nội địa hóa công nghệ thiết kế thi công hệ thống điện chính trên tàu biển có trọng tải lớn theo hướng số hóa áp dụng cụ thể cho tàu hàng 11.000 dwt

Nay nhóm nghiên cứu tiếp tục triển khai phần tiếp theo trong tổng thể đóng một con tàu đó là phần “ Thiết kế công nghệ thi công hệ thống điện chính trên tàu có trọng tải lớn”, cho các lo

SỞ KHOA HOC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ MỚI

BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN

NỘI ĐỊA HÓA CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ THI CÔNG

HỆ THỐNG ĐIỆN CHÍNH TRÊN TÀU BIỂN

CÓ TRỌNG TẢI LỚN THEO HƯỚNG SỐ HÓA ÁP DỤNG CỤ THỂ CHO TÀU HÀNG 11.000DWT

Chủ nhiệm dự án: KS TRẦN ĐÌNH ĐỨC

KS NGUYỄN QUANG HUY

MỤC LỤC

Chương I : Tổng quan tình hình phát triển của ngành Công nghiệp tàu thủy và

nhu cầu nghiên cứu nội địa hóa thiết kế thi công tàu biển 5

Chương II : Nội dung thiết kế thi công hệ thống điện chính trên tàu biển có

Chương IV : Trình tự và nội dung thiết kế thi công “ hệ thống điện chính trên

CARGO VESSEL -SSIC

MỞ ĐẦU

iện nay trong giai đoạn phát triển và hội nhập, ngành CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY nước ta đang trên đà phát triển Từ một nước chỉ đóng được các tàu có trọng tải nhỏ, đơn giản phục vụ cho nhu cầu trong nước, những năm gầm đây đã vươn lên đóng thành công những con tàu hiện đại, trọng tải lớn, hiện đại phục vụ nhu cầu xuất khẩu

Đi cùng với Công nghiệp Đóng tàu ngành thiết kế cũng từng bước phát triển mạnh mẽ, để tạo sự đột phá trong thiết kế công nghệ thi công, được sự hỗ trợ của Sở khoa học công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh và các Sở ngành liên quan, chúng tôi đã thực hiện dự án khoa học ứng dụng “Nội địa hóa thiết kế công nghệ thi công các tàu có trọng tải lớn” Nhóm nghiên cứu đã thực hiện thành công hai phần lớn đó là phần kết cấu, vỏ, phần thiết bị, ống và được áp dụng cho các tàu đóng tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, đã cho thấy hiệu quả một cách rõ rệt Nay nhóm nghiên cứu tiếp tục triển khai phần tiếp theo trong tổng thể đóng một con tàu đó là phần “ Thiết kế công nghệ thi công hệ thống điện chính trên tàu có trọng tải lớn”, cho các loại tàu hàng khô có trọng tải trên 5.000DWT, được ứng dụng trong các tàu đóng tại thành phố Hồ Chí Minh và trên cơ sở dữ liệu đó nhóm nghiên cứu thiết kế cũng đã ứng dụng phần thiết kế công nghệ phần điện theo hướng số hóa cho các tàu hàng khô tổng hợp 2 boong trọng tải 11.000DWT đóng tại CÔNG TY CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY SÀI GÒN

Trong phần báo cáo thẩm định giai đoạn một nhóm nghiên cứu đã báo cáo về phần hồ sơ thiết kế công nghệ cho tàu có trọng tải 6.500DWT có ký hiệu thiết kế H-

217 do tập đoàn Kitada Nhật bản thiết kế, phần thi công thực tế trên tàu Xí nghiệp Đóng tàu Sài Gòn thuộc Công ty Công nghiệp Tàu thủy Sài Gòn, đã thi công được một phần trên sản phẩm đó; nhưng do tình hình suy thoái kinh tế toàn cầu Chủ tàu H-

217 khó khăn về kinh tế do đó tạm thời ngưng thi công, chưa hoàn thiện tàu được Để có sản phẩm mẫu cho nhóm nghiên cứu thiết kế chuyển giao công nghệ, báo cáo tổng kết dự án trên sản phẩm hoàn thiện, nhóm nghiên cứu thiết kế xin phép các cơ quan cấp trên thực hiện trên sản phẩm mẫu là tàu hàng khô tổng hợp 2 boong có trọng tải 11.000DWT có kí hiệu thiết kế SSIC-11;12 do tập đoàn AZ thiết kế và cơ quan Đăng kiểm NK giám sát, phân cấp Tàu hàng 11.000DWT có ký hiệu thiết kế SSIC-11;12 và tàu hàng 6.500DWT có ký hiệu thiết kế H-217 về cơ bản là giống nhau, do đó trong quá trình thiết kế thi công nhóm thiết kế đã sử dụng được toàn bộ cơ sở dữ liệu của tàu H-217 như phần thư viện, máng cáp, các thiết bị máy và thông tin nghi khí hàng hải

Được sự chấp thuận của SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH, nhóm nghiên cứu xin báo cáo tổng kết dự án với sản phẩm mẫu là tàu SSIC-11

