Maxsurf船舶设计软件简介.doc

MAXSURF 11软件在计算机辅助船舶设计与建造领域的应用 　 MAXSURF v11软件是由澳大利亚Formation Design Systems公司为船舶设计和建造者开发的、适用于各种船舶设计、分析和建造的一套非常完整的计算机辅助船舶设计和建造软件。MAXSURF软件目前在全球已拥有广泛分布在澳大利亚、中国、日本、德国、荷兰、新加坡、美国等国家的1000多位船舶设计和建造用户，在各种船舶设计和建造领域都得到了非常普遍的应用。在船舶设计方面可以说是最强的一款.
　　与其它诸如TRIBON、FORAN、CADDS5等大型计算机辅助船舶设计和建造系统平台相比，MAXSURF软件由于其各个子模块均共享一个集成数据库，统一的Windows风格界面简单易学，采用统一的工业标准，可方便地与Microsoft office 、Microstation 、AutoCAD等进行数据与文件的转换，所以其性能/价格比相当高，生命力很强。澳大利亚之所以能够在世界高性能新船型的研究、设计和建造领域长期独树一帜、保持领先地位就充分证明了这一点。
MAXSURF 11.0软件系统包括以下几个模块：
1、 MAXSURF模块（动态三维船体模型生成模块）
　　MAXSURF模块是MAXSURF软件包的核心部分。MAXSURF模块包括一整套用一个或多个真正的三维NURBS曲面（而非二维NURBS曲线），进行三维船体建模的工具，可使船舶设计师快速、精确地设计并优化出各种船舶的主船体、上层建筑和附体型线。
　　MAXSURF采用实时交互式控制方法，备有多种方法可对船体曲面和线型进行修改。设计者可在多窗口图形显示界面环境下，用鼠标拖放控制点进行数值修改，或从数据输入框直接输入数值进行修改，也可以通过一系列的自动光顺命令进行控制。设计者可根据具体设计船型以及实际生产情况，确定建立模型所使用NURBS曲面的数量、特性以及相互间的组织关系等。
　　MAXSURF独特的曲面修整功能使设计者建立复杂的曲面边缘变得格外的简便。MAXSURF交互式地显示出表面之间的交线，使设计者可以设计出复杂的船舶及附体线型，如各种折角线型、全可展简易线型、流线型上层建筑、大型货舱罐、烟囱、桅杆、护舷、挡浪板、球鼻艏、球艉、双尾和双尾鳍、涡艉和不对称艉、舷弧、梁拱、艉封板、隧道和半隧道、锚穴、锚链筒、滚筒、尾鳍、舵、舵球、电力推进包、侧推器、导管、轴包套、轴支架、减摇鳍、水翼等。根据各单个曲面设计的修改，修整曲面形状可以自动更新，这使得设计者可以把精力完全集中到各单个曲面的优化设计上。MAXSURF的这一功能还能很好地应用到特种船型和海洋结构工程物的设计领域，如单体、双体、多体高速船、水翼艇、气垫船、小水线面、半小水线面双体船、穿浪船、潜艇及其它水下兵器、浮船坞、浮标、半潜式海洋石油平台等。
　　MAXSURF模块还具备独特的自动搜索和仿射变换功能，即计算机辅助母型船改造功能。一种情况下，设计者根据船东要求建立初步的总体设计方案和MAXSURF模型后，需要进行多方案比较，即对重要的性能参数，如船舶的最大横剖面位置、平行中体长度、水线长度、船宽、吃水、排水量、方形系数、菱形系数、浮心和飘心的纵向坐标等，进行小范围内的进一步研究和优化，这就需要设计者快速、准确地建立与初步设计方案特征基本相似的方案模型系列。
　　总之，MAXSURF模块能使优秀的船舶设计者既可以很好地继承经典的船舶设计原理和思想，又能充分体现自己的设计风格和创造性，做出一流的总体设计方案。
2、 HULLSPEED模块（船舶阻力及有效马力计算模块）
　　HULLSPEED模块是估算机动船舶阻力和有效马力的计算程序。HULLSPEED通过自动量取MAXSURF模型中所选择的测量实体，测得计算阻力所需的各种性能参数，同时提供给设计者多种可以选择的船体浮态、理论计算方法、推进系统效率、航速、船壳粗糙度、水特性、空气、附体阻力等参数，设计者可根据具体情况对这些参数进行调整，使计算结果更加准确和可控。
　　HULLSPEED模块可以应用Delft series、 Holtrop 、Lahtiharju 、Savitsky(Planing)、 Savitsky(Pre-planing)、 Series 60、 van Oortmerssen等理论计算方法，进行帆船、散货船、杂货船、集装箱船等大型单桨运输船、渔船、拖船、护卫舰、游艇、滑行艇、工程船等船型的阻力估算。在选择理论计算方法时，HULLSPEED还具备自动报警功能，提醒设计者检查设计船主尺度比和系数与所选计算方法之间的适用性，并对设计船可能存在的不理想的主尺度比和系数等关键性能参数提出修改和优化方向。在进行船舶推进性能分析时，设计者如果能够结合应用Navcad、PropExpert、PropCad等船体、主机和螺旋桨综合分析设计软件，则HULLSPEED模块的应用效果会更佳。
