Thiết kế thi công kết cấu tàu theo hướng số hóa
Đây là ứng dụng thiết kế thi công theo hướng số hóa khai triển thành công lần đầu tiên tại Việt Nam. Thực hiện thành công việc triển khai số hóa trong thiết kế thi công tàu hàng 6800 DWT mở ra một khả năng ứng dụng rất cao cho công nghiệp tàu thủy nước nhà. Sản phẩm mô phỏng số hóa 3D này giúp nâng cao hiệu quả công tác đóng mới tại nhà máy. Ngoài ra, công việc quản lý thiết bị, bảo trì và sửa chữa sau này khi tàu đã được đưa vào khai thác cũng hết sức dễ dàng thuận tiện, bởi tất cả các chi tiết đã được mã hóa cụ thể, riêng biệt, lúc cần thiết chỉ việc lấy ra sử dụng. Do đó thời gian lên ụ bảo trì tàu được rút ngắn đáng kể. Thiết kế thi công tàu thủy có trọng tải lớn theo hướng số hóa sẽ tạo tiền đề cơ sở cho việc ứng dụng và khai thác công nghệ 3D tại các nhà máy đóng tàu Việt Nam, mở ra điều kiện thuận lợi để ngành công nghiệp tàu thủy phát triển vượt bậc trong tương lai.
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế thi công kết cấu tàu theo hướng số hóa, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K4 - 2011
THI T K THI CÔNG K T C U TÀU THEO H Ư NG S HÓA
ðoàn Minh Thi n(1) , Tr n Nguy n Nguyên Khôi (1) , Lê ðình Tuân (1) ,
Võ Tr ng Cang (1) , ðinh Quang Chung (2)
(1) ð i h c Bách khoa Tp.HCM
(2) T ng Công ty c ph n V n t i D u khí
(Bài nh n ngày 16 tháng 05 năm 2011, hoàn ch nh s a ch a ngày 31 tháng 01 năm 2012)
TÓM T ẮT: T khi Vi t Nam b t ñ u m c a ra th gi i bên ngoài vào nh ng n ăm 90, n n công
nghi p ñóng tàu qu c gia ñã ch ng ki n m t s phát tri n vô cùng m nh m . H ơn th n a, chúng ta còn
b t ñ u chia x v i th tr ư ng ñóng tàu th gi i. Có th nói r ng so v i ñóng tàu cho th tr ư ng n i ñ a,
ñóng tàu xu t kh u ra n ư c ngoài ñòi h i các tiêu chu n vô cùng kh t khe và ph c t p h ơn r t nhi u
l n. Không nh ng v y, ngày nay, công ngh máy tính ñang phát tri n r t nhanh. Vì v y ñ c nh tranh
v i các thi t k n ư c ngoài, chúng ta ph i có các chi n l ư c phát tri n k thu t và công ngh b ng vi c
ñ u t ư s d ng nh ng ph n m m m i nh t t các qu c gia có n n công nghi p ñóng tàu tiên ti n nh ư
Hàn Qu c, Nh t B n, Trung Qu c, Châu Âu, Trong ñó, ph n m m thi t k thi công chuyên ngành –
Plant Design Management Systems (PDMS) là xu h ư ng m i nh t c a ngành công nghi p ñóng tàu th
gi i. V i ph n m m này, các k s ư hàng h i có th thi t k , x lý, qu n lý d li u k t c u thân v và l p
ñ t h th ng ñ ng l c thông qua các ñ i t ư ng 3D tr c quan sau ñó chuy n d li u tr c ti p t i các
máy CNC. Th c s , chúng ta có r t ít th i gian ñ n m b t công ngh thi công tiên ti n này c a th
gi i. ði u này v a là thách th c v a là c ơ h i cho ngành công nghi p ñóng tàu n ư c nhà.
