Ứng dụng SHICOSTRUCTOR trong đóng tàu

Tiêu đề: Ứng dụng SHICOSTRUCTOR trong đóng tàu Thu 1 May 2008 - 1:14

Từ đầu năm 2004 Công ty cổ phần kỹ thuật và công nghệ tàu thủy (Vinashin Engineering) đã kết hợp cùng nhà máy đóng tàu Hạ Long sử dụng phần mềm ShipConstructor thực hiện phóng dạng khai triển hạ liệu kết cấu loạt tàu 12500DWT cho Tổng công ty Hàng
hải Việt Nam (Vinalines). Loạt tàu 12500DWT đóng mới này được chế tạo
dưới sự giám sát chặt chẽ của đăng kiểm Nhật bản NK (cơ quan Đăng kiểm
uy tín trên thế giới). Trong quá trình triển khai ứng dụng vào thực tế,
các cán bộ kỹ thuật Vinashin Engineering và nhà máy đóng tàu Hạ long
đã mạnh dạn chuyển đổi một số phương pháp làm thủ công truyền thống
theo cách làm mới của các nước đóng tàu tiên tiến, tự động hoá tối đa
các công đoạn trong đóng tàu. Với việc chuyển đổi như vậy đã rút ngắn
đáng kể thời gian đóng tàu, tiết kiệm nhân công lao động thủ công, chất
lượng đảm bảo và đạt độ chính xác cao.

Đây
là con tàu đầu tiên ở Việt nam được thiết kế thi công trên máy tính và
kết quả đã thành công ngoài sự mong đợi. Thời gian đóng vỏ cho đến lúc
hạ thuỷ là 4 tháng. Vỏ tàu trơn, đẹp, chất lượng tốt được đăng kiểm và
các cán bộ kỹ thuật trong ngành khen ngợi. Dưới đây chúng tôi xin trình
bày một số kinh nghiệm về phía thiết kế thi công.

1. Phóng dạng đường hình dáng vỏ tàu tỷ lệ 1:1 bằng phần mềm trên máy tính

Đây
là khâu then chốt, giảm được rất nhiều thời gian trong đóng tàu. Ví dụ
: Để phóng dạng tàu cỡ vạn tấn theo phương pháp thủ công mất 2-3 tháng
thì với phương pháp phóng dạng bằng phần mềm trên máy tính chỉ còn 7-9
ngày.

Phương pháp phóng dạng thủ công trên sàn phóng có các đặc điểm sau :

- Sàn phóng dạng phải có diện tích đủ lớn để vẽ tỷ lệ 1:1

- Chất lượng sàn phải đảm bảo phẳng, không cong vênh biến dạng ít khi nhiệt độ thời tiết thay đổi

- Số lượng nhân công phóng dạng: khoảng 7-9 người.

- Vỏ tàu thực được mô hình tượng trưng bằng các đường hình thực.

- Độ trơn của vỏ phụ thuộc kinh nghiệm của người thợ phóng dạng (ngắm bằng mắt theo lát gỗ, khớp các mặt chiếu . . .).

- Đối
với những vùng có độ cong phức tạp (mũi quả lê, vòm đuôi,..) khi phóng
dạng thường bị đơn giản hoá cho phù hợp với điều kiện dựng bằng thước
lát.

- Thời gian lâu. Riêng việc sơn và kẻ lại ô mạng trên sàn phóng đã mất khoảng 1 tháng.

Khi
sử dụng phần mềm phóng dạng, vỏ tàu được mô hình hoá hoàn toàn trong
không gian 3 chiều trên máy tính. Các ưu điểm của phóng dạng trên máy
tính là :

- Không bị giới hạn bởi diện tích sàn phóng dạng, cỡ tàu phóng dạng lớn bất kỳ.

- Sàn phóng phẳng tuyệt đối, không bị biến dạng do điều kiện thời tiết

- Số lượng nhân công phóng dạng chỉ còn 1 đến 2 người

- Vỏ tàu thực được mô hình hoá bằng các mặt cong 3 chiều có sai số nhỏ nhất so với vỏ thiết kế.

- Chất
lượng vỏ tàu thực được đánh giá theo hai tiêu chí: phù hợp với trị số
thiết kế và trơn. Thay cho việc dùng mắt và kinh nghiệm khi phóng dạng
thủ công, phần mềm có nhiều công cụ để kiểm tra hai tiêu chí nói trên:
bảng sai số so với đường hình thiết kế, biểu đồ độ cong của các đường
hình thực, biểu đồ màu các loại độ cong của từng vùng vỏ (độ cong
Gauss, độ cong trung bình). Các công cụ để điều chỉnh vỏ cũng phong phú
và linh hoạt hơn so với dùng thước lát: có thể dựng chính xác các vùng
vỏ là mặt khả triển, mặt kẻ; dựng hai mặt cong tiếp tuyến với nhau,
chỉnh trơn từng đường, từng khu vực.