H

DANH SÁCH NHÓM NGHIÊN CỨU THỰC HIỆN DỰ ÁN

“NỘI ĐỊA HOÁ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỆN CHÍNH

TRÊN TÀU BIỂN CÓ TRỌNG TẢI LỚN THEO HƯỚNG SỐ HÓA

ÁP DỤNG CỤ THỂ CHO TÀU HÀNG 11.000DWT”

Chủ nhiệm đề tài : TRẦN ĐÌNH ĐỨC

Học vị : Kỹ sư Ngành chuyên môn : Điện tàu thủy

Địa chỉ : 82A/17 đường Phan Văn Hân – Phường 17 – Quận Bình Thạnh – TP Hồ Chí Minh

Điện thoại 08 -35120588; Mobil 0919 605 307

Đồng chủ nhiệm : NGUYỄN QUANG HUY

Học vị : Kỹ sư Ngành chuyên môn : Điện tử

Địa chỉ : 244 đường Điện Biên Phủ- Quận 3 – TP Hồ Chí Minh

Điện thoại 08 – 39326710

Những người thực hiện chính :

1 Trần Đình Đức Kỹ sư điện tàu thủy

2 Nguyễn Quang Huy Kỹ sư điện tử

3 Nguyễn Mác Kỹ sư máy tàu thủy

4 Vũ Hoàng Hải Kỹ sư điện tàu thủy

5 Mai Chí Bềnh Kỹ sư điện, điện tử tự động

6 Nguyễn Hồng Phương Kỹ sư máy tàu thủy

7 Lương Anh Tuấn Kỹ sư điện tàu thủy

8 Đoàn Ngọc Aùnh Kỹ sư điện tàu thủy

9 Nguyễn Phú Văn Kỹ sư điện công nghiệp

10 Trần Thị Thúy Hằng Kỹ sư máy xếp dỡ

11 Nguyễn Duy Kỹ sư điện tàu thủy

12 Trần Xuân Nhị Kỹ sư cơ khí động lực

13 Nguyễn Văn Hiển Kỹ sư máy tàu thủy

14 Phan Văn Tài Kỹ sư cơ khí chế tạo máy

15 Bùi Ngọc Thu Kỹ sư đóng tàu

16 Phan T Hồng Ngọc Kỹ sư điện tàu thủy

17 Nguyễn Văn Được Kỹ sư máy tàu

18 Hồ Thanh Hải Kỹ sư cơ khí

19 Nguyễn Cẩm Sơn Kỹ sư đóng tàu

20 Nguyễn Văn Việt Kỹ sư tự động hóa

21 Trần Ngọc Bình Kỹ sư đóng tàu

22 Lại Thị Tuyết Mai CĐ TC – KT

23 Nguyễn Thị Hiệp TC KT

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY VIỆT NAM VÀ NHU CẦU CẤP THIẾT PHẢI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SỐ HOÁ TRONG THIẾT KẾ THI CÔNG TÀU THỦY

1 Tình hình phát triển

Cùng với sự phát triển đổi mới và hội nhập của đất nước, các ngành công nghiệp đặc biệt là công nghiệp đóng tàu trong những năm gần đây đã có những bước phát triển mạnh mẽ, đã vươn lên một trong những nước đóng tàu lớn có uy tín trên thế giới Từ chỗ ngành công nghiệp đóng tàu chỉ có thể đóng được những con tàu trọng tải nhỏ 2.000DWT, 4.000DWT phục vụ vận tải trong nước, ngày nay chúng ta đã đóng thành công các tàu 12.000DWT, 53.000 DWT phục vụ xuất khẩu sang nước ngoài và đang đóng các tàu có trọng tải đến 100.000DWT phục vụ cho ngành dầu khí

Hiện tại ngành đóng tàu không chỉ phát triển ở các khu vực truyền thống như Hải Phòng, Quảng Ninh, Sài Gòn… mà còn vươn xa hơn kể cả những vùng như Nghệ

An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quãng Ngãi, Hậu Giang , Cà Mau … những vùng sông nước đồng bằng sông Cửu Long nơi có tiềm năng to lớn

Tại thành phố Hồ Chí Minh và khu vực đồng bằng sông Cửu Long, hàng loạt nhà máy đóng tàu được mở rộng và xây dựng mới đủ khả năng đóng những con tàu có trọng tải lớn và tiêu chuẩn cao, hiện tại đã và đang đóng loạt tàu có trọng tải 6500DWT-6.800DWT phục vụ vận tải trong nước cũng như xuất khẩu Hiện tại Cơng

ty Cơng nghiệp tàu thủy Sài Gịn đang đĩng các tàu hàng khơ tổng hợp 2 boong trọng tải 11.000DWT xuất khẩu theo đơn đặt hàng của tập đồn KANEMASHU Nhật bản

Chủng loại tàu cũng ngày càng đa dạng, từ chỗ chúng ta hầu hết chỉ thi công đóng mới các tàu chở hàng nay đã và đang đóng các tàu chuyên dụng như tàu chở container, tàu khách, tàu hút, tàu công trình và cả tàu chở dầu theo các tiêu chuẩn Quốc tế

Các tàu đóng mới ở Việt Nam thỏa mãn các tiêu chuẩn Quốc tế do các cơ quan đăng kiểm các nước trên thế giới phân cấp như đăng kiểm NK; đăng kiểm GL; đăng kiểm DNV; đăng kiểm BV…Các tàu sau khi đóng mới được xuất khẩu cho các thị trường trên thế giới kể cả những thị trường khó tính như vương quốc Anh, Na Uy, Nhật Bản, Đan Mạch …

