Автоматизированное проектирование расположения оборудования в МКО

Методология автоматизированного проектирования расположений СЭУ

В процессе технического проектирования СЭУ производится проектирование распо­ложения в МКО основного и вспомогательного оборудования, образующего комплект СЭУ, а также ряда элементов общесудового назначения. Цель проектирования расположений – создание возможности для разработки трубопроводов энергетических систем и уточнения выбора вспомогательного оборудования систем СЭУ на основе гидравлических и тепловых расчетов трубопроводов с конкретной геометрией, привя­занной к варианту расположения.

К началу проектирования расположения известно расположение главного двигателя и валопровода, определена длина МКО, выполнена в первом приближении комплектация СЭУ вспомогательным оборудованием. В результате проектирования расположения должны быть определены координаты оборудования, проверено наличие требуемых проходов и подходов, ремонтных зон, возможность демонтажа оборудования и эвакуации разбираемых деталей, узлов и агрегатов.

Поиск оптимального варианта комплектации СЭУ вспомогательным оборудованием требует проработки его расположения. Автоматизированная система проектирования расположения должна обеспечить разработку вариантов, отвечающих ограничительным требованиям при минимальных затратах ручного труда и без непосредственного вмешательства проектировщика.

Как правило, оборудование входит в состав функциональных блоков-агрегатов и при замене и модифицировании оборудования габариты агрегатов обычно не изменяются. Однако меняются габариты МКО, а следовательно, возможны нарушения некоторых ограничений и изменение трасс трубопроводов. В задачи автоматизированной системы проектирования расположения входит оценка критериев работоспособности и эффектив­ности для варианта, генерируемого системой на основе определенных принципов, подконтрольных проектировщику.

Таким образом, автоматизированная система проектирования расположения должна отвечать следующим требованиям:

• выполнять, по возможности в автоматическом режиме, разработку варианта расположения оборудования СЭУ в МКО;
• производить автоматическую проверку ограничений: непересечения габаритов оборудования между собой, с проходами заданных разме­ров и с ремонтными габаритами других блоков;
• производить автоматическую проверку достаточности габаритов ис­ходного блока для размещения нового оборудования;
• производить оценку эффективности варианта расположения и срав­нение его с базовым вариантом. Автоматически замещать базовый вариант на оптимальный в случае нахождения последнего;
• выполнять все проверки и разработки, по возможности без вмеша­тельства проек­тировщика. При наличии нарушения ограничений вариант отвергается, а в случае его предпочтительности по критериям эффективности вырабатывается сообщение о варианте;
• обеспечивать возможность анализа отвергнутых системой вариантов, которые подлежат анализу с выходом из сис­темы и только при наличии сообщения о вариантах, т.е. в случае их превосходства по критериям предпочтительности;
• обеспечивать возможность корректировки варианта расположения. Корректи­ровка должна осуществляться воздействием на принципы расположения оборудования, а не на конкретные координаты.

Традиционное неавтоматизированное плоскостное проектирование расположения СЭУ заключается в размещении в границах основных помещений МКО (в трюме, на основных платформах, палубах и в шахте) контуров оборудования и цистерн – так называемых «петушков». При этом проверяются допустимость варианта расположения: отсутствие наложения физических габаритов оборудования друг на друга, на ремонтные зоны других механизмов и на проходы и подходы. Проверка производится измерением соответству­ющих размеров на проекциях варианта расположения. Критерии эффек­тивности при этом не анализируются, так как единственный доступный для анализа параметр, связанный с эффективностью – (длина МКО), определяется на более раннем этапе при выборе типоразмера главного дви­гателя.

В настоящее время в связи с прогрессом технических средств САПР – средств машинной графики – графических станций, графических языков для персональных ЭВМ и др., развиваются методы автоматизированного проектирования расположения СЭУ, основанные на применении диалога ЭВМ с пользователем. По существу это есть буквальное переложение неавтоматизированного проектирования расположения СЭУ на ЭВМ, использующее некоторые дополнительные возможности, в частности, применение баз данных для хранения графических образов «петушков» и манипулирования ими.

Как и ранее, анализ допустимости варианта расположения произво­дится путем замеров лимитирующих расстояний, что облегчается наличием в графических системах стандартных функций измерения отрезков. Неналожение оборудования проверяется визуально на экране дисплея. Анализ эффективности варианта расположения не производится из-за неразработанности методов оценки расположений.

