王星宇, 王炬成, 袁飛暉, 趙 旭

(1.江蘇科技大學(xué) 船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212100；2.上海外高橋造船有限公司，上海 200137；3.江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引 言

造船和海洋工程設(shè)計系統(tǒng)(AVEVA Marine，AM)是英國劍維公司(AVEVA)推出的三維設(shè)計軟件，主要用于船舶設(shè)計領(lǐng)域，是國內(nèi)船廠占有率較高的三維設(shè)計軟件之一。AM的特點是Design模塊元件信息與存儲于Paragon元件庫模塊的數(shù)據(jù)庫信息分別存儲，并可實時共享，保證軟件運行和數(shù)據(jù)的安全性[1]。AM功能十分強大，不僅可實現(xiàn)多專業(yè)用戶協(xié)同設(shè)計，建立一個完整的數(shù)字化三維仿真模型，而且可利用其可編程宏語言(Programmable Macro Language，PML)接口和.NET接口進行軟件二次開發(fā)[2]。

由于船舶建造的復(fù)雜性和多樣性，因此各船廠均需要根據(jù)自身情況對軟件進行二次開發(fā)。國內(nèi)很多學(xué)者對此進行研究。馬曉平等[3]和顧穎[4]針對艙室絕緣快速建模進行二次開發(fā)，取得良好成效。逯濤[5]基于AM開發(fā)報表、余料管理系統(tǒng)和自動化出圖等功能，較好地解決實際生產(chǎn)中的問題。唐志廣等[6]基于AM開發(fā)快速生成船體套料圖程序，效率提升十分明顯。由于在AM元件庫創(chuàng)建過程中，針對各類復(fù)雜件建模的工作量較大，且容易出錯、效率低下，因此采用C#對AM進行二次開發(fā)，尋求一種適用于快速生產(chǎn)元件庫的簡易化創(chuàng)建工具，提高生產(chǎn)設(shè)計效率。

1 AM元件庫創(chuàng)建

AM元件庫創(chuàng)建十分繁瑣，對船舶各專業(yè)的元件庫均具有不同的模塊和創(chuàng)建內(nèi)容，但創(chuàng)建步驟存在相似之處。具體過程如下：

(1)生成管理層次。創(chuàng)建包括Catalogue(項目庫)、Section(元件類型)、Category(元件分類)在內(nèi)的3個管理層次。

(2)確定參數(shù)。根據(jù)文件標(biāo)準(zhǔn)確定所需參數(shù)并輸入其參數(shù)值。

(3)生成點集(或Pline集)。用于標(biāo)注元件中的重要點位和參考點(或參考線)。

(4)生成型集。用于約束元件形狀，創(chuàng)建簡化模型和干涉空間等。

(5)生成數(shù)據(jù)集。記錄元件的重要參數(shù)并對其進行描述。

(6)創(chuàng)建元件描述?？煞謩e創(chuàng)建元件的TEXT(文本描述)、SDTE(細節(jié)描述)和SMTE(材料描述)。

(7)創(chuàng)建零件庫。將元件分類并為元件的常規(guī)屬性賦值。

(8)創(chuàng)建表庫?？筛鶕?jù)需求創(chuàng)建管徑表(Size Range Table)、支管表(Branch Table)、異徑表(Reducer Table)、壁厚表(Wall Thickness Table)和管道數(shù)據(jù)表(Pipe Data Table)等。

(9)創(chuàng)建質(zhì)量文件。在Properties界面中創(chuàng)建CMPD(附件數(shù)據(jù))、TUBD(管材數(shù)據(jù))、CABD(電纜數(shù)據(jù))等。

(10)創(chuàng)建SPCO(規(guī)格書)。

由上述步驟可知：AM建庫工作十分復(fù)雜，涉及多個模塊、多個界面和重復(fù)操作，使設(shè)計人員很容易誤操作導(dǎo)致返工。

2 AM元件庫二次開發(fā)

AM目前支持兩種開發(fā)語言：AM提供的PML和.NET平臺的開發(fā)語言C#。AM不僅為用戶提供一系列較為全面的.NET API接口，覆蓋軟件的絕大部分功能，而且可直接將.NET的開發(fā)界面加載至AM窗口中，結(jié)合C#自身優(yōu)勢，可使.NET方法比PML方法具有更好的維護性和延展性[7]。推薦開發(fā)者使用C#進行二次開發(fā)。

2.1 船體元件庫開發(fā)

船體元件庫在Paragon模塊的Steelwork子模塊下創(chuàng)建，內(nèi)容包括板厚、輪廓、參考點、簡化模型和干涉空間等。船體元件庫開發(fā)流程如下：根據(jù)CreatFirst創(chuàng)建元件的CATA(目錄)和SPRF(本體)，其關(guān)聯(lián)信息為GMSS(幾何數(shù)據(jù))、PTSS(點軸數(shù)據(jù))和DTSE(參數(shù)數(shù)據(jù))；利用SetAttribute確定元件所需參數(shù)并賦值；采用CreatFirst創(chuàng)建Pline集、型集和數(shù)據(jù)集，元件參考線存儲于Pline集，元件模型輪廓、簡化模型和干涉空間存儲于型集；創(chuàng)建SPWL(規(guī)格書庫)，并將元件參數(shù)信息通過SetAttribute匹配鏈接至SPCO即可完成創(chuàng)建。