Ngành công nghiệp tàu thủy mà cụ thể là ngành đóng tàu Việt Nam ngày càng khẳng định vị thế của mình trên trường Quốc tế, hội nhập mạnh mẽ vào thị trường chung WTO

2 Nhu cầu phải nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật số hoá trong thiết kế thi công các tàu biển có trọng tải lớn

Các nhà máy đóng tàu ở Việt Nam hiện tại đang gặp khó khăn trong việc thi công hệ thống điện tàu biển, do chưa số hóa phần thiết kế công nghệ thi công hệ thống điện trên các tàu biển có trọng tải lớn

Khi chưa được số hóa phần thiết kế công nghệ thi công hệ thống điện chính thì thông thường việc thi công hệ thống điện phải thi công sau khi các hệ thống thiết bị khác trên tàu đã lắp ráp tương đối hoàn chỉnh, không tiến hành thi công trên từng phân tổng đoạn được đặc biệt đối với tàu đầu tiên trong loạt xê - ri tàu, nên sẽ kéo dài thời gian thi công, không đáp ứng được yêu cầu tiến độ Nhiều khi phải cắt bỏ thi công lại do không đảm bảo về va chạm, độ thẩm mỹ dẫn đến hao tốn vật tư và nhân công

Trên thế giới ở các cường quốc có ngành đóng tàu phát triển thì công việc thiết kế thi công hệ thống điện chính đã được số hoá hoàn toàn bằng áp dụng thành công các phần mềm thiết kế Tuy nhiên việc mua thiết kế công nghệ thi công của nước ngoài giá cả cao và sẽ không làm chủ được trong lĩnh vực thiết kế công nghệ Việc thiết lập phần mềm phục vụ cho thiết kế thi công phần điện trên tàu biển có trọng tải lớn thì hiện tại trong nước chưa làm được Phần thiết kế công nghệ thi công hệ thống điện chính trên tàu biển có trọng tải lớn là một bộ phận trong toàn bộ phần thiết kế công nghệ thi công các tàu biển bao gồm các phần vỏ, thiết bị, ống và điện, nhất thiết phải áp dụng một cách đồng bộ

3 Những vấn đề đạt được khi số hóa phần thiết kế công nghệ thi công hệ thống điện chính trên tàu

Khi thực hiện thiết kế công nghệ thi công hệ thống điện chính đồng bộ với các phần khác trong tổng thể tàu thì sẽ đạt được

Chỉ ra được cụ thể tọa độ theo không gian 3 chiều của tuyến cáp điện, các thiết bị điện trong toàn bộ hệ thống trang thiết bị tàu ngay trong từng tổng đoạn, từng buồng, phòng của từng boong, do đó việc thi công có thể tiến hành đồng thời với việc thi công phần vỏ và các phần khác một cách độc lập không phải chờ thi công lắp ráp thiết bị Các phần liên quan sắt hàn thực hiện ngay cùng phần vỏ để đảm bảo việc sơn, trang trí

Tránh được sự va chạm, chồng chéo của thiết bị hệ thống điện với nhau và với các hệ thống thiết bị khác trên tàu

Cho phép nhìn nhận chính xác về độ thẩm mỹ ngay từ khâu thiết kế thi công nên có thể điều chỉnh đảm bảo thẩm mỹ ngay từ đó mà không cần thi công xong mới xem xét chỉnh sữa

Cho phép truy xuất chính xác các vật tư chính để phục vụ thi công lắp ráp phần điện theo tuỳ chọn của kỹ thuật viên thiết kế và yêu cầu của công việc giúp cho công việc quản lý vật tư được tốt hơn

Tóm lại khi được số hóa trong thiết kế công nghệ thi công hệ thống điện chính trên tàu sẽ rút ngắn được thời gian thi công, đảm bảo được chất lượng, thẩm mỹ, tiết kiệm được vật tư và nhân công

4 Tình hình và kết quả nội địa hóa thiết kế thi công đóng mới tàu biển

Tại thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, ở nước ta nói chung hiện tại chưa áp dụng thành công phần thiết kế thi công hệ thống điện chính tàu biển có trọng tải lớn theo hướng số hóa Trong khi đó nhu cầu đóng các tàu biển phục vụ trong nước và xuất khẩu ngày càng tăng cao Tại khu vực phía Nam và đồng bằng sông Cửu Long đang tiến hành đóng các tàu có trọng tải từ 5.000DWT đến 7.000DWT và đến năm 2010 sẽ đóng những tàu có trọng tải 30.000DWT Trước mắt sẽ đóng loạt tàu hàng có trọng tải 6.500DWT, 11.000DWT theo tiêu chuẩn Quốc tế Để phục vụ cho việc thi công hệ thống điện chính trên các tàu có trọng tải lớn cần thiết phải nghiên cứu áp dụng thành công thiết kế thi công hệ thống điện chính tàu biển có trọng tải lớn theo hướng số hóa

