嵌入式自動管路出圖系統AM軟件二次開發

齊東周，朱春生，曲 艷

（中遠船務工程集團有限公司，遼寧大連 116600）

嵌入式自動管路出圖系統AM軟件二次開發

齊東周，朱春生，曲 艷

（中遠船務工程集團有限公司，遼寧大連 116600）

DANA FPSO項目是中遠船務簽署的英國DANA石油公司的FPSO項目，是國內第一個獨立進行油氣工藝模塊的設計和生產的交鑰匙合同，保障項目按期交付意義重大。在使用AM軟件進行管路設計出圖時發現管路小票圖信息缺失或錯誤，需手動進行修改和統計，嚴重影響了項目設計工期和生產進度，針對該問題，組織專項小組進行嵌入式自動管路出圖系統的開發，以提高設計出圖質量，全面克服了DANA項目管路出圖問題，縮短了建造工期，確保項目進度的順利推進。

DANA FPSO；交鑰匙合同；AM軟件；二次開發

0 引言

管路系統作為FPSO的“動脈”角色，在FPSO產品中扮演著至關重要的角色。管路系統涉及種類繁多，應力計算復雜，安全系數要求高，且管路長達幾萬米，在狹小的空間內布置極其困難。作為中遠船務第一個交鑰匙的EPC項目，是國內第一個獨立進行油氣工藝模塊的設計和生產，周期短、任務重，因此保障項目如期交付意義重大。AM軟件系統是AVEVA公司按照統一標準開發的設計軟件，無法適應每一個船廠的設計模式和建造流程。中遠船務在設計過程中出現了一系列諸如管路小票信息不全、統計功能信息缺失、未有船東要求的標準格式等問題，嚴重制約了FPSO項目推進進程。為有效提升生產進度，縮短設計工期，要從技術源頭抓起，解決項目推進緩慢問題。

1 背景介紹

1.1 FPSO管路相關知識

FPSO（ Floating Production Storage and Offloading），即浮式儲油卸油裝置，可對原油進行初步加工并儲存，被稱為海上石油工廠。管路系統是實現其功能的重要組成部分，主要包括生產流程管系、油氣儲存及外輸管系和公用管系等[1]。

生產流程管系不同于其他管系，它是把來自油井的油氣水等混合液經FPSO舷側立管引至上部模塊，經過加工處理后形成合格的原油或天然氣，管路中的介質多是壓力極高、腐蝕性極強的油或氣。按照美國腐蝕工程師協會標準 NACE MR0175/76-2003的要求，生產流程管系中的管材應大部分采用不銹鋼、雙相不銹鋼以及鈦合金等抗腐蝕性材料，這些管材及其附件多需從國外進口，采購成本很高。因此在管系生產設計階段，應提高設計質量，避免產生不必要的浪費。管材采購時要提供準確的材料清單，標明所需材料的標準、數量和證書要求等。管段制作時，管子小票信息要詳細準確，包括制作所需管材的標準、數量和重量，管段附件的標準、連接形式，以及整個管段焊接信息、PED（壓力容器）認證要求、涂裝和保護要求等，從而有效減少管段制作中的廢返現象，降低船舶建造成本。

1.2 AM軟件出圖系統介紹

AM軟件是在TRIBON軟件基礎上開發的一款新的三維建模設計軟件，已在船舶行業得到了廣泛應用。它集成了PDMS（數字化三維工廠設計系統）的精華和TRIBON M3船體設計模塊的優勢，具有操作簡易性、系統美觀性、人機交互方便性等優點，可以達到數據、模型一體化，專業之間平臺協商一體化，實現精準及無碰撞設計[2]。

