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[摘 要]计算机普及之前，我国造船均采用手工放样及绘图；上世纪90年代后，随着计算机虚拟技术的广泛应用，计算机虚拟造船亦在业内兴起，主要有Tribon，CADDS，Catia等，但绝大部分是国内的造船软件，这些软件的功能强大，但使用费也较高，只有国内大型企业使用。而国内较为典型的是沪东造船有限公司下属的东欣软件工程公司开发的沪东船体建造系统，但其功能较少，软件没有虚拟建模功能，不能满足国内造船业的需求。2009年，东欣软件工程公司专门针对国内造船业的特点，开发出新一代船舶SPD三维设计系统，较好的融合了船舶建造过程中的各专业，通过在计算机上虚拟造船，使得各专业可以并列开工，对船舶建造过程中的材料成组，特别是对缩短船舶建造周期起到促进作用，现本文就SPD系统中的船体分系统SPD-H浅析其在船体建造中的使用与意义。
[关键词] SPD-H 计算机 虚拟造船
中图分类号：F426.474 文献标识码：P 文章编号：1009―914X（2013）22―0352―01
一 引言
“SPD-H 船体结构设计系统”是“舰船制造数字化设计集成平台”的组成部分，是SPD（船舶产品设计）系统的分系统。在我国，计算机船体建造系统已在大、中、小各类船厂广泛使用。但国产的三维的计算机船体结构设计系统，国内尚不多见。SPD-H 船体结构设计系统就是具有自主知识产权的三维的计算机船体结构设计系统。本系统与舾装设计系统集成一体，与船体建造系统集成一体。使用本系统，将大大提高船舶设计能力和水平，缩短船舶设计和建造周期。
二 SPD-H系统简介
1 模型建立
SPD-H 船体设计系统可根据船体设计要求（包括：船体总布置图，基本设计图，分段划分图，技术规格书，有关规范规则，以及由HD-SHM 船体线型三向光顺系统生成的船体型线等），采用图形交互的方式，运用系统功能进行三维的船体结构数据模型的建模，在计算机中进行虚拟造船，为后续的工作提供基础。
2 船体图纸生成，处理与输出
船体图纸是船体设计系统的最重要的输出。本系统能对船体三维实体模型进行剖切，生成满足船体制图标准的图面。在自动生成的图面基础上，提供各种图形处理功能，例如添加标注、标识线等，得到船体图纸。系统生成的船体图纸与船体结构产品数据库互联互动，船体结构产品数据库中船体结构修改了，相关的船体图纸刷新后就会自动修改。而选择船体图纸中的船体结构的图形，实际上也选中了船体结构产品数据库中的船体结构，于是可通过图纸修改船体结构产品数据库中的船体结构，也可根据船体结构产品数据库中的船体结构的属性数据在图面上标注零件名、材质、坡口，而无须键盘输入字符串。这就保证了船体图纸与船体结构产品数据库的一致性。
3 船体报表
本系统可模型建立过程中输进的一系列数据，通过系统计算输出与船体生产过程中必需的一系列船体报表，其中包括结构属性报表，重量重心报表，零件装配明细表。这些报表与模型和图纸高度一致，避免了以前人力计算的各种弊端，在准确度，精确度，效率上有了很大的提高。
4 提取 HDSHM系统需要的数据
本船体结构设计系统主要用于建立船体结构模型，生成船体图纸。设计的船体要进行制造还需要进行生产信息的制作。HDSHM 船体建造系统已很好地解决了零件的套料切割、曲面板零件的展开、弯曲加工、胎架等生产信息制作问题。把船体结构设计系统与HDSHM 船体建造系统连接起来，就能完美地解决船体的CAD/CAM/CAPP。本船体结构设计系统具有数据提取的功能。使用数据提取功能，可以把船体模型展开成零件，为HDSHM 船体建造系统提供已展开的零件，提供曲面板展开所必要的数据文件，使船体设计和制造一体化。
三 SPD-H系统在船舶设计建造中的意义
1 提供背景支持
管系、电气等设计系统在专业设计过程中，需要引用平台、甲板、外板、以及其他船体结构，作为船体背景。在进行干涉检查时，也必须检查所布置的管路、设备与船体结构是否发生干涉。本设计系统提供多种生成船体背景模型的方法，用户可选择最适合的方法来生成船体背景模型。这为船舶建造过程中各专业并列开工提供基础，改变以往其他专业需要船体分段成型后提供实体模型再进行现场放样的弊端，对提高其他专业的图纸准确率上有着不可缺少的作用。
2 减少船体建造过程中的错误率