　　HULLSPEED还能进行虚拟估算,HULLSPEED模块由于具备上述强大功能，因而成为船舶设计者进行船型技术经济论证，确定机动船最佳运营方案不可缺少的重要工具。
3、 HYDROMAX模块（船舶水动力性能计算分析模块）
　　　HYDROMAX是一个功能强大的完整和破损情况下的稳性分析模块。其主要分析计算功能包括：各种载况下的重量重心数据统计计算、平衡浮态计算、特种工况（下水、进坞、搁浅等）计算、舱室定义和划分、舱容计算、静水力计算、稳性插值曲线计算、标准稳性校核、大倾角稳性校核、破舱稳性校核、极限重心高度计算、总纵强度校核等。
[color=#aa3463]4、 WORKSHOP模块（船体结构生产放样及CAD图形生成模块）[/color]
　　WORKSHOP是进行船舶结构详细设计的模块。设计者可在模块中参数化地定义主船体、上层建筑及附体的船体外板和内部的肋骨、肋板、纵骨及扶强材等结构；结合数据库中的标准材料和节点库，WORKSHOP能高精度、无余量地生成结构部件，包括桁材、骨材和板材的展开，及这些部件的重量及重心位置，实际几何形状并建立分类及综合的统计数据库。
5、 SEAKEEPER模块（船舶耐波性能分析模块）
　　SEAKEEPER是一个综合的耐波性分析和运动预报模块。SEAKEEPER模块运用标准的Strip理论预测船舶运动，可在规定海域，对船舶各种装载情况下船舶重心的典型运动进行预报计算。
　　SEAKEEPER的主要功能有：船体操纵和耐波响应计算；规定海域附体阻力的计算和合成；规定载况下船舶重心运动速度、加速度的计算（绝对和相对运动）；规定海域船舶典型运动的合成等。
　　SEAKEEPER模块可以支持多种标准，如ITTC、JONSWAP、Bretschneider 2 parameter、Bretschneider 1 parameter、DNV、Peirson Moskowitz等。SEAKEEPER的分析结果可自动生成数据表格和图线，这些数据可以被用作后续甲板浸湿概率、螺旋桨鏊怕屎团昊鞲怕省⒎缋舜⒈冈６鹊确治龅目煽恳谰荨?lt;BR>
6、 PREFIT模块（空间实体自动拟合模块）
　　PREFIT模块提供给设计者一系列的样条和曲面拟合以及精确的边界约束工具，可使拟合过程更加快捷和精确。该模块内置的型值表编辑器可以让设计者预览并修改型值，以便进行拟合工作。对船舶修造企业而言，既可根据船东和设计单位的新造船设计，精确地生成新船整体的三维立体模型，又可根据待修船的实际破损情况，生成局部的修补方案模型。
7、 SPAN模块（帆船性能分析模块）
　　SPAN是专门用于帆船性能分析和预报的模块。帆船由于其在船体线型、航态、推进和操纵方式等方面与其他机动船的差异，使得适用于它的分析方法也比较特殊。SPAN应用类似于IMS VPP的计算理论，根据风的方向及速度，自动搜索计算出帆船相对于不同角度顺风和逆风的平衡运动状态，包括水阻力与风动力的平衡、航速和横倾角等。SPAN的分析结果最后自动生成数据表格并绘制出航速-风的极坐标图线。
8、 HYDROLINK模块（数据转换模块）
　　HYDROLINK是可实现MAXSURF与其他分析系统相互进行静水力计算和分析数据传输的模块。通过HYDROLINK模块，可与MAXSURF之间进行数据相互传输的系统有SHCP、MHCP、IMS VPP、BMT、Microship、USNA、IMSA NURBS、DXF、IGES等。

1        Tribon简介
1.1        功能介绍
1.1.1        装配规划（Assembly Planning）
定义、构造、维护船舶产品的装配结构信息。
1.1.2        基本设计（Basic Design）
预先定义、规划船的结构和主要设备。
1.1.3        设计管理（Design Manger）
控制设计、协调和过程规划。用来访问存放在PIM中的数据。
1.1.4        开发工具包（Developer Tollkit）