但AM軟件系統是AVEVA公司按照統一標準開發的設計軟件，無法適應每一個船廠的設計模式和建造流程，需要對軟件進行二次開發以滿足相應船廠的設計和生產需要[3]。

1.3 DANA FPSO項目介紹

DANA FPSO項目是中遠船務集團下屬企業南通中遠船務簽署的英國DANA石油公司的FPSO項目，是國內第一個交鑰匙合同中獨立進行油氣工藝模塊的設計和生產，標志著中遠船務完全進入了一個高端技術、高附件值、高利潤率的FPSO技術生產制造領域，保障項目按期交付的意義重大。但在使用AM軟件進行管路設計出圖時發現管路小票圖信息缺失或錯誤，需手動進行修改；設計物量需人工一個個進行統計，耗費大量的人力和設計工時，增加了設計差錯率，大大降低了設計輸出效率，嚴重影響項目設計工期和生產進度的推進。

為此，針對DANA FPSO項目管路出圖的一系列問題，組織了專項小組開發嵌入式自動管路出圖系統，提高設計出圖質量，降低生產返修成本，全面克服DANA項目管路出圖問題，以縮短建造工期，確保產品生產進度順利推進。該項目模型圖見圖1。

圖1 DANA FPSO項目模型圖

2 系統開發目標研究

2.1 設計圖紙內容

1）管子圖紙中，發現尺寸標注、加工制作和焊接信息的添加不正確、不完善；

2）每份圖紙（共有上萬份圖紙）都需經過大量的手工修改，僅此一項就需耗費上萬工時。

3）DANA項目中四大模塊為上部油氣處理管路清理模塊P10、油水氣分離模塊P20、壓縮機處理模塊P30、海水回注模塊P40，其中僅P10油氣處理管路清理模塊的材料報表，手工統計預估就需要將近兩個月的時間來完成。

2.2 AM設計軟件

AM軟件系統初始化對設計出圖的設置相對簡單，造成一些信息設置受限，使管子制作的部分生產信息缺失，經調查發現主要體現在：焊接、彎管制作、管子附件的安裝等信息錯誤或缺失。

AM軟件系統出圖模板設置中最多能填10個

數值，但DANA FPSO項目管路系統管子ISO（軸測圖）圖中一根管線就有多個ISO，許多設計信息數值需要手工添加避免設計輸出信息缺失。

2.3 設計員工能力

1）由于本項目船東要求，設計人員基本都是第一次使用AM軟件進行生產設計。

2）設計人員相對比較年輕，大部分是剛畢業的應屆大學生及一些2年～3年工作經驗的新招聘員工，設計經驗缺乏。

3 AM軟件二次開發設計

針對DANA FPSO項目管路出圖效率低下，圖紙信息缺乏，需進行手動進行修改等問題進行問題原因分析。發現造成管路出圖效率低下的主要原因共有五條，分別是：缺少軟件開發能力；虛擬服務器造成丟失；不滿足管路出圖要求；不滿足ISO出圖要求；AM軟件初始化不到位。針對上述分析問題，對AM軟件系統進行二次開發，開發嵌入式自動管路出圖系統，以提高出圖效率，提高設計質量。對DANA FPSO項目中使用的AM軟件進行出圖系統二次開發（見圖2），完整配置DANA FPSO AM設計系統的報表、小票圖紙、ISO出圖圖紙、MDS支架的搭建和出圖信息，并進行了相關程序的開發。主要包括以下四部分內容：

1）確立信息化開發語言，PML2語言，確立出圖開發方向和預期達到的目標；

2）確立開發報表的格式；

3）制訂出圖系統的模板；

4）制訂系統的命名規則對AM軟件進行二次開發。

通過采用 PML2語言（Programmable Macro Language可編程宏語言，是一種基于面向對象（Object Oriented）概念的編程語言）編制自動統計程序，對管材、管附件進行統計匯總和托盤報表領料和制作；針對ISO屬性軸測圖信息添加的不完全、管子小票尺寸標注原圖錯誤百出、管支架需手動命名等問題，采用PML2語言編制程序完善了自動化添加和自動命名功能[4]。

圖2 AM軟件二次開發程序

4 開發界面及應用效果

4.1 AM軟件二次開發

在軟件開發后的界面中（見圖3），管路出圖程序嵌入AM系統軟件，并用圖形用戶界面顯示，使其更加人性化和簡易化，操作簡單容易上手。紅色框處為軟件二次開發的菜單按鈕界面。