r t cao nên vi c h li u chi ti t b ng ph ươ ng
1. TRI N KHAI NG D NG S HÓA
pháp th công, vi c c t tay và phóng d ng trên
TRONG THI T K THI CÔNG TÀU
sàn ngày càng l i th i, không th ñ t ñư c ñ
TH Y CÓ TR NG T I L N
chính xác c n thi t. ð c bi t vi c ñóng nh ng
1.1. M ñ u con tàu l n ñư c phân chia ra hàng tr ăm t ng
Do kích th ư c c a các con tàu ñư c ñóng ño n và ñư c ñóng cùng lúc t i nhi u phân
ngày càng l n k t c u thân tàu không th ñóng xư ng hay nhà máy sau ñó chuy n v m t nhà
liên kh p thành m t kh i, c ũng nh ư vi c thi máy l p ráp t ng thành. Do v y n u không ng
công l p ñ t h th ng ñ ng l c không th làm d ng công ngh ñóng m i hi n ñ i theo
t ng b ư c dò d m nh ư tr ư c kia mà ph i phân ph ươ ng pháp s hóa b ng các ph n m m thi t
chia thành vài ch c ho c vài tr ăm phân t ng k thi công chuyên ngành thì không th ñáp
ño n. ng các yêu c u k thu t kh t khe và ch t
V i kh i l ư ng thi t b ñ s và yêu c u k lư ng sau khi ñóng không th ñ t ñư c tiêu
thu t công ngh ñóng m i ñòi h i ñ chính xác chu n qu c t .
Trang 53
Science & Technology Development, Vol 14, No.K4- 2011
Trong giai ño n ñ u, ñ ñ t ñư c yêu c u Dùng modul NAPA trong TRIBON c a
trên nhi u nhà máy ñóng tàu trong n ư c ñ u AVEVA VANTAGE MARINE 12 phóng d ng
ph i mua toàn b công ngh và thuê chuyên gia l i s ư n th c theo tuy n hình c a b n v thi t
nư c ngoài t ư v n. Công vi c này b ñ ng và k k thu t.
ñ i giá thành ñóng m i lên cao, khó lòng c nh Khi s d ng modul NAPA ñ phóng d ng
tranh v i các n ư c trong khu v c. tuy n hình, thân tàu ñư c mô ph ng hoàn toàn
Nhóm nghiên c u ñã th y ñư c tính c p trong không gian ba chi u trên máy tính giúp
thi t c a vi c ng d ng s hóa trong thi t k thi xác ñ nh ñư c hình d ng t ng th thân tàu v i
công các tàu hàng có tr ng t i l n nên ñã m nh ñ tr ơn và ñ chính xác cao, không b gi i h n
d n ng d ng ki m nghi m trên ph n m m b i kích th ư c thân tàu. ði u này cho phép
chuyên ngành Plant Design Management phóng d ng tuy n hình v i nh ng con tàu có
System (PDMS) và ñư c áp d ng c th cho kích th ư c l n tùy ý.
tàu hàng 6800 DWT. Tr s tuy n hình s ư n th c sau khi phóng
d ng v i ñ tr ơn và chính xác c n thi t s ñư c
2. QUY TRÌNH THI T K THI CÔNG
xu t sang AutoCAD ñ ti n hành khai tri n
K T C U TÀU
công ngh .
2.1. Phóng d ng tuy n hình
Hình 1. Tuy n hình s ư n th c sau khi ñư c phóng d ng và xu t sang CAD
2.2. Phân chia phân t ng ño n chia này d a trên b n v k t c u, kh tôn hi n
có và kh n ăng trang thi t b c a nhà máy.
D a vào tuy n hình ñã ñư c t o ra, ti n
hành phân chia t ng ño n toàn tàu, vi c phân 2.3. Tri n khai các b n v thi t k công ngh
Trang 54
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K4 - 2011
Các b n v thi t k công ngh ñư c khai chu n, h tr th ư vi n các hình kh i cơ b n, t o
tri n d a theo thi t k k thu t ban ñ u t ươ ng ñi m ñ nh v chính xác.
ng v i t ng t ng ño n ñã ñư c phân chia Pipework – mô ph ng, hi u ch nh h th ng
tr ư c ñó. ñư ng ng v i ñ chính xác tuy t ñ i trong
2.4. Xây d ng và qu n lý các chi ti t k t c u không gian 3D nh ư th c t thi công, cung c p
thân tàu trong PDMS các specification v ng/ ph tùng/ van ,
th ng kê v t t ư t ñ ng, ki m tra s ñ ng nh t.
