CADMATIC船舶建模与标准化

随着三维设计软件的不断涌现，船舶建模标准化是未来船舶设计的发展方向。CADMATIC作为一种专门用于船舶设计的三维软件，在建模过程中，只有实行标准化，才能使所建模型更加规范，更加科学，同时才能更好地指导车间生产，以达到提高效率、防止返工的目的， CADMATIC建模可以从以下几个方面进行标准化探索。

船型的标准化

所谓船型的标准化主要是指以“船舶主尺度”为形式的标准船型，只对船长、船宽、型深和吃水等参数提出具体要求，符合这些主尺度要求的船舶，即为标准船型。下面以由本人主持设计的达门标准全回转拖轮ASD2310（项目编号512900）为例，就标准船型建模时应当注意的问题作简要说明。

ASD2310是达门的一种标准全回转拖轮，船长为22.73M，型宽为10.46M，型深为4.3M。由于该船型特有的设计是在艏部和艉部都有绞车进行推拉操作，在用作港口拖轮时，能以任何方向航行，可以实现360°全回转的功能。为了保证其性能，我们在CADMATIC建模时，首先得优先考虑与性能相关的甲板机械（如绞车）、舵桨、离合器、轴系和主机这些设备的布置和使用维修的方便，合理地布置于模型中。对于该标准船型，包含的绝大部分系统和设备是相同的，我们称其为标准布置，例如舱底水、冷却水、测深注入和透气等系统，由于其舱室布置和设备等不会改变，因此布置管道和设备时，在满足船级社规范要求的情况下，应当充分考虑容易于更换零部件或易损件，像过滤器、阀门和法兰垫等，同时根据管道制作工艺和表面处理要求，使得所布置的管道容易制作、检验和安装。对于该标准全回转拖轮，在模型中除了有这些标准布置外，还在模型中增加了很多的可选项目，例如外部消防系统，我们就布置了600M3/H和1200M3/H两种型号的消防泵组，以供船东或用户选择，同时在模型中还布置了污水处理装置、舱底水分离器和分散剂系统等。对于燃油系统，我们也布置了两种不同型号的燃油过滤器，这些只在输出图纸时将不同的可选项目布置于图纸中。由此可见，做一个这样的标准模型，可以得到几种不同配置的船舶。实行船型标准化后，不仅能使设计效率大大提高，同时同一模型能满足不同客户的需求，减少设计成本。

管路的标准化

船舶是一种特殊的产品，一艘船舶就是一个巨大的、复杂的系统工程，尤其表现在管道设计上，所涉及的管路不仅数量庞大，而且种类繁多。就船舶所用的无缝管而言，其规格就有从φ8-φ1200，而且同一型号的管道由于功能不同又有不同的壁厚，加上经常用到的铜管、铝管、不锈纲管、镀锌管和精度管等，可以说所用到的管道五花八门，只有将这些管道合理分类，并实行统一的标准建成模型存储于CADMATIC的数据库中，才能在我们建模时能够选用。就常用的无缝管来说，我们在定义数据库时，将无缝管按不同壁厚在Piping Specification中分成a、b、c和d四个等级，然后在Dimension Table中输入模型参数（包括通径、外径、壁厚和单位重量）生成标准模型，同时设定其长度为1000mm，这样的标准模型就能布置在我们所建的模型中。例如在模型中要布置50b这种管道，在数据库中定义50b这种无缝管通径为DN50，外径为φ60.3mm，壁厚为5mm，单位重量为6.8Kg/m，所有这些信息都能自动显示在模型中，对输出材料清单，稳心计算等都很方便。在数据库里将管路标准化后，在模型中布置管道，只要参照原理图，选定管道等级，输入通径就可以。还有对于管路的编号，在编排时也应当按照一定的标准。如某公司的管道编号形式：115-310L（X或Y）0001，其中115-分段号，310-系统代码；L-一般管路；X-可选项目管路；Y-预制管路；0001-管路代号。有了这种标准化编号后，车间在制作安装管道时，不仅知道该管路属于哪个系统，是不是可选项目，还可以看出该管道该布置在哪个分段，是否该预制等信息。只有这样才能更好的指导车间生产，减少劳动强度和避免返工现象，真正做到船内工作船外做，最大程度地预制管道。

管路附件标准化

由于CADMATIC建模被形象地被喻为“在电脑里造船”，所用设备和管路附件直接从数据库中调用，就如同我们从仓库领料一样，但在布置一些标准部件时，如果不按一定的标准，有些管路是很难表达设计者的意图的，主要是一些双面座板法兰和法兰的布置。作为过舱用的双面座板法兰，其螺栓孔的布置是相当重要的，因而我们得规定在舱壁上布置座板法兰时，螺栓孔的标准布置形式，同时在模型中哪端需要是标准布置，在输出ISOS和SPOOL图纸时，我们得用详图的方式表明设计者的意图，才能使与之相连接的管路和阀门能正确装配。在这里提到的管路附件标准化，不仅体现在布置这些附件上，而且包含所使用的法兰垫、阀门、丝接头等各种各样的管路附件。只有这些管路附件实行统一的标准，才能使建模更加简便，更加规范，不用再去考虑像法兰是否和其对应的阀门能连接，温度表是否与丝接头相匹配等连接的问题，只要公称通径相同，接口形式相同，在建模时用q+p或者q+j都能表达所有的连接方式。当然对这些标准化附件，首先得以三维实体的方式存在于数据库中，在建这些标准模型时，我们都是利用参数法，输入不同的参数就可以得到不同规格的标准模型。