對于管材、管附件、托盤報表統計效果，以前需在計算機中針對3D模型一個一個查找管材和管附件及托盤報表數據，然后進行輸出，現在只需點擊相應工具按鈕，由電腦自動化統計代替人工手動查找統計。

管子小票尺寸標注、ISO屬性和管支架自動命名出圖效果，信息全面，內容清晰，經南通現場生產驗證，完全滿足生產加工的需要。

圖3 AM軟件二次開發界面

4.2 提高出圖效率

1）直接效益—減少出圖時間

（1）管路出圖方面：小票圖和ISO軸測圖管子附件名、焊接信息、加工信息實現自動出圖，自動標注位置信息，不再需要手動修改每份圖紙。經南通中遠船務統計，出圖效率大幅提高，準確率達到98%以上（萬份圖紙中僅有124處簡單小修改），節省了19 870個設計工時。

（2）管路支架自動命名和托盤：為DANA項目節省了15 000個設計工時，加快現場管子和支架搭建的速度，壓縮了整個工期。

（3）物料自動報表的開發：解決了手動統計慢且不準確的現象，現在管子附件清單準確無誤，據統計可節約大約3 000個工時；同時提高了物料訂貨的準確性，避免材料訂貨的浪費。

（4）開發程序和系統設置：提高管子和輪機專業的效率，整體節省了56 000個工時。

2）間接效益—減少現場返工

（1）管子建模由于對托盤報表和物料匯總自動報表進行軟件二次開發，以前需要手動進行統計添加的設計模塊，現在自動出圖、自動報表，速度和準確度大幅提高，管子加工數據信息準確率達到98%以上，現場反饋基本沒有設計出圖差錯（僅偶爾進行現場技術澄清），完全滿足現場加工生產需要；間接減少了材料訂貨的浪費，節約了大量資金。

（2）管子支架自動命名，便于現場核對和查找，節約了大量現場查找和核對的時間。

5 結論

通過對三維建模設計軟件AM系統的二次開發，成功解決DANA項目設計過程中管路出圖尺寸標注、加工制作和焊接信息缺失，管路附件和管支架等手動統計困難、耗時耗力，以及數據庫丟失、引起停工等技術問題和風險，壓縮了兩個月的工期，為DANA項目的順利推進贏取了寶貴時間。更為后期根據企業需求統一進行生產設計出圖系統的二次開發和應用，減少了時間和人力成本上的浪費，提高了生產效率。

[1]桑松, 林焰, 紀卓尚.浮式生產儲油裝置（FPSO）技術經濟評價指標分析及論證[J].船舶, 2005.(2): 9-14.

[2]孫良, 褚朱宏.TRIBON M3裝配計劃的應用及開發[J].江蘇船舶, 2011(3): 39-41.

[3]傅作民, 孫建.TRIBON舾裝二次開發應用探索[C]//2008年MIS/S&A學術交流會議論文集.2008.

[4]欒豐一, 陳佳名, 潘秋艷.AM軟件功能研究及實船設計應用[C]//2011年CAD/CAM學術交流會議論文集.2011.

Secondary Development of AM Software for Embedded Automatic Pipeline Drawing System

Qi Dong-zhou, Zhu Chun-sheng, Qu Yan
(COSCO Shipyard Group Co., Ltd., Liaoning Dalian 116600, China)

The DANA FPSO project is signed by COSCO-shipyard with British DANA Petroleum Company, which is the first domestic turnkey contract with independent design and production of oil and gas process module.Ensuring the project delivery on time is of great significance.During the pipeline design and drawing by AM software, it occurs the diagram information missing or mistake, which need to be manually modified and counted and seriously impact the project design period and production schedule.In view of the problem, a special team is organized to develop the embedded automatic pipeline drawing system in order to improve the design quality, overcome the problems in the DANA project piping drawing process, and reduce the production period.It ensures the smooth progress of the project.

DANA FPSO; turnkey contract; AM software; secondary development

TP31

A

10.14141/j.31-1981.2016.02.008

齊東周（1981—），男，工程師，碩士，研究方向：船舶及海洋工程裝備系統設計、工藝、設備總體布置。