Công việc nội địa hóa thiết kế thi công cụ thể như sau: trong các phần mềm hỗ trợ thiết kế là các phần mềm viết chung có thể sử dụng rất nhiều lĩnh vực như cơ khí, tàu thủy, xây dựng, chưa có những modul cụ thể cho một lĩnh vực nào cả … Hiện tại một số đơn vị đóng tàu trong nước đang phải mua phần thiết kế thi công của nước ngoài với chi phí cao, do đó chúng tôi đã nghiên cứu ứng dụng vào thiết kế thi công các tàu biển có trọng tải lớn bao gồm phần vỏ, máy-thiết bị và phần điện, phải tạo ra các modul cho tàu, cũng như căn cứ vào các tiêu chẩn cụ thể của ngành đóng tàu và quy phạm phân cấp tàu mà thực hiện thiết kế tạo ra sản phẩm cụ thể đó là các bản vẽ thi công để cho cán bộ công nhân căn cứ vào đó thi công đóng mới tàu, chính việc đó đã giảm chi phí giá thành thiết kế thi công và tạo điều kiện cho đơn vị thi công dễ dàng thực hiện hoàn chỉnh các công việc trong đóng tàu Do việc thiết kế tại địa phương nên công việc tiến hành chỉnh sữa cũng như cải tiến trong thi công được cập nhật thường xuyên một cách thuận lợi và nhanh chóng Vấn đề nội địa hóa thiết kế còn thể hiện, phần mềm này sẽ cho phép thiết kế mới những trang thiết bị điện phù hợp với tiêu chuẩn phân cấp ví dụ như tuyến máng dẫn cáp điện có các kích thước khác nhau mà không cần nhập khẩu; phần mềm UGS-NX hoàn toàn cho phép thiết kế máng dẫn cáp, hộp cáp… trên máy Computer sau đó chuyển file cho máy CNC để chế tạo các loại thanh máng dẫn cáp, hộp cáp hoàn toàn phù hợp theo thiết kế và quy phạm … Tương tự như vậy hàng loạt các trang thiết bị khác cũng có thể hoàn toàn được chế tạo trong nước phục vụ cho công tác nội địa hóa Công nghiệp đóng tàu Trong quá trình thực hiện thiết kế tùy thuộc vào tình hình thực tế trang bị máy computer mà có thể đồng thời tiến hành trên một máy chủ hoặc tại các máy con cho từng bộ phận, sau đó sẽ đưa về cùng trên một máy chủ để xử lý va chạm tổng thể Hiện ở Trung tâm TVTK Công nghiệp tàu thủy Sài Gòn nghiên cứu thực hiện dự án

chạm trên một máy tạm coi là máy chủ, do phần quản trị phần mềm và máy chủ có dung lượng lớn chưa có điều kiện trang bị mua sắm

Thực tế tại Trung tâm tư vấn thiết kế Công nghiệp Tàu thủy Sài Gòn đã áp dụng thành công phần mềm và kỹ thuật số hóa một phần thiết kế thi công hệ thống điện cho các tàu khác có trọng tải 6.500DWT; 6.800DWT; 2.900DWT; 5.190DWT cho các đơn vị đóng tàu tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Cần Thơ và đã áp dụng triệt để hoàn toàn cho tàu hàng 6.500DWT Taydo Star và tàu hàng khô tổng hợp 11.000DWT SSIC-11 đóng tại Xí nghiệp Đóng tàu Sài Gòn Mặc dù hiện tại do khủng hoảng kinh tế tồn cầu nên ảnh hưởng đến nền kinh tế nĩi chung, ngành cơng nghiệp tàu thủy nĩi riêng do do một số sản phẩm đã được thiết kế thi cơng hồn thiện nhưng sản phẩm đang thi cơng dở dang do Chủ tàu khĩ khăn về kinh tế Nhưng qua các sản phẩm cụ thể đã thi cơng hồn thiện bao gồm một số tàu như tàu 2.900DWT; 5.190DWT; 6.500DWT và tàu 11.000DWT đã chứng minh được hiệu quả kinh tế, và tính tiện ích khi áp dụng kỹ thuật số hóa và áp dụng phần mềm thiết kế thi công đóng mới tàu biển bằng phần mềm thiết kế UGS/NX5

Tuy nhiên do phần mềm thiết kế UGS/NX5 là một phần mềm đa dụng, việc áp dụng phần mềm của nhóm nghiên cứu là hoàn toàn mới vừa học vừa làm nên còn nhiều điều cần phải tiếp tục nghiên cứu áp dụng hoàn thiện Phần mềm UGS/NX5 được sử dụng dạng hiển thị trên monitor là dạng Solit nên khi áp dụng cho tàu thủy thì có dung lượng rất lớn đòi hỏi Computer phải có cấu hình và tốc độ xử lý rất lớn, đây là phần nhược điểm của phần mềm này khi áp dụng cho thiết kế toàn bộ hệ thống tàu thủy Qua thực tế tại Trung tâm cho thấy phần mềm UGS/NX5 rất phù hợp với các thiết kế chế tạo cơ khí với các máy móc và chi tiết nhỏ do có độ chính xác cao, hình ảnh rỏ nét, liên kết với các phần mềm các máy thực hiện một cách thuận tiện để sử dụng PLC và CNC …

CHƯƠNG II NỘI DUNG THIẾT KẾ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỆN CHÍNH