- Thời gian nhanh: trong vòng 7-9 ngày đã có thể xuất ra toàn bộ số liệu đường hình thực.

Hình 1. Đường hình dáng đã chỉnh trơn

Một
trong những ưu điểm quan trọng của phóng dạng bằng máy là đảm bảo được
độ trơn tốt nhất của vỏ tàu thực. Trước đây, khi đóng các loại tàu cao
cấp ta thường không chú ý đến điều này. Một con tàu mặc dù có tuyến
hình thiết kế tốt nhưng khi đóng có vỏ không trơn sẽ làm tăng sức cản,
tăng suất tiêu hao nhiên liệu, giảm tính ăn lái, quay trở,..

Tuy
nhiên cũng cần chú ý rằng phần mềm không tự động phóng dạng vỏ. Mặt
cong vỏ tàu là một mặt cong phức tạp được tổ hợp từ nhiều loại mặt cong
khác nhau: có mặt dựng được chính xác như mặt kẻ, mặt khả triển; có mặt
phải xấp xỉ gần đúng bằng các hàm B-spline. Do đó việc dựng vỏ trên máy
tính mặc dù có nhiều công cụ hỗ trợ vẫn đòi hỏi rất nhiều kinh nghiệm,
kỹ năng của người phóng dạng.

2. Sử dụng bệ khuôn xoay trong lắp ráp các phân tổng đoạn mạn có độ cong phức tạp.

Đối
với tàu cỡ 12500DWT các phân đoạn mạn có kích thước lớn và cong phức
tạp. ứng dụng chế tạo bệ khuôn xoay vào thi công tiết kiệm rất nhiều
nhân công , vật tư chế tạo bệ khuôn, đặc biệt là chất lượng tăng và
tiến độ tăng nhiều so với cách làm truyền thống.

Dùng bệ khuôn theo phương pháp truyền thống không xoay :

Trong phương pháp này, bệ khuôn được dựng đúng theo vị trí thật của phân đoạn. Do đó:

- Tốn kém vật tư chế tạo bệ khuôn (kích thước lớn)

- Lắp
ráp các phân đoạn trong điều kiện thi công khó khăn(người thợ hàn và
lắp ráp trong tư thế hàn đứng không thoải mái), do đó thời gian lắp ráp
lâu.

- Chất lượng hàn và lắp ráp chưa cao do phải thao tác trong điều kiện khó khăn, dùng nhiều mối hàn leo.

- Số lượng nhân công thi công nhiều

Dùng bệ khuôn xoay:

Trong
phương pháp này, bệ khuôn được xoay nằm ngang sao cho góc nghiêng của
bệ khuôn so với phương ngang là nhỏ nhất. Các ưu điểm:

- Tiết kiệm vật tư chế tạo bệ khuôn (kích thước nhỏ gọn , chiều cao cột chống giảm đáng kể)

- Lắp
ráp phân đoạn trong điều kiện thi công dễ dàng (Phân đoạn được xoay
sang vị trí nằm ngang, người thợ dễ thao tác hàn và lắp ráp)

- Chất lượng hàn và lắp ráp chính xác cao do thao tác trong điều kiện thuận lợi, dùng nhiều mối hàn bằng.

- Tiết kiệm nhân công

Hình 3,4 . Phân đoạn mạn sau khi xoay

Theo
so sánh ở trên, chúng ta thấy rằng việc áp dụng bệ khuôn xoay là rất
cần thiết đối với tàu cỡ lớn. Phương pháp phóng dạng thủ công trên sàn
phóng cũng có thể cấp được các trị số cho việc dựng bệ khuôn xoay nhưng
thao tác phức tạp và mất rất nhiều thời gian. Phần mềm ShipConstructor
có thể xác định được góc xoay tối ưu của bệ khuôn và nhanh chóng đưa ra
các số liệu cần thiết cho việc dựng và thi công trên bệ khuôn xoay.

3. Dựng mô hình khai triển ống luồn neo hình dạng phức tạp thi công chính xác dưới bệ lắp ráp

Loạt
tàu 12500DWT ống luồn neo được thiết kế có hình dạng khá phức tạp. Khi
thi công ống luồn neo phải đảm bảo kích thước, góc độ thả neo chính xác
theo thiết kế là rất khó khăn. Đặc biệt càng khó khăn hơn nếu thi công
lắp ráp ống neo trên triền đà. Để giải quyết vấn đề trên theo cách làm
cũ ống luồn neo sẽ được dựng mô hình bằng gỗ trong sàn phóng và được
thi công tách rời theo mô hình sau đó được lắp ráp chính xác với phân
đoạn mạn ngay trên bệ lắp ráp.

