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三维建模帮助美国造船业更具有竞争力
作者：John Ryba 设计经理
公司：Bender 造船厂设计经理
应用新的三维技术，使得Bender造船厂在造船的过程中减少了时间和成本，在建造中提供了更好的设计产品。新的三维技术允许设计师决定在建筑中管道和设备的位置，所有的管道、设备基础及结构可以先分别搭建，然后在组装在一起形成一个单元。整个船体都做成三维模型，可以确定每一片的精确的几何关系，因此部件可以更高效的制造出来。三维模型比以往的传统的二维作图方法可以更方便的生成透视图和视图。刚刚完成了一艘220英尺OSV，它应用了三维技术，不论从设计时间还是从建造时间都大大的节省了。
75年以来，Bender在墨西哥地区中部海湾拥有世界一流的造船厂和维修设施。公司拥有7000英尺的深水港口，最近建设了新的船厂和码头使码头的容纳能力达到了24000吨。它建造不同类型的船体，包括OSV、工厂拖船、游船、观光船以及渔船等。公司近来有三个合同是关于建7艘相同的220英尺的OSV，它们都采用的是新型的三维技术。
传统的方法
以前，在Bender船体设计是用二维方法。近年来，传统的绘图板给CAD让出了位置，但是在绘图方面没有什么大的改变。设计师们绘制平面图、剖面图和详图，然后在每一张图上检查正确性和一致性。当这些都作完以后，其他的人绘制管道图，然后是ISO图，以便于制造和安装。因为每一张图分开完成，船体的很多区域被画了很多次，并且很多都不一致。在图形连接处的错误在ISO中也会产生。要化大量的时间去计算管道以及结构的交接处，因为管道和结构是分开设计的，没有和整个船体的设计结合为一体。
这种方法限制了造船主应用与50年以前相同的制造方法。首先建好结构，因为管道和管道的结构截面没有提前定义，它们必须在船体合拢以后在安装。这使得安装很困难也需要大量的人在安装区。即使是非常有经验的工人，在复杂的二维布置图也难免出现一些问题。因此设计师需要经常出现在安装现场解释图纸，由误解导致的错误经常发生，它就需要耗时的返工。
新型的三维方法
Bender正在倡导一种由全国造船研究协会提供的方法，一种资金共享的政府和工业计划，其主要目标是帮助美国的造船业和修理工业在质量、时间、花费以及满足业主要求具有全球的竞争力，首要一点是用三维CAD方法建造单一的模型包括船体、结构、管道、设备基础等。船体的每一部分事先在模型中定位。那么就可以定义相同区域的部件，从模型中选出，首先制造，在制造和安装中几乎不会出现什么问题。这减少了尺寸冲突，在装配现场完成每一片，极大的提高了生产力。
这种新方法可以产生重为200吨的三维模型，可以满足生产装备和安装装备要求。应用AUTOCAD应用程序，AutoPLANT97和ISOGEN作为管道设计，Bender设计师把一个220吨OSV模型分成5个船舱和四个建筑单元用以满足构造策略。把主要模型分成小快能够提高设计效率，不同的区域可以由设计师同时设计。Bender公司在选则Rebis公司AutoPLANT 97工厂工程设计软件做管道和设备模型设计以前，考察了大量的软件包。
自动更新
虽然设计师们第一次应用这个软件，但工程进行的很顺利。大量的时间用来达造初始的三维模型包括结构、管道和设备基础。但一旦模型完成以后，就可以用ISOGEN自动生成ISO图，同时可以在CAD图纸空间生成平面图、剖面图和详图，满足设计的要求，当模型有所改变时，图纸会自动更新，这比起二维的作图方法减少了大量的作图工作。
要生成ISO图，管道模型必须在AutoPLANT
97中完成，用来鉴别每一张ISO
的插入点标注边界以及标注尺寸。运行ISOGEN自动生成ISO图。通过这种方法产生的ISO图几乎不需要校核，因为软件保证它们和三维模型向一致。程序也能够生成材料表，这样就减少了画ISO图需要的很多时间。应用以前的二维方法，当管道完成标注以后，每一张ISO图需要一个有经验的管道工程师大约3-4个小时完成包括材料表、校核等。应用三维的方法，平均30秒一张ISO图。
生成报表
当一个管件从规范文件取出插入到模型中，其相应的信息自动的储存到程序的数据库中和模型相联系。这些信息可以用来生成报表譬如：材料表、阀门和仪表一览表等。这种规模的项目采购清单是一份相当大的工作，在这个项目中，仅用了几个小时检查格式然后打印。
CADLink 97被用来达造结构模型，因为这个程序和AutoPLANT97兼容，这就可以把钢结构设计输入到主要模型中。在三维模型中工作，设计师对整个船有清晰的图片，当设计完成以后，业主可以观看三维模型，事实上，三维模型可以代表整个真正的船只，并且可以从不同的视角观察，这样就不须费力的解释二维图纸。业主可以在设计工程中加入他们的想法，使设计修改费用减到最小。
制造的提高
在制造过程中真实的检查三维模型，三维模型用来生成图纸，那么就可以以最好的可能的条件下生成结构部件图、管道ISO图和设备基础图，然后把他们组装在一起形成一个单元。因为管道和型钢都按照剪切图加工好了，所以在装配现场就不需要再进行加工。这减少了工地的拥挤程度使工地更整洁。当四只船开始建造时，Bender发现这种连续的方法比传统的方法有更高的效率。模型可以用来生成三维透视图以及各个方向的视图，它们比传统的二维图纸更容易理解，这也提高了装配的速度。
这种新的生产方法大大的提高了劳动力的管理。以往，在工程中需要大量的劳工，因为很多工作都是在装配现场进行的，软件提供了所有管件的详细图纸，可以使Bender在岸上制造管件，这样可以在整个项目中保持一个数目相对稳定劳动力。三维透视图简化了许多装配任务，允许没有多少经验的工人进行装配减少了返工量。
你也许认为工程和制造中的戏剧性的变化需要大量的学习软件，即使如此，地一艘船的设计时间比传统的二维设计方法所要求的时间有所减少，虽然设计文件大量的增加，制造和装配时间比以前减少了25%，Bender造船公司正在设计第二条船，它预计比传统的二维设计方法要节省很多时间，管理层估计，当设计师和造船工人更熟悉这种三维方法时，将会节省更多的时间。
将来
为了充分发挥三维模型的潜能，Bender造船公司计划在工程设计师和现场的工人们建立信息联系，我们希望很快具有这种能力，监理和工人仅能读模型和设计文件。这样，现场的每一台计算机都可以成为工程工作站，用户可以选者最好的视角观看模型、管件以及其它一些可用的信息，这是一种更灵活的现场工程支持方法，也是更高效的方法。
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