有效地进行客户化、扩展和集成。这是一个强大的工具集，用来帮助用户客户化、扩展和集成，使Tribon系统能够很好的符合船长的标准规范。该工具最大的好处是：减少设计时间，减少产品返修次数，方便信息访问等。
1.1.5        草图（Drafting）
提供了众多功能，从添加一个简单的几何元素到为模型上色。利用这些工具集，可以很容易的设计出复杂的图纸。
1.1.6        装备设计（Equipment）
在Tribon的PIM中创建、修改、查看装备，创建后的设备可以在后续其他应用程序模块的设计中直接引用。
1.1.7        制造自动化（Factory Automation）
在装配过程中减少装配工作；提高装配精度。该模块支持机器人控制，高级（材料）收缩计算，边缘整理，控制测量等从而帮助设计人员减少时间。
1.1.8        船体设计（Hull）
是一个完整的船体设计信息系统，它处理从用户不确定的信息到建模，自动产生part模型、工程图纸，一直到产品。
1.1.9        初始设计（Initial Design）
用来初始设计船体的主要内部结构和执行船体结构分析的工具。该模块有6个选项，所有的选项都基于先进的数学思想和广泛被接受的实践经验。
1.1.10        配件设计(Outfiting)
主要用来设计船舶中的管道、通风管、电子设备、各色各样的刚结构件等，所有的这些设计件可以在一个多用户环境中应用，并同船体和参数表联系在一起，可以从PIM中访问所需要的数据。该模块的应用可减少设计错误，提高装配／制造效率。
1.1.11        产品数据管理（Production Manager）
支持产品管理和产品规划。通过该工具可直接访问PIM系统，包括产品数据和产品文档。
1.1.12        焊接规划（Weld Planning）
提供产品工程师高精度的焊接信息，所有的焊接信息，从精确的焊接几何体倒全部的技术焊接参数。该模块还可用来分析和规划所有的装配结构，从而提高精度和降低规划、焊接、装配成本
1.2        TribonPIM
Tribon PIM（Product Information  Model）产品信息模型是一个用来解释Tribon技术的词语，PIM是Tribon的核心，具有良好的架构，用来存放、组织船厂的设计（design）、规划（planning）、工程（engineering）、材料定义（definations of materials）信息。
与船相关的所有的数据全部经过PIM系统中组织和处理。这种数据处理方式被证明是一种有效的数据处理方式，并且是Tribon软件成功的主要因素之一。
1.2.1        协同设计（Design Coordination）
船舶的设计和构造过程是一种高程度的并行工程，Tribon PIM系统能够帮助用户实现这种设计过程的并行。
传统的，草图（drawing）被用来在不同的部门之间交流设计信息，也是信息保存的介质，同样也被其他的外部组织所参考，例如船级社（classification society）
草图、图形化的步行道、零件列表信息等都可以随时从PIM系统中获得。可很容易的进行碰撞检测，从PIM系统中访问属性信息。
设计人员、规划人员、材料主管、制造员工以及其他的相关人员都可以把PIM系统中当作他们的中心支支库和所有单一信息资源库，从中寻找自己所需要的信息。
1.2.2        信息宝库（A Gold mine of information）
PIM技术的应用领域在不断扩展，例如：
       Ø 分析模拟
强度、振动、稳定性分析和防水船舱注水模拟（compartment flooding）
       Ø 维护
机械、系统维护，船体状态监控，包括：覆盖物的状态、碰撞、裂缝以及其他的损坏。
       Ø 船舶修理
船舶维修的信息仓库，替换件、管道等制造数据都可从PIM系统中获得。
1.2.3        Lightweight and Low Costs
存放在PIM系统中的产品数据是采用面向对象的方式进行处理的，这种方式出了减小了必需的存储空间外还有两个好处：1）支持日常工作的高性能；2）数据的快速传输（通过电话或者internet）。这样可以一般的PC机或者合理的的服务器就可以许多用户并发访问。所有的这些都提高了系统效率，不管来此何地的操作都有效
1.3        用户介绍
Customers of Tribon Solutions marked in bold.
