FORAN, eficaz en etapas tempranas del diseño

14/08/2013
FORAN, eficaz en etapas tempranas del diseño

FORAN, eficaz en etapas tempranas del diseño El diseño, producción y operación de un buque debe ser analizado como un proceso global desde el comienzo, que es cuando se toman las decisiones más importantes. Muchas de esas decisiones son el resultado de estimaciones que se basan en información conocida o de proyectos similares. Cuanto más precisa y veraz sea esa información, mejores resultados se obtendrán en lo que a costes del proyecto se refiere. Si se cuenta con herramientas adecuadas para generar un modelo temprano del buque en 3D, lo suficientemente sencillo pero preciso, se obtendrán beneficios en etapas posteriores del proyecto.

SENER ha dotado al Sistema de CAD/CAM naval FORAN de las capacidades necesarias para asegurar su uso eficaz en etapas tempranas del diseño de un buque. Entre estas capacidades, quizás lo más destacado es la integración total entre todas las disciplinas de diseño y durante las distintas etapas del proyecto, el uso de topología y otra serie de herramientas avanzadas que facilitan la transición entre la etapa de diseño básico y la de detalle. Los resultados que se obtienen son una rápida evaluación de diferentes alternativas de diseño, la gestión de modificaciones y un control de la integridad y calidad de la información, todo ello preparado para ser utilizado en un entorno de diseño colaborativo.

La filosofía de FORAN

La información en FORAN se guarda en una única base de datos, lo que permite una total integración entre disciplinas de diseño y etapas del proyecto, lo que además garantiza su implementación en entornos de trabajo colaborativo y la integridad de la información.

Por otro lado, la principal ventaja de la definición topológica del modelo, donde la información geométrica no se guarda sino que se calcula, es el hecho de que las modificaciones en las principales superficies del casco se propagan al resto de elementos, que se reprocesan. La solución que aporta FORAN incorpora herramientas para una transición directa desde la etapa de diseño básico al diseño de detalle, mediante operaciones sencillas como la división de bloques, la asignación de piezas a bloques o la finalización del modelo con atributos necesarios para la etapa de producción.

El interior del buque se hace visible mediante un plano de corte en FORAN FVIEWER

Proceso de diseño básico

El proceso de diseño básico en FORAN comienza con la definición del fichero de formas, los cálculos hidrostáticos, la definición de volúmenes, el cálculo de estabilidad intacta y en averías y otros conceptos de arquitectura naval. Posteriormente, se define el catálogo de material, con la descripción de planchas y perfiles.

Una vez se han definido las formas del casco, las cubiertas, mamparos y otras superficies, el módulo de estructura de FORAN se utiliza para crear las aberturas más importantes en dichas superficies y también para el escantillonado de planchas, perfiles y de otros elementos estructurales.

  • Definición de superficies y cálculos de arquitectura naval

FORAN tiene dos herramientas complementarias para la definición de superficies, entre las que se incluyen las del casco externo, cubiertas, mamparos, apéndices y superestructuras. Las superficies pueden ser importadas desde otras herramientas a través de diferentes formatos genéricos. El uso de la topología hace posible el recalculo automático de todos los elementos estructurales tras una modificación, lo que conlleva una reducción importante de tiempo de diseño en esta etapa.

Una vez que se han definido las superficies, es posible realizar las hidrostáticas y cálculos de estabilidad. SENER ha desarrollado un nuevo módulo llamado FBASIC que aglutina todos los módulos anteriores de arquitectura naval.

  • Definición de espacios

El modulo FGA (FORAN General Arrangement) se utiliza para la definición de compartimentos del buque y la disposición general. Un modelo de espacios en 3D es generado teniendo como referencia tanto superficies del casco como planos auxiliares. Es posible asimismo la definición de espacios en un entorno de dibujo en 2D. Los compartimentos del buque definidos están disponibles para ser utilizados en el módulo FBASIC para los cálculos de arquitectura naval correspondientes.

  • Modelo temprano de estructura en 3D

La definición del modelo temprano de estructura en 3D en FORAN se realiza en la misma aplicación que se utilizará más adelante en el diseño de detalle.

Una serie de herramientas altamente productivas permiten una generación muy eficaz del modelo de estructura, como por ejemplo la definición de planchas con un solo click del ratón, la reducción al mínimo del uso de geometría auxiliar o funciones de unión o división para planchas y perfiles. Existe un entorno de trabajo para la definición de superficies curvas en 3D, que permite una rápida definición de planchas perfiles y agujeros.

Gracias a la aproximación topológica, la definición de planchas de forro y cubiertas puede comenzar en etapas tempranas, incluso con una definición muy preliminar de las mismas. Las planchas curvas y planas se representan como sólidos con espesor, y toda la información para el desarrollo preliminar de planchas se genera automáticamente, lo que permite extraer listas de materiales.