Theo phương pháp thủ công trên sàn phóng :

Để có được trị số chế tạo mô hình người thợ phóng dạng phải mất nhiều thời gian (khoảng 14 ngày).

- Xác định các giao tuyến của các mặt cong giữa ống neo và vỏ tàu

- Xác định chính xác góc độ hướng thả neo theo thiết kế

- Kiểm tra vị trí thả neo đảm bảo không va chạm với vỏ tàu

Theo phương pháp mô hình hoá trên máy tính :

Mô hình hoá hoàn toàn hình dạng ống neo chính xác trong không gian 3D cấp trị số nhanh và chính xác (khoảng 2-3 ngày).

Hình 5,6. Mô hình ống neo 3D trên vỏ tàu và thực tế thi công

Đặc biệt có thể kiểm tra thả neo thử ngay trên mô hình 3D xem có đảm bảo không va chạm neo với vỏ tàu dễ dàng.
(còn tiếp ) -theoVinashin.com

(tiếp phần trên)
4. Uốn chi tiết thép hình (khung sườn, sống dọc mạn,xà dọc mạn, đà dọc đáy . . .) không cần dưỡng :

Theo
cách làm truyền thống : Người thợ phải lên sàn phóng chế tạo dưỡng gia
công thép hình (bằng thép lập là đánh cong, bằng gỗ dán mỏng ) uốn
sườn, uốn sống dọc mạn . . . theo hình dạng vẽ tỷ lệ 1:1 trên sàn phóng
sau đó gia công để được hình dạng theo dưỡng. Người thợ mất khá nhiều
thời gian để hoàn thành công việc này.

Sử dụng phần mềm máy tính : Sau
khi nhập số liệu cần thiết (kích thước, hình dạng thép hình, . . .)
phần mềm tính toán khai triển duỗi thẳng chi tiết uốn cong và tính toạ
độ đường cong uốn ngược trên thanh duỗi thẳng. Người thợ chỉ lấy dấu đường cong uốn ngược
trên thanh duỗi thẳng sau đó gia công sao cho đường cong chuyển thành
đường thẳng thì thu được thép hình uốn cong theo yêu cầu.

So sánh cho thấy sử dụng phần mềm có những ưu điểm sau :

- Tiết kiệm vật tư chế tạo dưỡng gia công

- Giảm thời gian chế tạo gia công chi tiết

- Tiết kiệm nhân công

5. Sử dụng bản vẽ lắp phối cảnh 3D trong thi công lắp ráp các phân tổng đoạn vỏ tàu thủy.

Trước
tiên, dựa theo mặt cong vỏ đã dựng được ở phần trên, các chi tiết kết
cấu khung xương được vẽ dựng chính xác trong không gian 3 chiều. Việc
dựng kết cấu 3 chiều này sẽ tạo ra kết cấu chính xác của tàu theo tỷ lệ
1:1. Các sai sót trong thiết kế kỹ thuật được phát hiện hết. Cùng với
việc dựng kết cấu, toạ độ trọng tâm, diện tích, trọng lượng từng chi
tiết kết cấu và từng cụm, phân đoạn, tổng đoạn được tự động tính toán
chính xác.

Sử
dụng phần mềm ShipContructor cho phép tạo các bản vẽ lắp ráp dạng 3D (3
chiều). Đây là một hướng mới trong lắp ráp. Phần mềm có thể tự động tạo
ra các bản vẽ lắp ráp phối cảnh từ mức đơn giản nhất
(ví dụ: một panel gồm tấm và các nẹp trên đó) cho đến các mức lắp ráp
phức tạp hơn (các block, phân đoạn, tổng đoạn). Các bản vẽ lắp ráp dạng
phẳng truyền thống chỉ còn dùng trình đăng kiểm.

* Ưu điểm của bản vẽ lắp ráp 3D :

- Người
thợ lắp ráp dễ đọc, hạn chế tối đa nhầm lẫn khi phải xem nhiều bản vẽ
phẳng để hình dung lắp ráp các chi tiết với nhau như thế nào.

- Cho phép phân mức lắp ráp theo nhiều mức phù hợp khả năng công nghệ của nhà máy chế tạo.

- Cán bộ quản lý sản xuất dễ dàng theo dõi tiến độ,khối lượng công việc, vật tư sử dụng . . .

