朱佳文，韓海榮，楊亢亢

（中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，武漢 430064）

基于CAD和PDM的船舶系統(tǒng)原理圖快速設(shè)計(jì)方法研究

朱佳文，韓海榮，楊亢亢

（中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，武漢 430064）

在船舶總體設(shè)計(jì)過程中，由于系統(tǒng)與設(shè)備復(fù)雜而導(dǎo)致圖紙數(shù)據(jù)處理工作煩瑣、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)缺乏有效管理、設(shè)計(jì)效率低下。提出一種基于CAD和PDM的船舶系統(tǒng)原理圖快速設(shè)計(jì)方法，該方法在PDM中建立了基于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理模式，創(chuàng)建了包含系統(tǒng)結(jié)構(gòu)樹、區(qū)域結(jié)構(gòu)樹、組件、設(shè)備、接口等信息的體系架構(gòu)，在AutoCAD中開發(fā)了與PDM集成的接口，使得設(shè)計(jì)人員在原理圖中完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)編號(hào)、標(biāo)注與生成明細(xì)欄的自動(dòng)生成、設(shè)備艙室信息的自動(dòng)識(shí)別、設(shè)備重量重心的一鍵提取、設(shè)備符號(hào)的一鍵修改、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的在線修改與版本管理。該方法可有效提升設(shè)計(jì)人員的工作效率和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理水平，適用于船舶總體設(shè)計(jì)領(lǐng)域的各個(gè)專業(yè)。

CAD；PDM；船舶；原理圖

0 引言

船舶的總體設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及專業(yè)面廣泛、子系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備眾多的系統(tǒng)工程，艦船的各項(xiàng)性能指標(biāo)和設(shè)備信息非常多，在船舶產(chǎn)品研制的各個(gè)階段，各個(gè)專業(yè)需要在CAD中頻繁大量的編制各種原理圖、統(tǒng)計(jì)各類設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)并編制相關(guān)技術(shù)文件。

目前，船舶總體設(shè)計(jì)使用的PDM系統(tǒng)針對(duì)各個(gè)專業(yè)科提交的原理圖是基于文檔的管理，CAD圖紙中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與PDM系統(tǒng)中的設(shè)備及相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)缺乏關(guān)聯(lián)關(guān)系，而且由原理圖產(chǎn)生的各類文檔與各項(xiàng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)也缺乏自動(dòng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，所以每一次設(shè)計(jì)變更都會(huì)導(dǎo)致大量相關(guān)圖紙及文檔的修改，嚴(yán)重影響了專業(yè)設(shè)計(jì)人員的工作效率。

同時(shí)，原理圖中各個(gè)設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)在PDM系統(tǒng)中缺乏基于數(shù)據(jù)管理的動(dòng)態(tài)管控，這就增加了船舶總體設(shè)計(jì)過程中的技術(shù)狀態(tài)管理難度，嚴(yán)重影響了船舶總體設(shè)計(jì)各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員的工作效率，同時(shí)還降低了船舶的研制效率和質(zhì)量。因此，為了提升船舶設(shè)計(jì)人員的工作效率，同時(shí)提高船舶的研制質(zhì)量，我們需要一種新的方法在CAD中完成原理圖的設(shè)計(jì)工作。

1 原理圖快速設(shè)計(jì)方法概述

在船舶總體設(shè)計(jì)過程中，各子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜，子系統(tǒng)中的設(shè)備數(shù)量繁多，各子系統(tǒng)原理圖的數(shù)據(jù)處理工作煩瑣，原理圖中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)缺乏有效管理，因此影響了專業(yè)設(shè)計(jì)人員的工作效率，對(duì)船舶的設(shè)計(jì)質(zhì)量帶來隱患。本文提出的基于CAD和PDM的船舶系統(tǒng)原理圖快速設(shè)計(jì)方法主要是在PDM中建立了基于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理模式，創(chuàng)建了包含系統(tǒng)結(jié)構(gòu)樹、區(qū)域結(jié)構(gòu)樹、組件、設(shè)備、接口等信息的體系架構(gòu)，在AutoCAD中開發(fā)了與PDM集成的接口，使得設(shè)計(jì)人員在原理圖中完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)編號(hào)、標(biāo)注與生成明細(xì)欄的自動(dòng)生成、設(shè)備艙室信息的自動(dòng)識(shí)別、設(shè)備重量重心的一鍵提取、設(shè)備符號(hào)的一鍵修改、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的在線修改與版本管理。

2 原理圖快速設(shè)計(jì)實(shí)施方法

基于CAD和PDM的船舶系統(tǒng)原理圖快速設(shè)計(jì)方法流程圖，如圖1所示。

下面結(jié)合流程圖，對(duì)基于CAD和PDM的船舶系統(tǒng)原理圖快速設(shè)計(jì)方法的工作流程進(jìn)行詳細(xì)描述：

1）管理員在PDM接口數(shù)據(jù)提交系統(tǒng)中新建船舶型號(hào)產(chǎn)品Product1；

2）根據(jù)船舶總體設(shè)計(jì)要求，各個(gè)專業(yè)根據(jù)需求在PDM接口數(shù)據(jù)提交系統(tǒng)的接口協(xié)調(diào)定義模塊中定義產(chǎn)品Product1的接口關(guān)系，每個(gè)接口關(guān)系中包含若干個(gè)接口屬性，每個(gè)接口屬性包含名稱、單位、描述、類型、限制條件、默認(rèn)值等信息（例如：直流管理接口關(guān)系中包含電壓、額定功率、用電時(shí)間、電制等接口屬性）；