船体结构有成千上万的零件组成，以往采用人工放样绘图的方式，容易造成各种错误，如船体图纸与零件表无法一一对应，各种结构碰撞，图纸粗糙等。通过本系统在计算机上进行虚拟造船，在船体模型的基础上再进行各种后续工作，且各种图表与模型高度一致，计算机模型与实船比例1：1，模型与后续工作具有拓扑关系，修改模型后图表经刷新后自动修改。从根本上避免以往人工放样绘图的种种弊端。
3 实现材料成组生产
以往造船均为粗扩式造船，管理方式落后，材料浪费及其严重，材料使用率往往只有60%-80%。通过本系统利用计算机自动进行零件分类、分组，实现结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提高了劳动生产率，从根本上影响企业内部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业化和自动化程度。
4 缩短船舶建造周期
船舶建造业有建造周期长等特点，一艘船从在船厂开工到交船往往需要一年多的建造周期。而缩短建造周期的方法之一是提高船舶预舾装率，缩短船舶下水后的码头舾装周期，这对基础设施不足的船企业是提高产能的办法。采用SPD-H系统使得管系等专业可以在分段，总段，总装阶段可以与船体专业并列开工，码头舾装只需要少量连接工作即可完工。这为缩短船舶建造周期提供了保障。因为大部分舾装工作在分段，总段里完成，改善了企业工人的作业环境，船企的施工安全管理工作得到较好的改善。
四 综述
SPD-H系统实现了使用国内软件对船舶进行虚拟建模的零突破，比起国外软件有着较高的性价比。软件解决了在建造过程中的种种问题，能满足船舶建造过程中各专业三维全数字化设计的需求，并可以通过三维模型对船舶产品进行性能、结构强度、工艺合理性和制造可行性分析。通过使用SPD系统全面的縮短船舶产品建造周期，在统一平台下，S P D 可以提供船舶设计、生产和管理的整个生命周期的信息，可以帮助作出决策，更容易的进行异地协同设计、生产，使船厂及工程公司更具有竞争力。
参考文献
[1] 陶自强，郑斌华，袁轶，王素清。《SPD-H 船体设计系统操作使用说明书》。沪东中华造船（集团）有限公司信息技术研究所，2010
[2] 陶自强，郑斌华，袁轶，王素清。《SPD-G 通用设计系统操作使用说明书》。沪东中华造船（集团）有限公司信息技术研究所，2010
[3] 黄浩。《船体工艺手册》。国防工业出版社，1989
[4] 李忠林。《船舶建造工艺学》。哈尔滨工程大学出版社，2011
[5] 唐永刚。《船舶舾装工艺学》。人民交通出版社，2002
[6] 陈可越。《船舶设计实用手册》。中国交通科技出版社
[关键词] SPD-H 计算机 虚拟造船
中图分类号：F426.474 文献标识码：P 文章编号：1009―914X（2013）22―0352―01
一 引言
“SPD-H 船体结构设计系统”是“舰船制造数字化设计集成平台”的组成部分，是SPD（船舶产品设计）系统的分系统。在我国，计算机船体建造系统已在大、中、小各类船厂广泛使用。但国产的三维的计算机船体结构设计系统，国内尚不多见。SPD-H 船体结构设计系统就是具有自主知识产权的三维的计算机船体结构设计系统。本系统与舾装设计系统集成一体，与船体建造系统集成一体。使用本系统，将大大提高船舶设计能力和水平，缩短船舶设计和建造周期。
二 SPD-H系统简介
1 模型建立
SPD-H 船体设计系统可根据船体设计要求（包括：船体总布置图，基本设计图，分段划分图，技术规格书，有关规范规则，以及由HD-SHM 船体线型三向光顺系统生成的船体型线等），采用图形交互的方式，运用系统功能进行三维的船体结构数据模型的建模，在计算机中进行虚拟造船，为后续的工作提供基础。
2 船体图纸生成，处理与输出
船体图纸是船体设计系统的最重要的输出。本系统能对船体三维实体模型进行剖切，生成满足船体制图标准的图面。在自动生成的图面基础上，提供各种图形处理功能，例如添加标注、标识线等，得到船体图纸。系统生成的船体图纸与船体结构产品数据库互联互动，船体结构产品数据库中船体结构修改了，相关的船体图纸刷新后就会自动修改。而选择船体图纸中的船体结构的图形，实际上也选中了船体结构产品数据库中的船体结构，于是可通过图纸修改船体结构产品数据库中的船体结构，也可根据船体结构产品数据库中的船体结构的属性数据在图面上标注零件名、材质、坡口，而无须键盘输入字符串。这就保证了船体图纸与船体结构产品数据库的一致性。
