电缆托盘设计系统开发与应用
李昌哲(广船国际红帆电脑公司)陆国康,莫汉成(广船国际造船事业部)

摘 要:本文将系统地介绍电缆托盘设计原理、设计规则、方法和实现过程、系统结构和系统操作、应用实施以及产生的效益等。

关键词:托盘设计 电缆拉放 系统 软件 开发和应用

1 前言

提高产品质量,缩短造船周期一直是造船企业追求的目标。电缆拉放在船舶建造过程中占有一定的时间比例,如能缩短船上电缆的拉放时间,则可以缩短船舶的建造周期。电缆拉放册质量的好坏将是直接影响电缆拉放时间长短的一个关键因素,那么如何才能编制出一本高质量的电缆拉放册呢?如果全人工编制,设计人员要从浩如烟海的全船电缆数据中,分拣出走向属性相同的电缆,实属不易。随着计算机技术的发展和设计人员强烈的业务要求,我们对电缆托盘设计系统进行开发。在大家共同不懈的努力下,电缆托盘设计系统终于开发并应用,实现了公司几代拉放工艺设计人员的夙愿。

2 电缆托盘设计发展历程

80年代初期,广船国际股份有限公司全面推行造船生产设计,电装生产设计基本上还处在手工作业阶段,生产设计从设绘电缆综合敷线图到编制各种生产管理图表,这些生产设计工作全部由人工进行。由于这种落后的生产设计方式无法满足现代造船的需要,在80年代中期,公司立项开发电装生产设计系统(EPDS)。该系统于1988年底开发应用,电缆托盘设计子系统包括在EPDS系统其中,当时的电缆托盘设计系统采用半人工半电算方式设计电缆拉放册,设计人员用该系统设计电缆拉放册,节约了50%的时间。随着计算技术的迅猛发展,操作系统由DOS平台升级到WINDOWS平台。在2003年,EPDS系统也从DOS平台转移到WINDOWS平台的Cable系统,电缆托盘设计系统也成为Cable系统的一个子系统。该系统在旧系统的基础上增加很多的实用功能,使得系统真正实现了电缆托盘设计的全面电算化。电缆托盘的设计从划分全船电缆托盘到输出电缆拉放册,每一步设计都在计算机上进行。

3 电缆托盘设计原理

船上敷设的电缆数量众多,规格长短不一、粗细不同,敷设走向各异,在船上无孔不入,从船首到船尾,从左舷到右舷,从上到下,凡是有电气设备的地方,均有电缆连至该设备。如果船上电缆没有按一定规则整理归类,分组有序,那么在敷设电缆时,必将出现一遍混乱的局面。特别是几个区域同时敷设单根电缆,工人拉电缆就如同蜘蛛织网一般,电缆横七竖八布满全船。这样毫无规律的电缆敷设方法,不仅增加工人的劳动强度,而且工作效率低下。电缆托盘设计的任务就是为了解决上述问题而提出来的。电缆托盘设计是将全船电缆按某种规则整理归类,分组、成束、排序,把全船电缆划分若干个拉放小单元,工人根据这些电缆拉放单元从上到下,从船首到船尾,从左舷到右舷有序地进行电缆拉放。

以下将详细阐述电缆拉放单元的划分原则及方法。

3.1 电缆托盘种类和编码

按照施工时间节点,电缆托盘分为两类: 船装电缆托盘(编码Z)和单元组装电缆托盘(编码C)。另外根据电缆是否穿管敷设,将电缆托盘分为穿管电缆托盘(编码P)。

3.2 电缆托盘类型
根据电缆贯穿的区域及拉放位置将电缆托盘划分为主干电缆托盘、区间电缆托盘和局部电缆托盘三大类。

3.2.1 船装电缆托盘。

主干电缆: 是指集中贯穿相临的三大区域(上建区、机舱区、货舱区)中的任意两个区域的电缆为主干电缆。

区间电缆: 是指在本区域内集中穿过一层或几层甲板的电缆,而不是分散向上层或下层贯穿后直接到达设备的电缆。

局部电缆: 是指在本层甲板的同一电气安装区域内拉放或在本安装区域内向下层甲板贯穿后又回至本区域,直接到达座地设备的电缆。

3.2.2 单元电缆托盘

单元电缆: 是指单元内部单元设备之间的电缆。例如集控室单元、雷达桅单元。(系统规定从外部拉放至单元电气设备为船装电缆)