Hyundai Heavy Industries
Samsung Heavy Industries
Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering
Universal Shipbuilding Corporation
Hyundai Samho Heavy Industries
Tsuneishi Shipbuilding
Hyundai Mipo Dockyard
IHI Marine United
STX Shipbuilding
Oshima Shipbuilding
Mitsui Engineering & Shipbuilding
Imabari Zosen
Dalian New Shipbuilding Heavy Industries
China Shipbuilding Corporation
Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding
Hudong Zhonghua Shipyard
Kawasaki Shipbuilding Corporation
Hanjin Heavy Industries
Sasebo Heavy Industries
Mitsubishi Heavy Industries
Sanoyas Hishino Meisho Corporation
Namura Shipbuilding
Shin Kurushima Dockyard
Shina Shipbuilding
Sumitomo Heavy Industries
Gdynia Shipyard
New Century Shipbuilding
Onomichi Dockyard
Dalian Shipyard
Koyo Dockyard
Nantong COSCO KHI Engineering
Bohai Shipyard （渤海造船厂）
Tsuneishi Heavy Industries Cebu Inc.
Jiangnan Shipyard （江南造船厂）
NASSCO
Brodosplit Shipyard
Shanghai Shipyard
Odense Steel Shipyard
Uljanik Brodogradiliste
Szczecinska Nowa Stocznia
Jiangdu Yuehai Shipbuilding
EISA
Guangzhou Shipyard International
Iwagi Zosen
Jiangyang Shipbuilding Group
Xingang Shipyard
Jinling Shipyard
Northrop Grumman Ship Systems
IZAR
Sembawang Shipyard
2        开放性
2.1        Tribon二次开发工具包
［
 从Tribon产品模型中提取数据，交互式创建、打印报表等；
 高度自动化创建符合企业标准的草图，例如某生产意图；Ø
 自动的或者以标准的方式创建和修改数据模型；
 对于经常执行的任务，可以创建成新的功能；Ø
 同其他系统集成；
 开发工具包支持Python V3.2编程语言；Ø
 具有从PIM中提取数据的接口［1.eml］。
2.2        数据管理系统
［Tribon M2.htm］
数据管理系统是一套对项目的开发、认可、数据输出进行全程控制的解决方案。只要船厂有特殊授权，船厂设计部门及其它部门都可应用这个系统，对于那些频繁改动的大项目可以节省大量的行政管理费用。
Tribon 产品信息模型包涵了与船舶设计有关的信息与文件，以及与船舶制造有关的信息。Tribon数据管理是一个嵌入式的数据管理功能模块，完全集成在Tribon 产品信息模型中，Tribon数据管理主要有如下特点：
    对Tribon PIM中的对象进行控制；
    支持基本的工作流程管理；
    将Tribon或其它来源的图纸与文件链接到Tribon PIM中；
    对图纸进行修正处理；
    对数据与功能的存取控制。
    Tribon数据管理还可与外部产品数据管理系统进行通讯。
（……Tribon M3系统设置的Tribon PIM(产品模型数据库)、Tribon PDM(信息交换平台)可以储存整艘船的设计和建造方案，并通过外部PDM系统进行信息交换，使参与同一项目设计建造的所有人员实现信息共享。其应用范围涵盖船舶设计、建造直至完工交船的各个专业和各个阶段……）
    Tribon M2有不同的数据管理安装形式供用户选择，其中最先进的形式是采用Orcale语言编写的。
2.3        支持的数据格式
Step［舰船虚拟设计与制造仿真.caj］、IGES、DXF等
支持XML数据格式（2003年规划，预计2004年支持）
［
3        集成性
3.1        与ERP系统集成
数据管理模块提供了与ERP集成的接口。
Production Manager which is an alternative approach to paper documentation provides opportunities for further time savings and a smooth integration of general ERP processes with the Tribon PIM.