Ti n hành mô ph ng s hóa trong không
HVAC – thi t k thi công h th ng thông
gian 3D các chi ti t k t c u theo t ng phân t ng
gió. Cabletrays - thi t k thi công h th ng
ño n v i t l 1:1 t ươ ng ng v i kh n ăng l p
ráp công ngh hoàn toàn chính xác t i m t b ng máng cáp ñi n.
s n xu t và ñóng m i c a nhà máy. 2.6. Xu t d li u t th ư vi n qu n lý trong
Các chi ti t k t c u sau khi mô ph ng ñ u PDMS ra th c t thi công
ñư c qu n lý t i ưu b i h th ng d li u th PDMS h tr modul Draft xu t d li u các
b c trong PDMS. chi ti t k t c u/ spec. h th ng ñư ng ng
thông qua chu n giao ti p DXF ra các b n v
thi công 2D ho c trao ñ i h li u tr c ti p trên
máy CNC. T ñ ng h tr chia các spool ng,
mã hóa các chi ti t k t c u, th ng kê v t t ư,
3. MÔ PH NG S HÓA 3D TRONG
PDMS
3.1. Cách th c t ch c d li u trong PDMS
3.1.1. C u trúc d li u
Hình 2. T ng ño n khoang hàng s 7 PDMS là m t ph n m m thi t k 3D và
2.5. Ti n hành trang trí ñ ng l c b ng các qu n lý d li u v i s l ư ng l n, nên ñư c chia
modul h tr khác trong PDMS ra thành tám modul ch c n ăng. M i modul
ph c v cho m t m c ñích qu n lý d li u khác
Sau khi k t c u thân tàu ñư c xác l p hoàn
nhau. Bao g m các modul sau:
thi n ta ti p t c ti n hành mô ph ng các thi t
k thi công còn l i nh ư b trí thi t b ñ ng l c, DESIGN Thi t k 3D
h th ng ñư ng ng, HVAC, b ng các DRAFT Xu t ra d ư i d ng 2D
modul h tr khác c a PDMS. ISODRAFT Xu t ra d ng tiêu
Equiment – mô ph ng nhanh thi t b , máy chu n
móc, cung c p nhi u macro t o các thi t b tiêu ADMIN Ng ư i s d ng qu n lý
PARAGON Th ư vi n d li u
Trang 55
Science & Technology Development, Vol 14, No.K4- 2011
SPECON Tính toán ph n t Thi t l p macro chung cho các section,
h u h n panel, sau ñó ng v i t ng chi ti t c th ta chi
PROCON ð c tính d li u c n thay ñ i bi n ñi u khi n. L n l ư t tham s
LEXICON Thu c tính ñư c hóa toàn b k t c u thân tàu theo t ng t ng
ñ nh ngh ĩa ño n (công vi c này có th ti n hành ñ ng th i
v i nhi u t ng ño n khác nhau trên nhi u users
3.1.2. Sơ ñ t ch c d li u
c a h th ng, sau ñó d li u ñư c chuy n v
D li u trong PDMS ñư c t ch c qu n lý cho sever c a máy ch qu n lý). ði u này
m t cách h t s c ñơn gi n và khoa h c. H giúp ti n trình mô ph ng ñư c rút ng n ñáng
th ng d li u ñư c qu n lý theo c p th b c k ti t ki m th i gian, công lao ñ ng và t ăng
dư i d ng s ơ ñ cây năng su t g p nhi u l n so v i tr ư c ñây.
3.2. Ph ươ ng cách kh i t o d li u trong Ti n hành khoét l trên chi ti t k t c u
PDMS b ng Negative Extrusion theo b n v công
Vào modul Design, ch n các modul h tr ngh . Sau ñó c p nh t l i các l khoét l n n a
Structure/ Pipework/ Equipment/ HVAC/ , khi thi t k thi công xong h th ng ñư ng ng
tùy ch n theo m c ñích thi t k . và b trí thi t b .