TRÊN TÀU BIỂN CÓ TRỌNG TẢI LỚN THEO HƯỚNG SỐ HÓA

Việc thiết kế thi công hệ thống điện trên tàu có trọng tải lớn là một phần trong toàn bộ tổng thể thiết kế thi công đóng mới tàu biển bao gồm phần vỏ, máy, ống thiết

bị, điện, vô tuyến điện và trang trí nội thất, đây là một phần tổng thể hoàn chỉnh để thi công đóng mới tàu theo công nghệ mới, nội dung toàn bộ công việc bao gồm:

1 Áp dụng phần mềm chuyên ngành (shipdesign) thiết kế phần vỏ tàu, kết cấu bao gồm từ tuyến hình cho đến các chi tiết cụ thể đưa ra máy CNC chế tạo các chi tiết, lắp ráp theo phân tổng đoạn

2 Trên mô hình 3D của phần vỏ tiến hành thiết kế thi công phần máy, ống và thiết bị cho toàn tàu

3 Cũng trên mô hình 3D tiến hành đồng thời thiết kế thi công phần điện, vô tuyến điện đồng bộ với phần khác theo các bước sau:

- Căn cứ cơ sở dữ liệu tiến hành xây dựng thư viện cho phần điện (part family electrical), phần này có thể sử dụng chung cho nhiều phương tiện thiết bị bằng cách thay đổi thông số của thiết bị phù hợp với thiết bị được lắp ráp

- Căn cứ vào thiết kế kỹ thuật, quy phạm tiến hành lắp ráp các thiết bị, tuyến cáp, máng cáp cho toàn tàu; Công việc này có thể được nhiều kỹ thuật viên thực hiện trên nhiều máy cùng đồng thới một lúc, căn cứ vào những yêu cầu và nguyên tắc chung đã được quy định, quy ước

- Đưa chung về một máy tổng thể phần điện để tiến hành kiểm tra tính hợp lý và thẩm mỹ toàn bộ hệ thống điện

- Trên cùng một mô hình 3D tổng bao gồm cả máy, ống, thiết bị, nội thất và hệ thống điện tiến hành kiểm tra chỉnh lý hiệu chỉnh tránh va chạm trên nguyên tắc đã được quy ước trong toàn đơn vị thiết kế

- Tách riêng phần điện ra khỏi phần tổng thể để tiến hành tạo lập file in (drafting file)

- Tiến hành tạo bảng tính vật tư thiết bị theo từng phần thiết kế đảm bảo yêu cầu của sản xuất tại đơn vị thi công

- Soạn thảo quy trình và hướng dẫn thi công ( nếu cần)

- Bàn giao hồ sơ thiết kế cho đơn vị thi công

- Hướng dẫn thi công, giám sát thiết kế, chuyển giao công nghệ thi công cho đơn

vị sản xuất

4 Hoàn tất hồ sơ thiết kế bàn giao cho đơn vị thi công

TẠO FILE IN -DRAFTING TẠO CURVE

CHƯƠNG III PHẦN MỀM ỨNG DỤNG UGS/NX-5 :

“THIẾT KẾ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỆN CHÍNH TRÊN

TÀU BIỂN CÓ TRỌNG TẢI LỚN

THEO HƯỚNG SỐ HÓA ” Thiết kế thi công đóng mới tàu biển có nhiều phần mềm được áp dụng, mỗi phần mềm có ưu nhược điểm riêng biệt, thế mạnh khác nhau; Trong khuôn khổ dự án này do để tiếp cận một cách liên tục với hai nội dung đã thực hiện là vỏ và máy thiết

bị, nhóm nghiên cứu đã áp dụng phần mềm UGS-NX5 của Mỹ

I Giới thiệu phần mềm UGS - NX

1 Phần mềm UGS - NX là phần mềm xử lý 3D CAD/CAM cho ngành công nghiệp nói chung và ngành đóng tàu nói riêng Đây là một phần mềm mở, có thể phục vụ thiết kế thân tàu bằng ship - design, hệ thống đường ống, hệ thống điện, trang trí nội thất, sản phẩm công nghiệp…

2 Phần mềm UGS-NX còn được áp dụng trong việc thiết kế các chi tiết cơ khí chính xác do có độ chính xác cao, độ bóng hình ảnh tốt đảm bảo và có khả năng tương thích nhiều phần mềm khác để đưa ra các máy CNC và BOC

3 Đây là phần mềm được thiết kế bởi hãng UGS của Mỹ và được cập nhật, cải tiến mới liên tục phù hợp với thực tế phát triển của ngành công nghiệp - công nghệ thông tin, kỹ thuật hàng hải …

II Ưu điểm khi sử dụng phần mềm UGS-NX

1 UGS-NX là phần mềm dựa trên cơ sở dữ liệu chính của khách hàng nên dễ đáp ứng nhu cầu cụ thể của khách hàng

2 UGS-NX dễ học, dễ sử dụng các kiến thức câu lệnh cơ bản các công cụ đã được dựng sẵn theo từng câu lệnh, từ thiết kế đến thi công, từ ý tưởng người thiết kế và tạo dựng trên không gian 3 chiều

3 Cập nhật ngay sai sót trong quá trình thiết kế, có thể tạo dựng các chi tiết, trang thiết bị đặc biệt của nhà máy đưa vào cơ sở dữ liệu