По нашему мнению, диалоговые методы проектирования расположений СЭУ неприменимы для решения задач автоматизированного проектирова­ния вообще и для технического проектирования в частности, так как не позволяют использовать быстродействие ЭВМ. При этом методе автоматизируются наиболее простые функции (хранение «петушков»), собственно и не нуждающиеся в автоматизации, и не авто­матизируются наиболее трудоемкие функции, как раз нуждающиеся в автоматизации – генерация вариантов расположения и проверка их допустимости и эффективности.

На основе анализа задач, решаемых при проведении эскизного и технического проектирования СЭУ, ниже предложен метод автоматизиро­ванного проектирования расположения СЭУ в МКО транспортных судов [49], основанный на задании таблиц относительных координат оборудования. Метод прост до тривиальности, обеспечивает удовлетворение всех поставленных выше требований и максимально использует накопленный ранее опыт проектирования расположений.

Разработка нового варианта расположения «с нуля» является исключительно трудоемкой и неблагодарной операцией ввиду большого числа возможных вариантов, неразработанности методов их оценки, неочевидности и неоднозначности преимуществ одного варианта перед другим. Без использования опыта предыдущих разработок эта операция заранее обречена на неудачу.

В практике проектирования расположений предыдущий опыт обычно выступает в виде так называемых «типовых расположений». Только отталкиваясь от них, проводя их последовательное улучшение применительно к конкретным условиям нового судна, можно рассчитывать на успех.

Эти соображения делают актуальным при разработке метода автоматизированного проектирования расположения обработку и применение типовых расположений СЭУ в МКО судов основных типов. В параграфе 3.6 приведены обработки типовых расположений в виде таблиц относительных координат оборудования в МКО танкера в модульной компоновке (см табл.3.22). Наименования функциональных блоков-агрегатов оборудования и цистерн приведены в табл.3.23. На применении этих типовых располо­жений в виде таблиц относительных координат основан предлагаемый метод проектирования расположения. В табл.5.1 приведена распечатка файла MKO.DAT, в котором сосредоточены исходные данные для проектирования расположения оборудования в МКО танкера.

Таблица 5.1 Размеры МКО и расстояния от характерных плоскостей

В таблице обозначены: IF – код цвета фона изображения; IZ – способ очерчивания блоков: 0 – контур, 1 – заливка; ITL – код цвета линии, ограничивающих размеры блока; LMKO длина МКО, м; BMKO – наибольшая ширина МКО, принятая равной ширине судна на миделе, м; HMKO – высота МКО до главной палубы, м; R – расстояние от характерного сечения, на котором выполняется сечение МКО, м; Zбл – число единиц располагаемого оборудования – блоков и цистерн; PR – код анализируемой проекции изображения; Zур – общее число уровней анализируемого изображения; Hдд – возвышение уровня второго дна над основной линией судна, м; Hпл3 – то же для третьей платформы, м; Hпл2 – то же для второй платформы, м; пл1 –то же для первой платформы, м; Hвп – то же для верхней палубы, м; J – последовательная нумерация блоков и цистерн СЭУ, располагаемых в МКО. Здесь приведены данные только по блоку номер 1 – главному двигателю. Характеристики остальных блоков (в данном случае их всего 48) см. в табл.3.21; I –идентификатор блока; NC – номер цвета, которым изображается данный блок при визуализации расположения. Этот признак имеет приоритет по сравнению с ITL; У – угол установки блока по отношению к ДП; X, Y, Z – координаты центра габарита блоков, отнесенные к характерным размерам МКО базового танкера; L, B, H – абсолютные габариты блоков.

После умножения относительных координат X, Y и Z на характерные размеры машинного отделения данного судна (LMKO, BMKO/2 и HMKO) мы сразу получаем вариант расположения оборудования в МКО, наиболее полно реализующий на данном судне схему типового расположения танкера. Этот вариант находится в оперативной памяти ЭВМ и доступен для автоматизированного анализа своей допустимости и эффективности.

Предлагаемый метод не стремится зафиксировать какой-либо прототип, но без значительных затрат труда сразу предлагает хорошую базу для дальнейшего усовершенствования расположения. Его усовершенствование будет происходить путем воздействи­я на таблицу относительных координат, т.е. на схему расположения СЭУ, а не на сами координаты оборудования.