新一代三维全数字化船舶产品设计（SPD）系统介绍

　　为打破国外船舶设计系统对我国船舶设计的垄断,提高我国船舶设计、建造的创新能力,

　　沪东中华造船(集团)有限公司在积30余年CAD和CAM开发应用经验的基础上，开始研发船舶产品设计(Ship Product Design, SPD)系统，至2003年完成船舶舾装三维设计系统,并应用于公司的军品产品设计;至2005年又完成具有三维拓扑关系的船体建模设计软件，基本完成具有自主知识产权的造船三维CAD /CAM设计系统——SPD系统;今年8月20日，沪东中华造船(集团)有限公司正式推出新一代三维设计软件SPD系统——SPD V3.0。

　　下面简单介绍新一代SPD V3.0系统的功能、特点以及推广应用。

　　一、系统功能

　　SPD系统是能满足船体结构、机装、电装、居装和甲装等专业设计的三维全数字化船舶产品模型软件平台。它通过三维模型对船舶产品进行性能、结构强度分析、工艺合理性和制造可行性分析，是整个船舶数字化制造集成系统的基础。

　　SPD系统具有如下功能:

　　1、图形平台。该平台是在Windows操作系统下,基于OpenGL图形库开发的CAD基础平台,实现基本图形对象的生成、显示、操作、管理、优化、输出和模型构造等功能,为应用程序提供图形对象、操作命令和开发接口。

　　2、通用设计。在船舶设计过程中,具有实体部件设计、参数部件设计,二维背景图、模型、图册、标准模型库管理,模型实体显示,模型消隐,图纸管理和处理,干涉检查以及DXF文件输入/输出等功能,能输出IGES格式,与其他CAD系统进行数据交换。

　　3、船体结构设计系统。该系统是涉及船舶技术设计、详细设计、生产设计全过程的三维建模系统。系统能进行船体型线定义、结构布置、板材和型材零部件定义、建立具有拓扑关系的三维船体结构模型(见图1)。该模型具有船体结构的几何、物理和工艺等属性。从模型中可分解全船结构的板材和型材零件,建立产品结构树,生成满足生产所需的各类安装制造图册和生产管理表册,并具有对其他设计系统生成的图纸、电子文件中二维视图的处理功能。

　　图1：船体三维建模

　　4、管系设计系统。该系统是以船舶管系设计以及其他行业的管路设计为对象进行开发的，提供交互管系布置界面，建立三维管系模型(见图2),具有很强的实用性。

　　图2：管系三维建模

　　5、风管设计系统。该系统是面向船舶通风管系的三维设计系统。针对通风管规格多变和接头形式多样等特点,系统利用参数化设计方法进行个性化风管布置、接头生成和拼接,建立方风管和螺旋风管的三维实体模型。

　　6、船舶电气设计系统。该系统的开发贯穿于电气详细设计和电气生产设计整个过程中,采用交互设计的操作界面,实现电气三维模型设计,改变目前电气生产设计的手工状态。

　　7、铁舾件设计系统。该系统主要处理船舶设计各专业对各类设备、管子、风管和电缆等系统的定位固定,船舶各舱室畅通行走的辅助装置和设备(如管子支架、电缆导架、风管吊架、基座、窗、梯和护栏等铁舾装件)的三维建模设计(见图3)和相应生产信息的生成,以及铁舾件在船舶设计三维建模的定位所需信息。该系统是船舶设计各专业所需的基本设计系统。

　　图3：舾装三维建模

　　8、涂装生产设计系统。该系统在设定涂装原则工艺的基础上导入船体模型,按照船体涂装的各个不同阶段和要求进行涂装舱室的划分,自动计算涂装面积,并根据涂装面积和涂装工艺信息生成涂装施工图纸和表册供现场使用,作为涂装生产管理的基础信息供生产使用。

　　二、系统特点

　　1、三维模型和二维图纸高度一致,模型和图纸达到同步自动修改。

　　2、SPD系统提供完整的信息源,具有统一的设计、工艺、制造船舶产品模型。

　　3、应用实体和参数化技术建立具有完整拓扑关系的船舶产品模型。

　　4、满足“壳、舾、涂一体化”,“设计、生产、管理一体化”现代造船要求。

　　5、建立与其他软件系统的数据接口,实现异构CAD的数据和信息集成。

　　6、利用参数化反算技术,对管子、风管、电缆支架自动定位,并自动生成支架图纸。

　　7、通过具有特色的船体结构编码能自动生成产品结构树,并相应生成组立图。

　　8、全船结构建模拆分成分段结构模型,实现自顶向下的设计,为设计院所和企业协同设计、数据集成创造条件。

　　三、系统推广应用

　　沪东中华造船(集团)有限公司2003年起局部应用SPD系统,到2005年已全面应用,先后用于挖泥船、拖船、近海巡逻舰、训练舰以及高新工程产品等民品的6种船型、军品和高新产品9种船型的设计。更为重要的是,应用SPD系统全面实现沪东中华造船(集团)有限公司军品的数字化建模设计,彻底改变军品数字化集成制造落后于民品的局面,为舰船制造数字化技术的应用打下扎实基础。

　　沪东中华造船(集团)有限公司应用SPD系统取得显著的经济效益。SPD系统建模可大大减少设计差错,管子设计差错率减少2/3,船体、舾装设计周期缩短到1.5个月,涂装设计周期缩短50%以上。SPD系统的应用节省军船设计系统引进国外设计软件费用达人民币2 000万元以上。

　　至今，SPD系统已在外高桥、金陵、厦门、文冲、4806所、北海、扬帆、中远船务、哈尔滨工程大学、广州船舶设计院、天津新河船舶及海洋工程设计公司等80余家船厂、船舶院校、船舶设计公司中得到推广应用,取得可观的经济效益和社会效益,推进数字化造船技术的应用,提升企业生产能力和管理水平,累计节省购买国外软件费用约4亿元人民币。用户评价SPD系统功能已经达到并部分超过国外系统,可替代国外同类软件,性价比为国外软件的8倍。还有一些院校把SPD系统作为教学内容并编制成教材。

　　由于SPD系统影响日益扩大,使我国一些船舶企业在同国外软件商购买软件时掌握一定的主动权。