4 Luôn luôn cập nhật và phát triển thường xuyên bởi đội ngũ cán bộ kỹ thuật có kinh nghiệm trong ngành và luôn lắng nghe ý kiến của bạn để cập nhật kịp thời

5 Khách hàng cũng sẽ là một lập trình viên thực sự khi thông tin 2 chiều giữa UGS và khách hàng và giữa các khách hàng với nhau

6 Phần mềm UGS-NX sử dụng trong ngành đóng tàu và hàng không, ô tô … cho

II Tương thích phần mềm UGS-NX

Hiện tại trên thế giới các phần mềm được sử dụng trong thiết kế ngành đóng tàu rất nhiều, mỗi loại có những ưu điểm nổi trội, ở Việt Nam hiện nay đang sử dụng nhiều nhất là TriBon, Shipconstructor, Autoship, Nus-pas, UGS-NX……

Phần mềm UGS-NX có thể xuất ra file tương thích với các phần mềm thiết kế CAD/CAM có trên thị trường như sau :

Đuôi file xuất ra của NX dạng *.prt, *.jps, *.stp, *.step, *.dxf, *.dwg, *.model,

*.tv, *.vrml, *.png, *.jpeg, *.gif, *.igeg, *.gif, *.tiff, *.bpm, *.step203, * Step214,

*.txt, *.xls… Tính tương thích giữa chúng được thể hiện ở sơ đồ sau :

Phần mềm UGS-NX5 cũng được chuyển xuất qua AUTO CAD và ngược lại đây cũng là một thế mạnh nổi bật của phần mềm này

CHƯƠNG IV TRÌNH TỰ THIẾT KẾ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỆN CHÍNH

TRÊN TÀU CÓ TRỌNG TẢI 11.000DWT

THEO HƯỚNG SỐ HÓA Trình tự thiết kế thi công hệ thống điện chính trên tàu biển có trọng tải lớn, hoàn toàn tuân thủ theo tuần tự thiết kế thi công một tàu biển, trong “Báo cáo dự án giai đoạn một” đã trình bày và minh họa cụ thể về vấn đề này, sau đây chỉ tóm tắt lại nội dung chính đã thực hiện và danh mục thiết kế thi công hệ thống điện tàu 11.000DWT đã bàn giao cho đơn vị sản xuất

I Thời gian thực hiện

1 Tiến hành thiết kế công nghệ từ 10/2008 đến 6/2009 (sau khi Xây dựng mô hình 3D phần vỏ, thiết bị)

2 Tổ chức hướng dẫn thi công, giám sát thi công ( cả phần vỏ, thiết bị và điện) từ 01/2009 đến 12/2009

3 Nghiệm thu, thử hệ thống thiết bị tàu hoàn chỉnh tháng 01/2010

II Nội dung thiết kế thi công tàu biển có trọng tải 11.000DWT

1 Xây dựng mô hình 3D phần vỏ, thiết bị: Phần này do bộ phận vỏ, kết cấu thực hiện, việc xây dụng được áp dụng triệt để UGS-NX5 và kết quả cho mô hình 3D, phần chi tiết cho máy CNC, phân tổng đoạn và tổng thể tàu một cách hoàn thiện

2 Lắp ráp thiết bị trên mô hình tổng thể; thiết kế phần đường ống cho toàn thể tàu trên mô hình 3D; phần này do bộ phận máy và thiết bị thực hiện, áp dụng UGS-NX5 – routing part

3 Tiến hành tạo lập thư viện và tiến hành lắp ráp tuyến máng cáp, tuyến cáp, thiết bị điện trên toàn bộ tàu trên cơ sở lắp ráp cho từng boong, từng vùng và từng buồng cụ thể; đối với phần điện áp dụng lắp ráp thiết kế cho từng boong, từng buồng, từng phòng, phần này được thực hiện bởi từng kỹ thuật viên trên các máy riêng biệt

4 Đưa về tổng thể toàn bộ phần điện một file cùng với phần khác để tiến hành kiểm tra va chạm, sau đó chỉnh sửa tránh va chạm theo yêu cầu

5 Tách riêng phần điện đã chỉnh sửa ra riêng cho từng boong , từng buồng để tạo dựng file in; tiến hành in ấn bản vẽ

6 Lập bản tính vật tư thiết bị bằng phần mềm UGS- NX-5; soạn thảo quy trình, hướng dẫn thi công

7 Bàn giao hồ sơ cho đơn vị thi công; tiến hành chuyển giao công nghệ, hướng dẫn thi công, kiểm tra và giám sát thiết kế

III Trình tự thực hiện thiết kế thi công phần điện cho tàu 11.000DWT

1 Khối lượng nội dung thực hiện

Nghiên cứu thiết kế công nghệ phần điện theo hướng số hóa “ Thiết kế thi công hệ thống điện chính cho tàu biển có trọng tải lớn” áp dụng cho tàu 11.000DWT, bao gồm :

- Bố trí tuyến cáp và thiết bị điện Boong Đáy, Boong Lửng, Boong 2, Boong Lower, Boong Chính, Boong C, Boong B, Boong A, Boong hàng hải, khu vực mũi và nhà tời giữa tàu