Xây d ng các Draw List ñ qu n lý d li u Trong th ư vi n c a PDMS h tr t i ña các
thông qua World/ Site/ Zone. chu n thép hình v i tiêu chu n qu c t nh ư
Ti n hành mô ph ng chi ti t c th . DIN, JIS, GOST, ði u này giúp cho vi c
thi t k thi công tr nên d dàng h ơn r t nhi u.
3. 3. Xây d ng macro cho các chi ti t k t c u
Không nh ng v y, PDMS còn có modul
Thi t l p Site Zone Structure Paragon h tr vi c c p nh t và xây d ng th ư
Frame Sub-frame cho chi ti t c n mô ph ng. vi n d li u.
Trang 56
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K4 - 2011
Hình 3. Sơ ñ t ch c d li u trong PDMS
Hình 4. H th ng c p b c d li u ñư c qu n lý trong PDMS khi ti n hành thi t k thi công
Trang 57
Science & Technology Development, Vol 14, No.K4- 2011
M t ño n macro ñi n hình khi s hóa chi X -901.6464 Y 36.223400 Z 0.0000
ti t k t c u – ñà ngang ñáy (panel 2) s ư n 18 new PNODE at
thu c t ng ño n s 2 khu v c bu ng máy: X -822.1280 Y 4.0267000 Z 0.0000
$P Product of Nguyen Khoi new PNODE at
'Gioi thieu ten nguoi thiet ke' X -714.7520 Y 2.6845000 Z 0.0000
$P then a Sn18 with PDMS !! new PNODE at
'Gioi thieu vi tri chi tiet' X -670.0000 Y 1.8751000 Z 0.0000
/* 'Tao nut'
new site 'Tao Site'
new zone 'Tao Zone'
new stru 'Tao Structure'
new frmw 'Tao Framework'
new sbfrmw 'Tao Sub-frame'
new PNODE at
X -670.0000 Y 2.1251000 Z 0.0000
Hình 5. ðà ngang ñáy
new PNODE at
X -670.0000 Y 1300.0000 Z 0.0000
new PNODE at
X -2662.211 Y 1300.0000 Z 0.0000
new PNODE at
X -2509.408 Y 1144.8550 Z 0.0000
new PNODE at
X -2366.879 Y 1009.0080 Z 0.0000
new PNODE at
X -2133.518 Y 800.07960 Z 0.0000
new PNODE at
Hình 6. K t c u m ũi qu lê
X -1852.832 Y 566.05640 Z 0.0000
new panel 'Tao Panel'
new PNODE at
$*Orientation Y is u and X is n
X -1601.878 Y 384.17120 Z 0.0000
'Dinh nghia huong'
new PNODE at
new ploo 'Tao bien dang Panel'
X -1274.959 Y 198.64330 Z 0.0000
Sjustification dtop
new PNODE at
'Xac dinh vi tri dat Panel'
Trang 58
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K4 - 2011
hei 12 'Chieu day Panel'
new pave at PNODE1
new pave at PNODE2
new pave at PNODE3
new pave at PNODE4
new pave at PNODE5
new pave at PNODE6
new pave at PNODE7
new pave at PNODE8
new pave at PNODE9 Hình 7. Thi t b l c l p ñ t th c t .
new pave at PNODE10
new pave at PNODE11
new pave at PNODE12
new pave at PNODE13
'Tao Panel vertex'
3.4. Mô ph ng trang trí ñ ng l c
Cũng v i quy trình thi t l p t ươ ng t trong
các modul h tr thi t k khác c a PDMS ta
ti p t c hoàn thi n công vi c thi t k thi công
ph n h th ng ñ ng l c và b trí trang thi t b
Hình 8. Thi t b l c ñư c mô ph ng b ng macro s
cho toàn tàu.