[
3.2        与Teamcenter.Enterprise集成
[http://www.ugs.ru/PLM_Solution/ship.htm]
说明:这不是英文,无法阅读详细内容,但可推测Teamcenter.Enterprise与Tribon能集成。在英文ugs网站上用tribon为关键词搜索,没有搜索到相关介绍。
4        应用案例
4.1        渤海造船厂计算机集成制造系统
［渤海造船厂计算机集成制造系统(BS-CIMS).caj］
渤海造船厂是中国船舶工业总公司的八大骨干船厂之一，为大一型企业，也是全国重大装备国产化基地之一。
渤海造船厂的BS-CIMS工程由工程设计、生产管理、经营、财务、建造作业和质量管理6个应用分系统组成，这6个应用分系统的应用软件功能，由计算机网络/数据库分系统来支持实现。6个分系统之间的信息集成靠网络、数据库和集成服务器实现。
工程设计分系统利用TRIBON软件和VB、PB实现，经营、财务、生产、质量和建造分系统采用BAAN软件实现。
系统集成方案：
1)利用TRIBON软件生成船舶设计信息；
2)在工作站上利用TRIBON软件抽取船舶设计信息并形成设计BOM；
3)将设计BOM送入BAAN软件的数据库中；
4)微机上的计算机辅助工艺设计系统获取管理信息和BOM信息；
5)计算机辅助工艺设计系统生成工艺信息；
6)将(5)的信息通过集成服务器传送到BAAN软件中去，供管理信息系统使用。
该CIMS系统大约于1999年6月验收。
4.2        韩国HANA-CIMS
在韩国造船业得到成功应用的HANA-CIMS系统（在上海外高桥造船基地实施过）中，其集成的核心为ADES（自动设计系统），它从Tribon系统中提取设计信息，并形成与管理完整的物料清单BOM表，保证物料清单和制造清单的准确性以及在车间实际使用的工艺路线文件的准确性和可靠性。从ADES的功能分析，可以认为它是一个船舶产品数据管理系统。［船舶产品数据管理系统.kdh］
4.3        广船国际造船计算机集成制造系统GSI-CIMS
广船国际造船计算机集成制造系统GSI-CIMS，在同一数据库平台上，建立从经营―>设计―>物资准备―>生产―>财务的信息集成。其中，船舶产品数据（SPDM）系统是造船计算机集成制造系统的一个子系统，它是CAD/CAM与物流系统、生产计划／生产管理系统的信息交换中心，也是物流系统、成本、生产计划／生产管理等系统的信息应用基础。SPDM 系统能产生统一格式的完整船舶BOM表、建造工时，管理设计产生的图纸及其它信息，实现与Tribon系统的信息集成，为物流系统、成本系统、生产计划／生产管理系统提供信息源。［船舶产品数据管理系统.kdh］
5        对Tribon集成的建议
5.1        集成内容
集成内容主要是装配部件清单、零件表、材料信息、设备清单等。这些信息都存放在PIM系统中。
从PIM中抽取相关信息，汇总出各种BOM表格；
为ERP提供数据源；
提供与其他CAD系统信息交换的平台。
5.2        集成方式
[船舶产品数据管理系统.kdh]
[基于TRIBON的PDM开发研究(1).pdf]
5.3        集成工具
BOM；
Tribon二次开发工具包及其编译环境；
利用Tribon二次开发工具包从PIM中抽取信息，利用BOM进行数据的传递。
6        基于Tribon的协同
6.1        基于Tribon的协同
关于Tribon下的协同，各种资料介绍的比较少，Tribon带有一定的协同功能，参见“1.2.1协同设计（Design Coordination）”章节。
6.2        第三方协同软件
目前第三方协同软件主要有：Teamenter.Visualization、OnespaceCollaboration、e-Vis等，考虑到具体情况，我们认为e-Vis是最合适的。
6.2.1         e-Vis
e-Vis软件所支持的协同设计是是一种安全的，基于Intranet或Internet的多平台可视化开放式协同工作系统。通过e-Vis，一个项目组的所有成员，可以存储和共享任务的关键数据，召开虚拟会议来审核、校验数据，并且最终在一个安全的环境下共同作出决定。
e-Vis采用C/S与B/S结构混合的方式。服务端主要负责数据的传输，会议的控制等；客户端利用VisViewer的浏览器进行浏览。
下面三个图描述了yushli@和cax_darkhorse@两位设计人员的协同设计方式。
图1是登录界面；图2是登录后的界面，e-Vis可以按照项目的方式或者会议的方式进行协同；图3是协同会议召开过程中，yushli@和cax_darkhorse@的界面，两者界面是一致的。在协同会议过程中，用户可以传输文件，语音交流，电子白板，图像实时浏览／标志等。