船用设备标准化

由于船舶本身的特殊性，所用的船用设备也是五花八门，差异很大，除了管路及其附件外，一艘船舶还有很多的附属设备来确保其性能，像前面提到的全回转拖轮，仅传动系统来说，就有能全回转的舵桨、轴系、轴承、联轴器和主机，还应有与之相匹配的配套设备，如箱式冷却器、各种泵组、燃油过滤器，消音器等，只有这些设备相互协调工作，才能达到实现其全回转的目的。由于不同类型的船舶配套设备也不同，CADMATIC在建这种设备模型时，首先应当注意的是其外部轮廓和各种接口，至于其内部结构可以不予考虑。就拿船用主机来说，型号有很多，做三维模型也很复杂，如果每一种规格型号做一个模型，这样不仅费时费力，而且也没这个必要。通常是先做一个经常用到的主机模型，并把它当作标准设备模型存储于数据库中，要用到它时就可以随时调用，但是如果在设计项目中主机型号不一致时，只需在数据库中找到其属性（Object Properties），然后复制其资源（Source），就可以将该模型拷贝到另一个设计项目中使用，即使所需的型号不同，只要利用Geometry命令稍做修改，重新编辑其属性就可以了，这些模型属性还可以使用文本文件形式拷贝到不同的设计单位，不同的数据库，以实现资源共享。由此可见，对于船用设备的标准化，那些相同型号的设备我们只需做一种标准模型，就很方便在各个设计项目中共用。

2D符号标准化

所建的船舶模型，到头来都是为生产服务的，而施工过程中所用的生产图纸都是以二维的方式来传递和交流的。为了能更好得表达设计者意图，让生产者通俗易懂，一目了然，我们必须对输出的生产图纸2D符号实行标准化。在CADMATIC数据库的Isometric Drawing symbols中，根据不同的连接方式和管路附件，将所有的管路附件定义成不同的2D符号，在图纸中代表不同的含义。这种符号是与通径大小无关的，只是体现其性能和连接方式。

ISOS图样

上图是由CADMATIC生成的ISOS图纸的一部分，它不仅能体现该管路在船舶中的位置和与之相连接的管路，而且能大致知道该管路的走向，同时也能看出该管路的构成。但是如果没有一个统一的标准来定义这些2D符号的含义，生产者看起来还是相当困难的。在该ISOS图纸中，用到的2D符号包含有法兰（短实线）、焊接点（黑点）、大小头（梯形）、无缝管（实线）、弯头、法兰垫（短虚线）和截止阀，这些都是用简单的符号来表示的。在CADMATIC的数据库中，根据不同的需要定义了一百多种2D符号以供不同的标准模型选用。有时由于数据库中根本没有标准模型，设计者（或者管理员）不仅要添加模型，而且得定义其所需的2D符号，在添加该标准模型后，如果设计者想用不同的2D符号，让ISOS图纸更加直观、形象，也可以在数据库中根据自己需要创建新的符号。创建的新2D符号可以选用并显示在相应的图纸中，十分方便。

图纸管理标准化

从CADMATIC模型中输出的二维AUTOCAD图纸，能反映和体现整个模型的信息，表达设计者的真实意图，是设计者和生产者之间的桥梁和纽带。在模型中编辑图纸时，如何对图纸管理实行标准化显得尤为必要，因为建造一艘船舶所需图纸相当多，所用到的标准图纸就有上千张，加上各种相关图纸在一起数量很大。在CADMATIC模型中输出的图纸，基本上可以分为基座图纸、布置图纸和ISOS―SPOOL图纸，这些图纸只有严格按制图标准加以编辑，选取合适的图纸幅面和标准比例，选用统一的线型、字体、图层和颜色等，再按统一标准编写图号，同时在布置图和基座图中尽可能注明各种相关的图纸，以便在施工过程中能相互对照和参考，互作补充，才能使图纸更加美观，管理更加规范。

在CADMATIC模型输出图纸的过程中，我们编辑图纸通常是将整个船舶模型建成之后进行，但是在设计过程中往往由于考虑得不是很周到，或者设备实物与所做模型有差别，还有施工过程中出现与模型有出入等情况，不得不对模型要做些相应的修改，使设计的模型更加合理，更加实用，输出的图纸就必须不断更新。因为CADMATIC输出的图纸不象用AUTOCAD绘制的图纸，只要修改一张或几张图纸，更新版本后另存就可以了，CADMATIC需修改模型后再重新输出，不能保存以前版本的图纸，也就是说模型中的图纸保证是最新的，要想找到以前版本的图纸只有输出成AUTOCAD加以保存。如何能快速便捷地找到相应的图纸，在遇到服务器或软件出现故障等情况时有据可依，我们必须对这些输出的图纸实行标准化管理，做到修改模型后立即输出图纸，并做好记录，建立输出图纸版本档案，便于查找，保证资料的完整性和连贯性。

结束语

CADMATIC建模的标准化是一个系统工程，需要不断地探索和总结。只有通过努力学习，科学总结，充分利用设计资源，将不同习惯汇总后形成统一标准，才能减少大量重复性的基础建模工作，在提高设计质量的同时也保证后续生产过程中的数据统一，减少由于数据不统一引起的生产部门与设计部门之间反复协调的工作量，进一步提高船舶设计、建造的效率和质量。

(工作单位：太阳鸟游艇股份有限公司)