3 船体报表
本系统可模型建立过程中输进的一系列数据，通过系统计算输出与船体生产过程中必需的一系列船体报表，其中包括结构属性报表，重量重心报表，零件装配明细表。这些报表与模型和图纸高度一致，避免了以前人力计算的各种弊端，在准确度，精确度，效率上有了很大的提高。
4 提取 HDSHM系统需要的数据
本船体结构设计系统主要用于建立船体结构模型，生成船体图纸。设计的船体要进行制造还需要进行生产信息的制作。HDSHM 船体建造系统已很好地解决了零件的套料切割、曲面板零件的展开、弯曲加工、胎架等生产信息制作问题。把船体结构设计系统与HDSHM 船体建造系统连接起来，就能完美地解决船体的CAD/CAM/CAPP。本船体结构设计系统具有数据提取的功能。使用数据提取功能，可以把船体模型展开成零件，为HDSHM 船体建造系统提供已展开的零件，提供曲面板展开所必要的数据文件，使船体设计和制造一体化。
三 SPD-H系统在船舶设计建造中的意义
1 提供背景支持
管系、电气等设计系统在专业设计过程中，需要引用平台、甲板、外板、以及其他船体结构，作为船体背景。在进行干涉检查时，也必须检查所布置的管路、设备与船体结构是否发生干涉。本设计系统提供多种生成船体背景模型的方法，用户可选择最适合的方法来生成船体背景模型。这为船舶建造过程中各专业并列开工提供基础，改变以往其他专业需要船体分段成型后提供实体模型再进行现场放样的弊端，对提高其他专业的图纸准确率上有着不可缺少的作用。
2 减少船体建造过程中的错误率
船体结构有成千上万的零件组成，以往采用人工放样绘图的方式，容易造成各种错误，如船体图纸与零件表无法一一对应，各种结构碰撞，图纸粗糙等。通过本系统在计算机上进行虚拟造船，在船体模型的基础上再进行各种后续工作，且各种图表与模型高度一致，计算机模型与实船比例1：1，模型与后续工作具有拓扑关系，修改模型后图表经刷新后自动修改。从根本上避免以往人工放样绘图的种种弊端。
3 实现材料成组生产
以往造船均为粗扩式造船，管理方式落后，材料浪费及其严重，材料使用率往往只有60%-80%。通过本系统利用计算机自动进行零件分类、分组，实现结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提高了劳动生产率，从根本上影响企业内部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业化和自动化程度。
4 缩短船舶建造周期
船舶建造业有建造周期长等特点，一艘船从在船厂开工到交船往往需要一年多的建造周期。而缩短建造周期的方法之一是提高船舶预舾装率，缩短船舶下水后的码头舾装周期，这对基础设施不足的船企业是提高产能的办法。采用SPD-H系统使得管系等专业可以在分段，总段，总装阶段可以与船体专业并列开工，码头舾装只需要少量连接工作即可完工。这为缩短船舶建造周期提供了保障。因为大部分舾装工作在分段，总段里完成，改善了企业工人的作业环境，船企的施工安全管理工作得到较好的改善。
四 综述
SPD-H系统实现了使用国内软件对船舶进行虚拟建模的零突破，比起国外软件有着较高的性价比。软件解决了在建造过程中的种种问题，能满足船舶建造过程中各专业三维全数字化设计的需求，并可以通过三维模型对船舶产品进行性能、结构强度、工艺合理性和制造可行性分析。通过使用SPD系统全面的縮短船舶产品建造周期，在统一平台下，S P D 可以提供船舶设计、生产和管理的整个生命周期的信息，可以帮助作出决策，更容易的进行异地协同设计、生产，使船厂及工程公司更具有竞争力。
参考文献
[1] 陶自强，郑斌华，袁轶，王素清。《SPD-H 船体设计系统操作使用说明书》。沪东中华造船（集团）有限公司信息技术研究所，2010
[2] 陶自强，郑斌华，袁轶，王素清。《SPD-G 通用设计系统操作使用说明书》。沪东中华造船（集团）有限公司信息技术研究所，2010
[3] 黄浩。《船体工艺手册》。国防工业出版社，1989
[4] 李忠林。《船舶建造工艺学》。哈尔滨工程大学出版社，2011
[5] 唐永刚。《船舶舾装工艺学》。人民交通出版社，2002
[6] 陈可越。《船舶设计实用手册》。中国交通科技出版社