（大連中遠船務(wù)工程有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計得到了迅速發(fā)展和廣泛普及，目前為止絕大部分船舶設(shè)計都會采用三維輔助設(shè)計軟件。計算機輔助設(shè)計最早是將設(shè)計人員的工作環(huán)境從圖板上移到計算機上以提高他們的制圖效率和質(zhì)量，而現(xiàn)階段三維輔助設(shè)計已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個船廠，用于顯示的外圍設(shè)備也不僅僅局限于顯示器，新的顯示設(shè)備包括數(shù)據(jù)頭盔和三維立體屏幕。所有的改進都旨在服務(wù)于設(shè)計工程師，減少他們在設(shè)計工作中的簡單重復勞動，幫助他們把頭腦中產(chǎn)生的設(shè)計形象迅速、準確、真實地在計算機反映出來，使其將注意力集中于富有創(chuàng)造性的設(shè)計活動中，從而提高設(shè)計的效率和質(zhì)量[1]。

AVEVA Marine軟件（簡稱AM）是將Tribon M3軟件和PDMS軟件融合為一個海事工業(yè)軟件。AM充分吸收了兩款軟件的優(yōu)點，軟件發(fā)布近10年都在不斷地融合和更新。AM具有解決復雜工程設(shè)計和管理的能力，可提高工程項目設(shè)計效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量、增強數(shù)據(jù)安全性、改進項目業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)的效率等特征。為了滿足客戶化需求，AM提供了強大的二次開發(fā)功能，用戶可以根據(jù)實際情況選擇適合自己的開發(fā)語言。

1 二次開發(fā)

AM提供了多種客戶化的開發(fā)工具，主要有PML和.NET兩種手段，除此之外還提供了 C++和 Fortran訪問數(shù)據(jù)庫的方法，這兩種方法只能讀取屬于 PDMS的屬性，對于船體部分只能讀取少部分屬性，因此本文主要使用PML和.NET進行二次開發(fā)。

PML是AVEVA提供的程序宏語言，可以通過記事本或者文本編輯器來編輯，AVEVA官網(wǎng)上提供了可視化編輯器AVEVA PML Studio，但目前還無法使用。PML語言相對簡單、容易上手，是一種接近面向?qū)ο蟮恼Z言，除了繼承以外，它提供了面向?qū)ο蟮拇蟛糠止δ?，它提供了?nèi)置的、系統(tǒng)自定義的和用戶定義的對象類型，其中對象都有自己的變量和自己的方法[2]。

AM引入了Microsoft .NET技術(shù)，.NET API提供了對AM的許多方面的訪問，包括圖形用戶界面、數(shù)據(jù)庫和幾何模型。AM提供了通用程序框架接口、數(shù)據(jù)庫接口、幾何模型接口、pdms共享接口、公用接口和圖形操作接口，有了這些接口就可以訪問AM的數(shù)據(jù)庫，并對其進行操作[3]。.NET開發(fā)對于二維圖紙操作更加便捷靈活，因此主要用于圖紙操作，對于早期版本Tribon的數(shù)據(jù)抽取也可以用.NET來實現(xiàn)[4]。

PML語言也可以對數(shù)據(jù)庫進行訪問，但主要是提供了與AM三維模型交互的方法，例如點選模型或者拾取模型點；.NET更側(cè)重于二維圖紙操作，沒有提供操作三維模型的接口，這就決定了不能用一種語言實現(xiàn)拾取三維模型，并抽取三維模型數(shù)據(jù)，.NET二次開發(fā)功能的引入使其可以與現(xiàn)有的基于PML的二次開發(fā)一起使用。通過使用PML.NET，可以實現(xiàn)PML的增強功能，允許PML程序調(diào)用.NET代碼，利用.NET編譯代碼和PML的優(yōu)勢進行定制。因此，需要三維交互時使用PML；涉及到一些復雜的算法或者是抽取船體數(shù)據(jù)時用.NET[5-10]。

2 艙室絕緣

為了保障船上人員的生命和財產(chǎn)安全，SOLAS公約已經(jīng)明確了各個防火等級的要求，艙室絕緣可以有效地阻止、控制火災(zāi)和火勢的蔓延，還可以起到隔音、隔振、防結(jié)露和保溫的作用。用于艙室的絕緣材料主要有巖棉和陶瓷棉，在隔熱、隔音區(qū)域選擇巖棉，在A-60等級處選用陶瓷棉。艙室鋼圍壁上的絕緣和水平方向的甲板敷料將艙室單獨分隔出來，火災(zāi)發(fā)生時在一定時間內(nèi)可以有效防止火勢的蔓延。