- Bố trí thiết bị hàng hải trên cột radar, cột đèn và boong la bàn

- Các bảng nhật ký kéo cáp điện, dự toán nhân công và vật tư

- Quy trình thi công đóng mới phần điện, qui trình thử tại bến hệ thống và thiết bị điện; quy trình thử đường dài tàu

Toàn bộ nội dung trên thực hiện đúng yêu cầu được qui định trong hợp đồng và đảm bảo đủ điều kiện thi công cho tàu 11.000DWT

2 Trình tự thực hiện thiết kế công nghệ

a Tạo lập thư viện cho phần điện và cơ sở dữ liệu

- Căn cứ vào thiết kế kỹ thuật, yêu cầu của tiêu chuẩn quy phạm, catalogues trang thiết bị được cung cấp và lắp ráp trên tàu, tiến hành xây dựng thư viện cho phần điện, thư viện này có thể được sử dụng cho nhiều tàu khác nhau nếu có cùng tiêu chuẩn quy phạm và cùng trang thiết bị Đối với phần này hầu hết được sử dụng phần đã có sẵn trong phần mềm hoặc từ các tàu trước đó mà chúng ta đã tạo lập, tàu 11.000DWT hoàn toàn được sử dụng thư viện của tàu H-217 đã tạo lập trước đó

- Có thể tóm lại các cách xây dựng tạo lập thư viện như sau:

- Sử dụng thư viện sẵn có trong phần mềm, phần này đã được xây dựng sẵn theo một số tiêu chuẩn trên thế giới, tuy nhiên phần này phải mua và cập nhật liên tục thông qua mạng, hiện tại chúng ta chưa trang bị phần này

- Đối với các thiết bị, máy là từng máy hoặc cụm máy riêng lẻ, có hình dạng và đặc tính khác nhau bắt buộc chúng ta phải tiến hành vẽ 3D lại các máy cụ thể theo catalogues mà chúng ta được cung cấp, công việc này có thể thực hiện chung với các thư viện máy

- Do phần mềm ứng dụng chỉ viết chung cho nhiều lĩnh vực, các modul phần điện hiện tại ở Mỹ đã có nhưng do đây là công việc nội địa hóa nên phần này không mua trọn bộ mà chúng ta sẽ tự tạo lập các modul này để sử dụng đúng theo lĩnh vực chuyên môn cũng như đúng theo yêu cầu của cơ quan đăng kiểm phân cấp

- Đối với các trang thiết bị có hình dạng giống nhau, nhưng kích thước khác nhau như hộp điện các loại, đĩa cáp, cầu cáp, móng ngựa giữ cáp, các loại đèn … cho phép tạo lập thư viện bằng cách tạo mô hình mẫu, cho các thông số sau đó chạy ra hàng loạt theo các thông số mà chúng ta định sẵn và cũng có thể sửa chữa và thay đổi kích thước sau này

Cách tạo lập được thể hiện trong các hình sau đây : Ví dụ tạo đĩa đi cáp điện

- Vẽ đĩa cáp gốc trên đó đo đạc và lấy thông số như hình dưới, sau đó vào part family

Đặt các thông số vào bảng Worksheet in part Family (như hình ảnh sau)

Cho chạy tạo Creat Famlily cho kết quả bảng sau

Ta sẽ có được kết quả như mong muốn đã đặt trong các bảng trên, các đĩa cáp này có thể thay đổi lại nhờ công cụ Edit trong Part Family, được đưa vào thư viện phần điện

Đối với các trang thiết bị mà sau này chúng ta cần tạo các đường dẫn stock như cáp điện, đường dẫn một loại nào đó chúng ta tạo thư viện theo dạng stock Khi sử dụng kéo cáp trên tàu chúng ta chỉ cần chỉ ra các vị trí hoặc tọa độ không gian 3 chiều thì sẽ có được các đường cáp điện theo đúng ý đồ nhà thiết kế Tuy nhiên do khối lượng cáp điện trên tàu rất lớn với số lượng đoạn cáp quá nhiều do đó trước mắt chúng ta chỉ có thể thực hiện đối với những đường cáp chính có kích thước lớn hoặc các cáp quan trọng mà không được cắt cáp quá dư hoặc bị thiếu như cáp cho máy phát chính, cáp chính …

Cách tạo lập thực hiện như sau:

-Vẽ đường Part trên mặt phẳng 2D

- Vào Quatylity part chọn các điểm và đường part

- Save vào File hoặc Folder lưu trong ổ đĩa

- Loại đường này chạy trên Stock – Ruoting Electrical …

Hình ảnh cách tạo lập Quatility Part trên Monitor Computer

Đối với các thiết bị riêng biệt như bảng điện chính, bảng điện sự cố, các bảng phân phối điện , đèn chuyên dụng các loại, máng dẫn tuyến cáp, nối hơi, máy phát điện…

Do mỗi tàu sử dụng một loại khác nhau nên ta phải căn cứ vào catalogues thiết bị cụ thể để vẽ 3D cho thiết bị đó Tuy nhiên đối với loạt tàu hàng có trọng tải 6.500DWT-15.000DWT do các đơn vị của Nhật Bản thiết kế thường giống nhau do đó ta vẽ một lần và có thể sử dụng hoặc chỉ cần sửa chữa nhỏ là sử dụng được Các thiết bị theo một block tổ hợp thì thông thường chúng ta sẽ vẽ và kết hợp lại từng tổ hợp, từng cụm cho tiện sử dụng