d ng ngôn ng PML
Vi c xây d ng macro ñ mô ph ng cho các
trang thi t b trên tàu ñư c th c hi n theo M t ño n macro ñi n hình khi mô ph ng
cataloge d li u c a nhà s n xu t cung c p thang lên xu ng khu v c bu ng máy:
b ng các hình kh i soild ñơn gi n nh ưng v n define function !!cauthang(!n is STRING,
ñ m b o chính xác các kích th ư c ph bì. !h is REAL)
!width = 350
!rungs = !h / 230
!number = !rungs.int()
!pitch = !h / !number
new equip /$!n
new box xlen 60 ylen 100 zlen $!h
Trang 59
Science & Technology Development, Vol 14, No.K4- 2011
by u($!h / 2) w($!width / 2) lư ng k t c u tàu (m t b ư c tính quan trong
new box copy prev trong thi t k tàu th y), tính toán ñư c kh i
by e $!width lư ng v t t ư nguyên v t li u, kh i l ư ng công
vi c thi công, giúp tri n khai và qu n lý hi u
do !count from 1 to (!number - 1)
qu ti n ñ thi công giúp gi m ñáng k th i
new cyl hei ($!width - 60) dia 30
gian thi công.
ori p1 is e
Vi c tri n khai thi công b ng ph ươ ng pháp
at u($!pitch * $!count)
truy n th ng g p nhi u h n ch do s l ư ng chi
enddo
ti t quá l n, ch ng ch t ñan xen l n nhau, h
end th ng ký hi u ph c t p d gây nh m l n và
thi u sót cho công tác th ng k , qu n lý và
ki m soát trong quá trình thi công, khó ñ m
b o ch t l ư ng và ti n ñ bàn giao tàu, nh t là
khi thi công các tàu bi n v i tr ng t i ngày
Hình 9. Thang b càng l n có s l ư ng chi ti t lên ñ n hàng tr ăm
tri u.
T ñó nhu c u th c t là c n thi t ph i có
m t ph ươ ng pháp thi t k thi công m i ñ kh c
ph c nh ng khuy t ñi m trên và ñư a ra h ư ng
ñi m i cho ngành công nghi p ñóng tàu qu c
gia nh m theo k p v i ph ươ ng pháp thi công
hi n ñ i c a các n ư c tiên ti n.
Ph n m m mô ph ng và thi t k thi công
3D chuyên ngành - Plant Design Management
Systems (PDMS) là m t s ch n l a h u hi u
cho vi c tham s hóa nh ng s n ph m c a tàu
th y nói riêng và m i l ĩnh v c công nghi p nói
Hình 10. H th ng làm mát b ng n ư c bi n chung.
Công vi c mô ph ng s hóa k t c u thân
3. K T LU N
tàu và h th ng ñ ng l c áp d ng c th trên
3.1. K t qu thu ñư c khi áp d ng ph ươ ng tàu hàng 6800 DWT b ng PDMS ñư c th c
pháp s hóa trong thi t k thi công hi n c ũng không n m ngoài m c ñích ti p c n
Áp d ng ph ươ ng pháp s hóa trong thi t k công ngh thi t k thi công tiên ti n nh t c a
k t c u tàu t giai ño n thi t k k thu t giúp th gi i.
cho nhà máy tính toán chính xác ñư c kh i
Trang 60
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K4 - 2011
Hình 11. H th ng k t c u và ñ ng l c khu v c bu ng máy
3.2. Kh n ăng ng d ng và h ư ng phát tri n
Hình 12. Tính toán th ng kê kh i l ư ng – tr ng tâm k t c u thép
Trang 61
Science & Technology Development, Vol 14, No.K4- 2011
Hình 13. Xu t b n v chi ti t k t c u thép
Hình 14. ng d ng s hóa k t c u tàu trong thi t k & thi công
Trang 62
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ K4 - 2011
ðây là ng d ng thi t k thi công theo bi t, lúc c n thi t ch vi c l y ra s d ng. Do
hư ng s hóa khai tri n thành công l n ñ u tiên ñó th i gian lên b o trì tàu ñư c rút ng n
t i Vi t Nam. Th c hi n thành công vi c tri n ñáng k .