3）管理員根據(jù)產(chǎn)品Product1的系統(tǒng)組成（包含各子系統(tǒng)之間的隸屬關(guān)系、各子系統(tǒng)的責(zé)任科室）在PDM接口數(shù)據(jù)提交系統(tǒng)的系統(tǒng)瀏覽器中創(chuàng)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)樹；

4）管理員根據(jù)產(chǎn)品Product1的艙室組成（包含水密區(qū)、甲板、艙室的隸屬關(guān)系）在PDM接口數(shù)據(jù)提交系統(tǒng)的區(qū)域?yàn)g覽器中創(chuàng)建區(qū)域結(jié)構(gòu)樹；

5）依據(jù)“CB/T 13-2007”，管理員在PDM接口數(shù)據(jù)提交系統(tǒng)的產(chǎn)品Product1的組件瀏覽器中創(chuàng)建Class結(jié)構(gòu)樹，專業(yè)設(shè)計(jì)人員在編號(hào)為54101的Class中創(chuàng)建3個(gè)編號(hào)（即ComponentID）為54101-01、54101-02、54101-03的組件（組件即產(chǎn)品Product1中的通用設(shè)備）；

6）專業(yè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)54101這個(gè)Class中的組件在AutoCAD中繪制類庫文件“Product1-54101.dwg”，一個(gè)類庫文件對(duì)應(yīng)一個(gè)Class，在類庫文件“Product1-54101.dwg”中一個(gè)塊符號(hào)對(duì)應(yīng)54101這個(gè)Class中的一個(gè)組件，在每個(gè)塊符號(hào)中設(shè)置屬性ComponentID（固定屬性）和ElementID（不固定屬性），其中ComponentID的值與已創(chuàng)建的組件的ComponentID值一致；

7）設(shè)計(jì)人員在PDM設(shè)計(jì)中心里將54101這個(gè)Class與類庫文件“Product1-54101.dwg”進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并根據(jù)設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的變化及時(shí)更新PDM設(shè)計(jì)中心里的類庫文件；

8）在AutoCAD的加載應(yīng)用程序的啟動(dòng)組中添加定制開發(fā)的CAD與PDM集成程序“dse.dvb”與“dse.lsp”，每次啟動(dòng)AutoCAD將自動(dòng)加載程序并啟動(dòng)“PDM”功能菜單，“PDM”功能菜單中包括：“類庫文件信息”、“設(shè)計(jì)圖紙信息”、“運(yùn)行模式設(shè)置”、“清除文件類型”、“更新Element到PDM”、“加載數(shù)字總圖”、“更新設(shè)備艙室信息到PDM”、“生成明細(xì)欄”、“提取重量重心”、“圖紙?jiān)诰€自動(dòng)修改”、“修改塊名稱”；

9）設(shè)計(jì)人員將PDM設(shè)計(jì)中心里的類庫文件“Product1-54101.dwg”下載到本地，在AutoCAD中新建5416系統(tǒng)的原理圖“Sys-Product1-5416.dwg”，通過功能菜單“設(shè)計(jì)圖紙信息”設(shè)置該原理圖的基本信息（包括：產(chǎn)品代號(hào)Product1、系統(tǒng)編號(hào)5416等信息），通過AutoCAD的設(shè)計(jì)中心將本地類庫文件“Product1-54101.dwg”中的塊符號(hào)添加至該原理圖中，并根據(jù)船舶系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)在該原理圖中對(duì)設(shè)備的位置進(jìn)行調(diào)整；

圖1 基于CAD和PDM的船舶系統(tǒng)原理圖快速設(shè)計(jì)方法流程圖

10）設(shè)計(jì)人員通過功能菜單“更新Element到PDM”對(duì)5416系統(tǒng)原理圖中的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)編號(hào)，并與PDM中5416系統(tǒng)的設(shè)備清單保持一致；

11）設(shè)計(jì)人員通過功能菜單“加載數(shù)字總圖”將PDM中Product1產(chǎn)品的數(shù)字總圖加載到5416系統(tǒng)原理圖的指定圖層中；

12）基于已加載的數(shù)字總圖，設(shè)計(jì)人員通過功能菜單“更新設(shè)備艙室信息到PDM”自動(dòng)識(shí)別5416系統(tǒng)原理圖中設(shè)備的艙室信息，并更新至PDM的5416系統(tǒng)中；

