配文档均可在Tribon M3中创

建。例如焊接收缩量，余量，坡口，焊接规范，零件

安装线，型材端部形式，型材线型图等等，都可以通

过在建模的过程中写入程序，并能很方便地通过图纸

以及标注体现出来。

9 零件套料建模工作完成后，接下来要进行的是零件套料工

作。Tribon M3提供了强大的零件套料程序。能在母

板上进行板材零件套料并生成带有套料草图的数控切

割机划线数据。可以从船体板架中完整地自动生成需

要加工的板材零件。包括所有像补板垫片一类的小零

件。零件的外形调整，比如焊接收缩量，余量等，都

会自动计算，反映在零件套料图中。切割划线和定位

线划线可以根据各个船厂的习惯定制。

为了提高效率和材料利用率，软件还提供了自动

套料功能。除了通过零件菜单直接选取零件进行逐个

套料外，还能在选定的范围内（可以同时选择几个分

段），自动根据板材利用，零件形状等信息，自动将零

件套在母板上。小零件可以套在其他零件的开孔处。

为了提高利用率，母板的定义是完全开放的。可

以根据库存以及工厂设备情况选择定义不同规格的母

板。如果在开始设计前，就考虑到母板的使用情况，

能大大提高材料利用率。另外，套料范围的选取也对

材料利用率的提高至关重要。全船套料能大大提高材

料利用率，但是增加了后期理料难度以及库存压力。

单独分段套料，利用率又很低。根据海工船的具体特

点，结合环段出图模式，本项目采取了环段套料的方

法进行套料。在材料利用率和理料难度之间找到一个

平衡点，提高综合效率的同时很好的控制了成本。

10 图纸生成经过以上步骤，船体的建模工作基本完成，接下

来的工作是生产图纸的生成。主要包括三维视图，

结构图，零件表，零件套料图，型材下料图等。在

Tribon M3中能方便的生成这些图纸，并提供可选择的

自动标注，手工标注等功能。之前写入模型的生产信

息也能自动体现在相关图纸中。

对于一个分段，一套完整的生产设计图纸包括：

结构图、分段建造要领、典型节点图、焊接规格表、

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就不再需要一个单独的放样过程。将诸如零件套料，

坡口信息，型材端部形式等设计信息，固化到软件当

中，大大减少了工作量。另外，Tribon M3还通过一个

通用的模型数据库使得各个专业间更好的沟通，以减

少重复工作。

2）减少生产工时和周期。生产设计的目的是生

产，这一整体思路贯穿运用Tribon M3进行生产设计的

全过程。在设计期间应考虑船厂可利用的加工设备，

而且设计也将使得这些设备得到最佳的利用。高精度

的切割和划线生产信息输出、包括允许的焊接收缩量

都可以直接被使用在数控生产设备上。对质量检验和

零件相对的装配位置自动提供检验标记，保证所有零

件一次完成、没有返工。设计的过程，即是对生产的

模拟。最大限度的将生产中遇到的问题解决在设计阶

段，从而大大提高生产效率。

“工欲善其事，必先利其器”。Tribon M3给笔者

所在公司带来的效益无疑是非常明显的，而对于软件

本身的二次开发和功能挖掘，使得软件更适应海洋工

程船这类特殊船舶的设计工作，将是未来项目执行过

程中的一个研究重点。

船体理论线图、全船精度管理布置、零件表、板材套

料图、型材下料图。在出图前，将图面布置，图纸传

达的信息等标准化，能大大减少出图时间，提高出图

质量，保证全船图纸的一致性，从而提高生产效率。

11 设计总结船舶的生产设计，是一项很繁琐而且需要高度精

度的工作，对海洋工程船来说，更是如此。设计过程

中的每一个操作，都会反映到具体生产过程中，换言

之，设计中的每一个操作，都会被实际检验。设计质

量，直接影响到生产质量和生产效率。如何凭借有限

的人力，在有限的时间内，较高质量的完成一艘海

洋工程船的生产设计工作，是一个值得深入研究的课

题。而事实证明，一个优秀的设计软件，能在这方面

提供强有力的支持。

通过项目实施，笔者认为Tribon M3 主要通过下面

两点做到了提高生产设计质量和效率。

1）减少设计工时和周期。Tribon M3具有针对主

船体生产设计的强大设计定义功能，具有良好的适应

性。能自动的生成零件加工和装配等生产信息，所以

粤新造船内刊报道