khai s hóa trong thi t k thi công tàu hàng Thi t k thi công tàu th y có tr ng t i l n
6800 DWT m ra m t kh n ăng ng d ng r t theo h ư ng s hóa s t o ti n ñ c ơ s cho vi c
cao cho công nghi p tàu th y n ư c nhà. ng d ng và khai thác công ngh 3D t i các
S n ph m mô ph ng s hóa 3D này giúp nhà máy ñóng tàu Vi t Nam, m ra ñi u ki n
nâng cao hi u qu công tác ñóng m i t i nhà thu n l i ñ ngành công nghi p tàu th y phát
máy. Ngoài ra, công vi c qu n lý thi t b , b o tri n v ư t b c trong t ươ ng lai.
trì và s a ch a sau này khi tàu ñã ñư c ñưa vào
khai thác c ũng h t s c d dàng thu n ti n, b i
t t c các chi ti t ñã ñư c mã hóa c th , riêng
SHIP ASSEMBLY DESIGN BY 3D MODELING
Doan Minh Thien(1) , Tran Nguyen Nguyen Khoi(1) , Le Dinh Tuan(1) ,
Vo Trong Cang (1) , Dinh Quang Chung (2)
(1) University of Technology, VNU-HCM
(2) PetroVietnam Transportation Coporation
ABSTRACT: Since Vietnam began to open up to the outside world in the 1990s, its national
shipbuilding industry has witnessed great development. So far it has assumed a share of the
international shipbuilding market. To build ships for foreign custumers is obviously more complicated
than for dosmetic shipowners. Nowadays, the computer technology has been advancing greatly. So, to
compete with foreign designs, we have also devised a strategy to develop its techniques and technology
by acquiring the latest software from advanced shipbuilding countries like United States, Europe,
Korea, Japan, China, Among the special modern softwares – Plant Design Management Systems
(PDMS) is a new trend in the shipbuilding industry. Indeed, the naval architects and marine engineers
can design, modify, manage hull construction and outfitting their database on the 3D object with its
and their drawing travelled directly to CNC machines. All in all, we have little time to catch this new
techniques of the global. This is both a challenge and an opportunity to the national shipbuilding
industry.
Keywords: Plant Design Management Systems (PDMS), Tribon, Napa, outfitting, hull
construction
Trang 63
Science & Technology Development, Vol 14, No.K4- 2011
[6] AVEVA, Structure and Design Using
TÀI LI U THAM KH O VANTAGE PDMS – Version 11.6.
[7] AVEVA, Pipework - Equipment
[1] TCVN 6259, Quy ph m phân c p và
Design Using VANTAGE PDMS –
ñóng tàu bi n v thép - Ph n 2A K t
Version 11.6.
c u thân tàu và trang thi t thi t b
(2003). [8] SSTC, B n v thi t k k thu t tàu
hàng 6800DWT , Vi n KH&CN tàu
[2] Tr n Công Ngh , K t c u thân tàu ,
th y VN (2005).
NXB ð i h c Qu c gia TP. H Chí
Minh (2003). [9] Lê ðình Tuân, Tr n Nguy n Nguyên
Khôi, ðinh Quang Chung, Thi t k thi
[3] ðă ng ki m Vi t Nam, Hư ng d n
công tàu hàng 6800 DWT theo h ư ng
giám sát ñóng m i tàu bi n, Ph n NB-
s hóa , H i Ngh KH&CN-10,
04 H ư ng d n ki m tra hi n tr ư ng
Tr ư ng ðH Bách Khoa - ðHQG
ph n thân tàu.
HCM (2007).
[4] ðă ng ki m Vi t Nam, Hư ng d n
[10] ðoàn Minh Thi n, và các c ng s .
giám sát ñóng m i tàu bi n, Ph n NB-
Báo cáo t ng h p ñ tài NCKH c p c ơ
05 Hư ng d n ki m tra hi n tr ư ng
s , Thi t k thi công k t c u tàu th y
ph n h th ng ñ ng l c.
theo h ư ng s hóa (T-KTGT-2008-
[5] AVEVA, Plant Design Management
24), Tr ư ng ðH Bách Khoa - ðHQG
System Basic Course Training Manual
HCM (2010).
– Version 11.6.
Trang 64
Các file đính kèm theo tài liệu này:
thiet_ke_thi_cong_ket_cau_tau_theo_huong_so_hoa.pdf