Các trang bị đi kèm theo các máy và thiết bị khác như nồi hơi, máy phân ly, máy nén khí, máy lọc , máy xử lý nước … cũng như phần thư viện củ phần vỏ, máy, thiết bị, đường ống đều phải đưa về cùng một cơ sở dữ liệu thì chúng ta mới truy cập và Load Option cho phần ứng dụng kích hoạt được để tiến hành thực hiện các công việc khác trên đó

Sau đây là hình ảnh một số thiết bị riêng biệt và các tổ hợp modul thông dụng trên tàu trọng tải 11.000DWT mà dự án đã thực hiện

CO VUÔNG MÁNG DẪN CÁP ĐIỆN M300

NGÃ BA MÁNG CÁP NGÃ BA MÁNG CÁP

HỘP CÁP

BẢNG ĐIỆN SỰ CỐ

THIẾT BỊ NQE-7700KL

MÁNG DẪN CÁP ĐIỆN W300

BẢNG ĐIỆN GPS5

BÀN ĐIỀU KHIỂN – ENGINE CONTROL CONSOLE

TỔ HỢP BÀN VÔ TUYẾN ĐIỆN

TỔ HỢP BÀN ĐIỀU KHIỂN BUỒNG LÁI

BẾP ĐIỆN 2x2000W

3 Lắp ráp tuyến dẫn cáp điện, thiết bị điện trên mô hình 3D

Căn cứ vào bản vẽ thiết kế kỹ thuật, các tiêu chuẩn, quy phạm, trên mô hình 3D phần vỏ, tiến hành lắp ráp tuyến dẫn cáp, lắp đặt các thiết bị điện và tiến hành lắp ráp các đĩa cáp, cầu cáp và móng ngựa để giữ cáp Việc lắp ráp đảm bảo theo như yêu cầu đã nêu ra trong phần quy trình công nghệ thi công đóng mới phần điện

Bản vẽ thiết kế kỹ thuật phần điện do AZ Co Ltd cung cấp cho chúng ta thấy được vị trí thiết bị, hướng của tuyến dẫn cáp chính căn cứ vào đó các kỹ thuật viên tiến hành lắp ráp máng cáp, thiết bị điện lên từng vách, buồng, phòng cụ thể, thực hiện đồng thời trên nhiều máy computer cho từng khu vực và bộ phận

Đối với phần điện để thuận tiện theo như thiết kế kỹ thuật cung cấp, các tài liệu khác cũng như khi kỹ thuật viên thực hiện công việc, tiến hành theo từng boong, từng buồng và từng phòng riêng biệt trên các máy khác nhau trên cùng một mô hình 3D Trong trường hợp file Auto CAD thiết kế kỹ thuật có các đường line cho máng cáp chính thì cho phép chuyển đổi từ CAD sang 3D -NX ngay trên mô hình mà không cần phải Add từ thư viện

Việc lắp ráp các máng cáp điện cũng như toàn bộ trang thiết bị điện trên tàu được các kỹ thuật viên thiết kế thực hiện trên từng máy riêng lẻ theo theo phần, trong trường hợp có máy chủ đủ mạnh tiến hành thực hiện trên một file chung tại máy chỉ và như vậy các kỹ thuật viên có thể thực hiện các công việc tránh trùng lắp va chạm tạm thời ngay trong khi lắp ráp này

Các kích thước, quy cách lắp ráp các kỹ thuật viên lắp ráp phải tuân thủ theo hướng dẫn lắp ráp của tiêu chuẩn hoặc những kích thước và cách bố trí mà trưởng nhóm đã chỉ ra trong phần quy trình thi công đóng mới phần điện, hiện tại công việc này Chủ nhiệm đề tài thực hiện và chỉ ra trong quy trình Do đó tính đồng nhất và mặt thẫm mỹ trong toàn bộ hệ thống điện tàu sẽ đảm bảo Tất cả các kỹ thuật viên thiết kế đều phải thực hiện các công việc theo chỉ đạo và hướng dẫn của trưởng nhóm thiết kế

4 Kéo trải cáp điện trên mô hình 3D

Như đã giới thiệu ở trên việc kéo trải cáp điện phần mềm hoàn toàn thực hiện được, tuy nhiên do khối lượng cáp và số đoạn cáp trên tàu biển có trọng tải lớn là rất nhiều, do đó hiện tại chúng ta chỉ thực hiện việc kéo trải cáp trên mô hình 3D với những đường cáp có kích thước lớn, hoặc cáp có yêu cầu kỹ thuật cao, vả lại do chúng

ta thi công theo phân tổng đoạn mà một số đường cáp như cáp động lực không cho phép cắt nối hoặc hạn chế cắt nối do đó phải kéo liên tục qua nhiều phân tổng đoạn

do đó ta không thực hiện kéo trải trên mô hình 3D

Việc kéo trải trên mô hình 3D được thực hiện bằng Routing Electrical, các cáp đã có trong thư viện và cáp được kéo theo dạng stock nên cho phép chúng ta truy cập được chính xác chiều dài cáp điện