- Thời
gian lắp ráp giảm đáng kể (Theo kinh nghiệm của nước ngoài, việc dùng
các bản vẽ lắp phối cảnh có thể giảm được 50% thời gian lắp ráp).

Ứng dụng SHICOSTRUCTOR trong đóng tàu PHAN_TONG_DOAN_D6.bmp

Ứng dụng SHICOSTRUCTOR trong đóng tàu PHAN_TONG_DOAN_D6.bmp

Ứng dụng SHICOSTRUCTOR trong đóng tàu MUI_QUA_LEe

Hình 7. Bản vẽ lắp tổng đoạn buồng máy tàu hàng12500DWT đóng tại Hạ Long

Hình 8. Bản vẽ lắp tổng đoạn mũi quả lê tàu dầu 13500T đóng tại Nam Triệu

* Để tận dụng được ưu điểm trên nhà máy cần đáp ứng những yêu cầu sau :

- Trang bị máy cắt CNC có khả năng vạch dấu tự động (Lấy dấu, ghi ký hiệu tên chi tiết tự động )

- Đội ngũ kỹ thuật trẻ được đào tạo sử dụng phần mềm thành thạo kết hợp với cán bộ kỹ thuật lâu năm nhiều kinh nghiệm.

6. Hạ liệu tự động và cắt, vạch dấu tự động:

Sau
khi đã có bản vẽ gia công các chi tiết vỏ và kết cấu, phần mềm cho phép
hạ liệu tự động các chi tiết cùng chiều dầy trên các tờ tôn đã mua. Quá
trình hạ liệu tự động sẽ sắp xếp các chi tiết sao cho lượng tôn phế
thải là ít nhất. Việc hạ liệu trên máy nhanh hơn rất nhiều so với hạ
liệu thủ công trên từng tờ tôn.

Các
bản hạ liệu sẽ được chuyển mã đưa thẳng vào máy cắt CNC để cắt tự động.
Trong khi thi công tàu 12500DWT, nhà máy đóng tàu Hạ long do tin tưởng
vào thiết kế và trình độ gia công đã quyết định cho cắt các chi tiết
chính xác, không để lượng dư lắp ráp (chỉ để lượng dự đấu đà). Thực tế
cho thấy quyết định trên là đúng: các sai sót do thiết kế hoặc gia công
không đáng kể, rút ngắn được rất nhiều thời gian lắp ráp.

Khi
máy cắt CNC có bộ phận vạch dấu tự động thì trên các chi tiết cắt ra đã
có sẵn các vạch dấu vị trí các chi tiết lắp ráp khác, các mã hiệu chi
tiết, các ký hiệu hướng dẫn lắp ráp. Do đó bỏ qua được công đoạn lấy
dấu lắp ráp bằng tay và quá trình lắp ráp cũng nhanh hơn nhiều.

7. Thi công phân tổng đoạn đáy thành modul đã lắp sẵn ống, thi công các hệ ống trong buồng máy bằng phần mềm ShipConstructor

Hiện
nay công ty đã triển khai thiết kế thi công xong các hệ ống dưới đáy
đôi và đang triển khai một số hệ thống ống phức tạp trong buồng máy tàu
hàng 12500DWT bằng phần mềm . Nhằm hướng tới các phân tổng đoạn khi đấu
lắp trên triền đà đã được lắp đặt ống và các thiết bị đầy đủ trước khi
đấu đà.

Ưu điểm khi sử dụng phần mềm:

- Các
hệ thống ống có thể thi công ngay sau khi có thiết kế, không phải chờ
đến khi lắp xong vỏ và trang thiết bị buồng máy như cách làm truyền
thống. Do đó giảm thời gian đóng tàu nói chung.

- Giảm đáng kể thời gian thi công tàu trên triền đà

- Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, tính mỹ thuật và dễ công nghệ

- Đối với các tuyến ống dưới đáy đôi hoàn toàn xác định và khoét lỗ ống xuyên qua chính xác, dễ dàng.

- Đối
với các tuyến ống trong buồng máy dễ dàng kiểm tra, lường trước các va
chạm, chồng chéo của các tuyến ống khi đã được mô hình hoá trên máy
tính. Do đó đưa ra bản vẽ thi công rất chính xác các tuyến ống, giảm
thiểu sai sót so với phương pháp thủ công đi ống theo kinh nghiệm (đi
đến đâu biết đến đó).