La definición de perfiles se apoya en referencias topológicas a elementos estructurales existentes así como a otros conceptos auxiliares (espacio longitudinal, sistema de cuadernas, a otros perfiles, etc). El usuario puede asignar de forma fácil diferentes atributos como el material, el escantillón o la dirección del alma o del espesor. Estos atributos elementales pueden ser completados con otros de tipo constructivo (alma paramétrica, despuntes) en cualquier momento del proceso. Los perfiles pueden ser divididos en piezas más pequeñas con posterioridad. Los perfiles que cruzan otros perfiles generan automáticamente las groeras correspondientes.

Otro entorno de trabajo está dedicado a la definición de la estructura interna. Así, proporciona una serie de funciones avanzadas para la definición y modificación rápida de planchas (planas, curvas y corrugadas), refuerzos rectos y curvos, agujeros, llantas de cara, planchas estándar, cartelas dentro y fuera del plano y corbatas entre otros.

Es posible disponer de varias secciones en la memoria, lo que facilita las operaciones, como la de copiar o la de editar múltiples elementos en diferentes secciones.

  • Modelo temprano de armamento y electricidad

Consiste en dos procesos paralelos completamente unidos entre sí: la definición inicial de los principales sistemas como diagramas lógicos, para las conexiones de tuberías y eléctricas, y el posicionamiento de los elementos más relevantes dentro del modelo en 3D del buque.

En ambos casos, y tras aplicar el mismo principio de unicidad, los elementos son definidos una vez aunque puedan ser representados muchas veces. Los elementos, bien sea equipos, accesorios, tuberías, cables, …son añadidos a la correspondiente lista maestra con toda la información necesaria, para ser más adelante requeridos como parte de diagramas (como símbolos) o como parte del modelo. El peso, la demanda de potencia, conexiones y otros atributos pueden extraerse para cualquier informe o cálculo. Y lógicamente, cualquier actualización en los atributos se propaga en los diagramas, los informes de material y en los cálculos.

La posición espacial de los equipos puede estar referida a superficies o al sistema de cuadernas, así las modificaciones posteriores en esas entidades (muy habituales en esta etapa temprana del diseño) afectarían a los equipos automáticamente, de forma similar a lo que ocurre en la estructura. Una vez más, la topología permite una rápida generación de diferentes alternativas de diseño en relación a la disposición del buque.

  • Generación de salidas desde el modelo 3D

La generación de dibujos en FORAN se gestiona desde un único módulo, que abarca las salidas de todas las disciplinas de diseño, de forma totalmente configurable. Los planos se generan directamente desde el modelo 3D. Las entidades en 2D que representan el modelo de producto están relacionadas a los elementos en 3D y están siempre actualizadas a la última versión.

La posibilidad de reprocesar los planos tras cambios en el modelo es muy útil, mientras que es posible mantener modificaciones manuales introducidas por el usuario.

Los planos de clasificación para aprobación son las principales salidas que se obtienen desde el modelo temprano del buque en 3D. Otros importantes informes que se pueden generar son pesos y centros de gravedad, áreas de pintura, listas de materiales y longitudes de soldadura.

Link con herramientas de elementos finitos

FORAN incorpora un link que permite exportar geometría simplificada del modelo del buque, aprovechando su característica topológica. Algoritmos funcionales hacen posible la generación de un modelo inteligente, mediante la simplificación, filtrado y borrado de elementos innecesarios para garantizar la calidad del modelo transferido.

Transición al diseño de detalle

La reutilización de la información es crítica en el proceso. FORAN permite una transición directa a la etapa de diseño de detalle gracias a una serie de funciones para subdividir y unir planchas y perfiles, para gestionar atributos adicionales como márgenes de construcción, etiquetas, factores de shrinkage así como para definir piezas que no son relevantes en etapas tempranas.

El nivel de detalle no solo afecta a la geometría sino también a los atributos. Algunos atributos de piezas que son irrelevantes en la etapa conceptual, son críticos en etapas posteriores. Con el fin de lograr una transición suave, existen herramientas para modificar, chequear y copiar dichos atributos de grandes grupos de piezas.

La división de bloques es quizás uno de los puntos más críticos en el proceso, en la transición entre etapas de diseño. Aunque se pueden utilizar herramientas de división o refinamiento para la subdivisión de bloques, también existen otras funciones para llevar a cabo un recalculo automático de piezas cuando se modifican los límites de los bloques. La asignación de piezas a unidades de construcción puede ser realizada en cualquier momento mediante una potente herramienta de selección gráfica.

Como conclusión, los beneficios de una generación temprana del modelo del buque en 3D son: rápida evaluación de diferentes alternativas de diseño, estimación temprana de pesos y materiales, incluyendo áreas de pintura y soldadura, menos riesgos de inconsistencias, mejor enlace con herramientas de cálculo y análisis, rápido posicionamiento de los equipos más relevantes y transición directa a la etapa de diseño de detalle.

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