3.2.3 穿管电缆托盘

穿管电缆:凡是穿管敷设的电缆都属于穿管电缆。

3.2.4 电缆托盘类型编码

1).主干电缆托盘: M

2).区间电缆托盘: A

3).局部电缆托盘: L

3.3 电缆托盘划分原则

3.3.1 主干电缆托盘

根据电气系统电缆数据和主干电缆贯穿三大区域(上建区、机舱区、货舱区)中两两区域的原则,为全船电缆统计出主干电缆区域走向数据,将电缆走向路径相同者归为一类,作为主干托盘。

3.3.2 区间电缆托盘

根据电气系统电缆数据和区域电缆在本区域内集中贯穿一层或几层甲板的原则,为全船电缆统计出区间电缆区域走向数据,将电缆走向路径相同者归为一类,作为区间托盘。

3.3.3 局部电缆托盘

根据区域电缆路径数据,为区域电缆统计出电缆节点走向数据,将电缆路径走向相同者归为一类,作为局部托盘。

3.3.4单元电缆托盘

根据电气系统电缆数据,将单元内单元设备之间的电缆归为一类,作为单元托盘。

3.3.5 穿管电缆托盘

根据电缆节点坐标数据及区域电缆路径数据,获取电缆穿管信息,将所有穿管之电缆归为一类, 作为穿管托盘。

3.4 电缆分组原则

a) 先主干, 后区间,再局部。

b) 先长后短。

c) 先远后近。

d) 先粗后细。

e) 具有穿越相同贯通号的电缆,即贯通走向相同的电缆聚合成组入托,电缆编入单独的组号。

f)具有穿越相同节点号的电缆,即节点走向相同的电缆聚合成组入托,电缆编入单独的组号。

g) 具有同类特殊敷设要求的电缆聚合成组入托,电缆编入单独的组号。

h) 具有同种功能用途电缆聚合成组入托,电缆编入单独的组号。

i) 在同一电缆分组中,电缆按电气系统: P,L,C,K,D,R的顺序排列及编制拉放顺序号。

3.5 电缆标记长度计算方法

为了便于施工,减少难度,主区间电缆通常分段拉放。一般分为两段,两段电缆之间的节点即为拉放点,是电缆首拉停止拉放的标记点。电缆拉放方向定义为从首拉设备至尾拉设备,首拉设备是电缆的首端点,尾拉设备是电缆的尾端点。电缆在敷设时,出卷筒是先进后出原则,在电缆备料切割入卷筒时,必须按后进先出原则进行,不仅电缆顺序要反序,而且电缆拉放方向也要反向,电缆拉放点至尾端点那一段电缆应先入卷筒。当电缆从卷筒中向首拉放至此标记点时,电缆必须停止拉放,余下电缆将从卷筒中抽出。为了明确知道该点在电缆上的位置,必须计算先入卷筒的那一段电缆长度,也就是拉放点至电缆尾端点之间长度,这个长度正是电缆标记长度。计算电缆标记长度对于主干及区间电缆是很重要的,如果电缆标记长度设置错误,且该电缆已经被敷设且捆扎好,要解开该电缆并重新敷设之,将比重新敷设还要困难与复杂。

系统计算电缆标记长度,需用到如下计算参数:

标记节点:即电缆拉放点,电缆在船上该部位进入拉放位置,作为首拉停止拉放标记处。

邻标节点:标记节点的左邻或右邻节点,以确定电缆拉放方向,方向为标记节点至邻标节点。

拉放区域:即电缆卷筒在船上放置的区域,一般是标记节点所处之区域,或上邻、下邻区域。

拉放方向:首拉设备至尾拉设备所确定的方向,拉放方向编码:1--向上;2—向下;3—向首;4—向尾。

电缆托盘设计系统对电缆标记长度采用3种计算方法:直接计算法、关系计算法和坐标计算法,其中系统默认为坐标计算法;计算的优先级为:直接计算法>坐标计算法>关系计算法。

电缆标记长度电缆段确定原则是:以标记节点为分界点,电缆按先进后出原则出入电缆卷筒。电缆标记长度电缆段是取标记节点至尾拉设备的那一段电缆,即从分界点至拉放方向的反向那一段电缆。

4 电缆托盘设计任务

电缆托盘设计任务是根据电装生产设计产生的3份数据:"电气系统电缆数据"、"区域电缆路径数据"和"区域节点坐标数据"。 系统对此3份数据进行处理,生成中间数据,再对中间数据进行一系列复杂的处理后,输出"电缆托盘表"和"电缆托盘汇总表" 。

5 系统的组成

电缆托盘设计系统是船舶产品数据管理系统-电装分系统(SPDM-Cable)的一个子系统,其依附于SPDM-Cable系统,系统功能结构图图1所示。

电缆托盘设计系统共计有36个功能项,其分别置于SPDM-Cable系统的菜单项:数据编辑之拉放工艺、数据列表之拉放工艺、电装设计之拉放工艺设计和电缆图形计算、报表预览之电装托盘表。

6 系统操作流程

具备全船电缆托盘划分及电缆托盘设计的前提条件是:电装生产设计业已完成,并通过区域电缆路径数据处理、全船电缆数据检测及全船电缆长度计算等数据处理。使用电缆托盘设计系统设计电缆托盘的操作流程为:全船电缆托盘划分→电缆托盘重新组合→电缆重新分组→电缆托盘数据检测→电缆托盘数据更新→电缆分组数据输出→电缆分组数据检测→电缆分组数据更新→电缆编组数量检测→电缆拉放图计算→电缆托盘表预览→输出电缆拉放册。 图2为详细的系统操作流程。 图2 电缆托盘设计系统操作流程图

7 应用实施和效益

SPDM-Cable系统自交付使用以来,已经成功地应用在公司多艘船舶产品上:29 000 DWT化学品船、39 000 DWT成品油船、38 500 DWT(A) 成品油船、38 500 DWT(B) 成品油船、51 800 DWT成品油船、922II救生打捞船和904A船等的设计上,并产生了巨大的效益。具体举例见表1和表2。(以一艘有6 000多根电缆的中型复杂船舶为例,计算机处理所占用的时间忽略不计。) 表1 EPDS系统半人工半电算方式 表2 SPDM-Cable系统全电算方式

8 结束语

系统处理主区间电缆托盘的方式和结果用户较为满意,处理局部电缆托盘数据的方式用户也接受。但美中不足的是,对于局部电缆系统采用节点入围率百分数来重组,效果达不到预期目标。这与放样时,生产设计人员在电缆路径上点取的节点数有关,如果每1根电缆都全部输入其穿越的途经节点号,则系统处理方法是成功的,但现时暂无法做到,因此效果打了折扣。如果是采用节点的坐标进行计算,则要求用户输入的坐标数据要准确,否则也达不到预期效果。 本项目在开发过程中,得到潘品磊先生的大力支持和无私的帮助,在此表示衷心感谢。

参考文献

1 黄锦汉.王国治 电缆托盘编制及电缆拉放 Q/GSIJ 0402062-2001

2 冯智钊 托盘代号编码 Q/GSIJ 0105004-2000

3 冯智钊 船上区域代码 Q/GSIJ 0105016-2000

4 潘品磊 EPDS用户手册

(收稿日期:2006-03-03)