- Đưa ra bản vẽ thi công chính xác, tiết kiệm nhiều chi phí so với phương pháp thi công ống thủ công theo kinh nghiệm

- Đối
với các hệ thống ống phức tạp (hệ điều khiển khí nén thuỷ lực, hệ điều
khiển van tự động . . .) để thi công chính xác theo phương pháp kinh
nghiệm là rất khó khăn. Sẽ dễ dàng được khắc phục khi áp dụng phần mềm
mô hình hoá 3D.

- Các số liệu gia công ống đưa thẳng sang máy uốn ống CNC.

Hình 9. Một số hệ ống trong buồng máy tàu hàng 12500DWT

Sử
dụng phần mềm triển khai các hệ ống phức tạp trong buồng máy là rất cần
thiết, giảm đáng kể thời gian đóng tàu, tiết kiệm chi phí vật tư sản
xuất, dễ dàng trong quản lý tiến độ thi công ống tàu. Tiếp sau hệ thống
ống, công ty sẽ triển khai thiết kế đi các hệ thống ống thông gió, cấp
nhiệt bằng module HVAC của bộ phần mềm ShipConstructor.

8. Một số kinh nghiệm khác:

Để ứng dụng thành công công nghệ mới, ngoài các yếu tố kỹ thuật thì các yếu tố con người là then chốt. Kinh nghiệm cho thấy:

1. Hệ
thống lãnh đạo nhà máy phải mạnh, thống nhất, quyết đoán chính xác
những vấn đề cần làm, đơn vị cần hợp tác. Nhà máy đóng tàu Hạ long đã
làm được điều này, trong khi có những đơn vị khác dậm chân tại chỗ.

2. Dây
chuyền sản xuất phải đồng bộ cả về máy móc thiết bị và con người. Ví
dụ: đã thiết kế thi công bằng phần mềm thì nên cắt tự động, kỹ sư KCS
phải có thói quen mới kiểm tra sản phẩm trên màn hình máy tính, trên
các bản vẽ kiểu mới.

3. Phải
kết hợp được đội ngũ cán bộ kỹ thuật, công nhân lâu năm có nhiều kinh
nghiệm thực tế với đội ngũ kỹ sư trẻ sử dụng phần mềm thành thạo.

Trình
bày ở trên là một số kinh nghiệm Công ty cổ phần kỹ thuật công nghệ tàu
thủy (Vinashin Engineering) đã và đang được áp dụng tại các đơn vị đóng
tàu lớn (Nhà máy đóng tàu Hạ Long, Công ty CNTT Nam Triệu, NM đóng tàu
Bạch Đằng . . .) trong Tổng công ty công nghiệp tàu thủy Việt Nam.
Những giải pháp trên tuy còn có một số hạn chế do việc đầu tư đổi mới
công nghệ chưa đồng bộ nhưng đã góp phần tăng nhanh tiến độ sản
xuất,chất lượng sản phẩm tăng, tiết kiệm được nhiều chi phí (Ví dụ:
thời gian đóng vỏ tàu 12500DWT tại Hạ Long khi hạ thuỷ chỉ còn 4 tháng
giảm đáng kể so theo vinashin.com. hết

bác nào có bí kíp hạ liệu bằng shipcon giúp em với.
cụ thể em cần cắt CNC một vài chữ cái, nghe nói shipcon có cách hạ liệu
auto nhanh lắm, mà em vọc hoải không ra được cái đó. bác nào đã từng
làm qua hay có kinh nghiệm vấn đề này chỉ em vài chiêu.
Chân thành cảm ơn các bác quan tâm.( rất mong các bác chụp lại hình quá trình thao tác giúp em).
Email: [You must be registered and logged in to see this link.]

Cái phần mềm này có vẻ hay quá nhỉ.Đang định học xong môn kết cấu sẽ tìm hiểu thử.Nghe nói cũng được ứng dụng trong các nhà máy đóng tàu lớn hiện nay đó

theo mình được biết, rất nhiều người trong diễn đàn hiện này, kể cả một số Admin, rất mơ hồ về các phần mềm này, hay nói đúng hơn là mơ hồ khi đem so sánh một phần mềm thiết kế kỹ thuật với phần mềm thiết kế công nghệ, giống như đem con gà so với quả trứng vậy, cho dù kết quả cuối cùng là con tàu.
không thể đem một phần mềm thiết kế công nghệ để so với 1 phần mềm thiết kế kỹ thuật.

» Các tiêu chuẩn trong cách nhiệt đường ống trong tàu thủy?
» Bếp ga cao cấp Rinnai RB-3CG Nhật xịn công nghệ đốt trong tiết kiệm gas, bếp gas cao cấp rinnai bền đẹp phù hợp với không gian trong gia đình bạn bếp ga rinnai+
» Đặc điểm hình dạng hình học chân vịt trong ống Đạo lưu!? Help