13）設(shè)計(jì)人員通過功能菜單“運(yùn)行模式設(shè)置”可以設(shè)置當(dāng)前的運(yùn)行模式（包括：普通模式、提交模式、標(biāo)注模式、納期資料模式等），在標(biāo)注模式中，單擊Product1產(chǎn)品5416系統(tǒng)原理圖中的設(shè)備塊符號(hào)，即可對(duì)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)注，在提交模式中，單擊Product1產(chǎn)品5416系統(tǒng)原理圖中的設(shè)備塊符號(hào)，勾選已定義的接口關(guān)系，即可在線修改設(shè)備的接口屬性值，在納期資料模式中，單擊Product1產(chǎn)品5416系統(tǒng)原理圖中的設(shè)備塊符號(hào)，即可在線查看設(shè)備的納期資料；

14）設(shè)計(jì)人員通過功能菜單“生成明細(xì)欄”，即可將Product1產(chǎn)品5416系統(tǒng)原理圖中的所有設(shè)備數(shù)據(jù)自動(dòng)匯總生成符合出圖要求的明細(xì)欄；

15）設(shè)計(jì)人員通過功能菜單“提取重量重心”，即可自動(dòng)提取Product1產(chǎn)品5416系統(tǒng)原理圖中設(shè)備的重量重心，自動(dòng)分析數(shù)據(jù)并導(dǎo)出xml格式文件到原理圖的當(dāng)前目錄，用Excel打開該xml文件，即可查看Product1產(chǎn)品的5416系統(tǒng)的重量重心清單。

3 方法特征

在本文提出的基于CAD和PDM的船舶系統(tǒng)原理圖快速設(shè)計(jì)方法中，類庫文件的信息具有如下特點(diǎn)：

1）類庫文件中保存了對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品代號(hào)、分類（Class）編號(hào)、分類名稱等信息，類庫文件的組件塊符號(hào)中定義的ComponentID不包含具體的產(chǎn)品信息，類庫文件的組件塊符號(hào)在不同產(chǎn)品中具有可復(fù)用性；

2）類庫文件中不存儲(chǔ)組件的接口屬性值；

3）程序僅通過類庫文件的產(chǎn)品代號(hào)、組件塊符號(hào)的ComponentID這兩個(gè)信息與PDM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

在本文提出的基于CAD和PDM的船舶系統(tǒng)原理圖快速設(shè)計(jì)方法中，原理圖的信息具有如下特點(diǎn)：

1）原理圖中保存了該圖紙對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品代號(hào)、系統(tǒng)編號(hào)、系統(tǒng)名稱等信息，原理圖的塊符號(hào)中定義的ElementID不包含具體的產(chǎn)品信息；

2）原理圖中不存儲(chǔ)設(shè)備的接口屬性值；

3）程序僅通過原理圖的產(chǎn)品代號(hào)、設(shè)備塊符號(hào)的ElementID這兩個(gè)信息與PDM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

船舶型號(hào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的修改權(quán)限通過PDM中的產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)模塊進(jìn)行管理，設(shè)計(jì)人員每次啟動(dòng)AutoCAD通過集成程序與PDM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，PDM會(huì)要求設(shè)計(jì)人員輸入帳號(hào)、密碼進(jìn)行身份驗(yàn)證。專業(yè)設(shè)計(jì)人員通過此方法可以在AutoCAD環(huán)境中在線查看、修改PDM中設(shè)備的接口屬性值，同時(shí)也可以在線查看PDM中設(shè)備的納期資料。

4 結(jié)束語

本文研究了基于CAD和PDM的船舶系統(tǒng)原理圖快速設(shè)計(jì)方法，該方法解決了船舶總體設(shè)計(jì)過程中圖紙數(shù)據(jù)處理工作煩瑣、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)缺乏有效管理、設(shè)計(jì)效率低下的問題，使得CAD原理圖與PDM數(shù)據(jù)高度集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備自動(dòng)編號(hào)、自動(dòng)標(biāo)注、自動(dòng)生成明細(xì)欄，自動(dòng)識(shí)別設(shè)備的艙室信息、自動(dòng)提取設(shè)備重量重心、CAD中在線修改設(shè)備接口屬性、在線查看設(shè)備納期資料、多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)及接口快速提交等功能。該方法可有效提升設(shè)計(jì)人員的工作效率和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理水平，適用于船舶總體設(shè)計(jì)領(lǐng)域的各個(gè)專業(yè)。

[1] 邵開文,馬運(yùn)義.艦船技術(shù)與設(shè)計(jì)概論[M].北京:國防工業(yè)出版社,2009.

[2] 童秉樞,李建明.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000.

[3] 朱佳文,肖鵬安.基于PDM的艦船計(jì)算書自動(dòng)生成技術(shù)[J].中國艦船研究,2015,10(4):16-21.

[4] 朱佳文,田娣珺,韓海榮.基于PDM系統(tǒng)的船舶設(shè)備屬性接口提交及管理技術(shù)研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2017.

[5] 李力,程國平.基于PDM的定制產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案優(yōu)化研究[J].科技進(jìn)步與對(duì)策,2006,23(3):137-139.

Research on the rapid design method of system diagram in the ship based on CAD and PDM

ZHU Jia-wen, HAN Hai-rong, YANG Kang-kang

TP315.69

：A

1009-0134(2017)07-0085-03

2017-05-19

朱佳文（1985 -），男，湖北武漢人，工程師，博士，研究方向?yàn)榇靶畔⒒?/p>