船體元件庫快速創(chuàng)建界面如圖1所示，其中，序號①～⑦為操作步驟。操作步驟如下：①點擊CE按鈕，選擇創(chuàng)建元件的儲存位置；②填寫元件名稱；③通過radioGroup控件選擇元件類型，每種元件類型對應(yīng)不同參數(shù)；④選擇創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)和元件種類；⑤根據(jù)類型選擇或填寫具體的元件參數(shù)；⑥創(chuàng)建匹配元件的SPCO；⑦點擊創(chuàng)建按鈕。

圖1 船體元件庫快速創(chuàng)建界面

通過上述步驟完成船體元件庫創(chuàng)建。船體元件庫結(jié)構(gòu)樹如圖2所示。

圖2 船體元件庫結(jié)構(gòu)樹

2.2 輪機元件庫開發(fā)

輪機元件庫在Paragon模塊的Pipework子模塊下創(chuàng)建，內(nèi)容包括各類管材、管附件和閥件等。

輪機元件庫開發(fā)流程如下：根據(jù)CreatFirst創(chuàng)建元件的CATA和SCOM(組件)；利用SetAttribute確定元件所需參數(shù)并賦值；采用CreatFirst創(chuàng)建點集、型集和數(shù)據(jù)集，元件參考點存儲于點集，元件模型輪廓、簡化模型和干涉空間存儲于型集，各種參數(shù)信息存儲于數(shù)據(jù)集；創(chuàng)建SDTE和SMTE；創(chuàng)建TABWLD(表庫)和PRTWLD(零件庫)；創(chuàng)建SPWL，并將元件參數(shù)信息匹配鏈接至SPCO即可完成創(chuàng)建。

輪機元件庫快速創(chuàng)建界面如圖3所示，其中，序號①～⑦為操作步驟。操作步驟與船體元件庫快速創(chuàng)建相同。

圖3 輪機元件庫快速創(chuàng)建界面

通過上述步驟完成輪機元件庫創(chuàng)建。輪機元件庫結(jié)構(gòu)樹如圖4所示。

圖4 輪機元件庫結(jié)構(gòu)樹

2.3 電氣元件庫開發(fā)

電氣元件庫在Paragon模塊的Electrical子模塊下創(chuàng)建，內(nèi)容包括電纜、電纜托架、貫穿件和電纜節(jié)點等。電氣元件庫開發(fā)流程如下：根據(jù)CreatFirst創(chuàng)建元件的CATA和SCOM；確定元件所需參數(shù)并賦值，電纜需要創(chuàng)建電纜芯數(shù)和標(biāo)稱截面面積等，Purpose變量應(yīng)賦值CORE(電纜托架為TRAY，電纜節(jié)點為REPR)；采用CreatFirst創(chuàng)建點集、型集和數(shù)據(jù)集，元件參考點和電纜節(jié)點等存儲于點集，電纜托架和貫穿件等模型輪廓存儲于型集，各種參數(shù)信息存儲于數(shù)據(jù)集；創(chuàng)建TEXT和PRTWLD；創(chuàng)建SPWL，并將元件參數(shù)信息匹配鏈接至SPCO即可完成創(chuàng)建。

電氣元件庫快速創(chuàng)建界面如圖5所示，其中，序號①～⑦為操作步驟。操作步驟與船體元件庫快速創(chuàng)建相同。

圖5 電氣元件庫快速創(chuàng)建界面

通過上述步驟完成電氣元件庫創(chuàng)建。電氣元件庫結(jié)構(gòu)樹如圖6所示。

圖6 電氣元件庫結(jié)構(gòu)樹

2.4 批量創(chuàng)建

針對板材、型材和管材等需要大規(guī)模創(chuàng)建的元件，可直接導(dǎo)入規(guī)定格式的外部文件.xls，通過識別各列關(guān)鍵參數(shù)和類型，實現(xiàn)批量快速創(chuàng)建元件庫的功能。元件庫批量創(chuàng)建界面如圖7所示。操作步驟如下：①點擊導(dǎo)入按鈕，選擇.xls文件；②點擊創(chuàng)建按鈕。

圖7 元件庫批量創(chuàng)建界面

3 元件庫快速創(chuàng)建工具應(yīng)用

以2艘風(fēng)電安裝船為例，使用AM元件庫創(chuàng)建功能與元件庫快速創(chuàng)建工具對所有被定義的船舶元件進行創(chuàng)建，并對建庫效率進行對比。

建庫效率對比如表1所示。所有定義的元件數(shù)量分別為18 828個和19 228個，其創(chuàng)建時間分別節(jié)省615.0 h和646.0 h，元件庫快速創(chuàng)建工具效率明顯優(yōu)于AM元件庫建庫功能。

表1 建庫效率對比

批量建庫效率對比如表2所示。定義的元件數(shù)量分別為576個和692個，其創(chuàng)建時間分別節(jié)省19.5 h和24.1 h，元件庫快速創(chuàng)建工具批量建庫功能明顯優(yōu)于AM元件庫建庫功能，且時間基本用于創(chuàng)建表格。

表2 批量建庫效率對比

4 結(jié) 語

元件庫快速創(chuàng)建工具基于C#在AM中的開發(fā)程序，實現(xiàn)船舶元件庫快速創(chuàng)建，改變繁瑣復(fù)雜的傳統(tǒng)建庫模式。相對于AM元件庫創(chuàng)建功能，基于二次開發(fā)的元件庫快速創(chuàng)建工具功能性更強，可大量降低設(shè)計人力和時間的投入，提高設(shè)計工作效率和精細化設(shè)計水平，提升產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，縮短產(chǎn)品制造周期，提升市場成本競爭優(yōu)勢。