三維設(shè)計可以讓設(shè)計更直觀，方便不同專業(yè)之間協(xié)同工作。因為居住區(qū)艙室都有防火要求，都需要敷設(shè)絕緣，以往的設(shè)計由于工作量大，很少進行絕緣的三維建模，導致管路布置、設(shè)備安放和電纜拉放等工作沒有考慮絕緣占據(jù)的位置，現(xiàn)場安裝時發(fā)生閥門無法打開或者設(shè)備無法安裝等問題，從而引起了一系列的修改。如果在前期建模時將絕緣建模，一些干涉問題在建模階段提前發(fā)現(xiàn)，就會避免上述問題的發(fā)生，減少不必要的損失。所以在三維建模階段建立絕緣模型不僅能夠提高生產(chǎn)的準確性，也可以提高材料預估的準確性。

3 絕緣建立

艙室的絕緣模型主要包括平面絕緣、曲面絕緣和型材上的絕緣。以往的絕緣建模是通過PANEL建立的，在整個鋼圍壁上建立一整塊絕緣，沒有按照實際工程尺寸進行建模，因此無法統(tǒng)計材料用量。型材的絕緣需要先知道型材的尺寸，然后通過參數(shù)化建立型材的絕緣，由于一個板架上有許多型材，因此建模工作量大。絕緣自動建模是為了能夠快速建立模型，平面上的絕緣只要按照給定的尺寸就可以實現(xiàn)。型材的尺寸可以通過數(shù)據(jù)抽取得到，通過抽取到的數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)型材的自動建模。

自動建模的思路是通過順時針選取船體平面的四個點，由這四個點形成一個平面，將這四個點與平面法線方向形成 BOX。然后在BOX內(nèi)搜索型材，對于搜索到的型材通過Data Extraction接口抽取型材尺寸，判斷面板朝向，最終建立平面和型材的絕緣。創(chuàng)建絕緣流程如圖1所示。

在搜索型材時，會搜索到所有與BOX有交集的型材，只有型材的起點和終點都在BOX內(nèi)的才是目標對象，需對這些型材進行絕緣布置。對于型材而言，有POSS和POSE兩個屬性可以提取型材的開始點和結(jié)束點，但在實際工程中這兩個屬性為空，無法得到開始點和終點，因此采取模型抽取的方法得到型材的開始點和結(jié)束點。AM 船體模型數(shù)據(jù)的抽取依然延續(xù)了Tribon的模式，只有部分屬性數(shù)據(jù)與PDMS一致，因此還是通過船體數(shù)據(jù)抽取的方法 Data Extraction來抽取型材的位置。Data Extraction按照給定的語法規(guī)則來抽取數(shù)據(jù)，所要抽取的數(shù)據(jù)由模型對象類型、模型名字和模型屬性組合而成，用分隔符“.”來確定層級關(guān)系。型材的位置坐標用以下語法抽取數(shù)據(jù)：HULL.PANEL(s).STIFFENER(i).END(i).POI，其中PANEL是型材所在板架名，STIFFENER是型材的序號，END是型材的兩個端點。通過數(shù)據(jù)抽取的方法得到的是型材二維平面坐標，需要轉(zhuǎn)換成三維坐標后才能使用。在AM中每個部件都有CSGBOX的屬性，通過DbElement的GetDoubleArray方法得到CSGBOX的屬性值，該方法得到一個長度為 6的數(shù)組，前三位和后三位分別是BOX的對角點坐標，再將對角點坐標與之前抽取的二維坐標進行判斷可以計算出型材的三維坐標和型材面板的朝向，然后進行型材絕緣的創(chuàng)建。

圖1 創(chuàng)建絕緣流程

圖2所示是創(chuàng)建絕緣的界面，該界面用PML語言編寫，程序中定義了每塊平面絕緣和型材絕緣的尺寸，設(shè)計人員可以根據(jù)實際情況進行修改。型材絕緣有兩種形式，一種是 n字形，另一種是幾字形，根據(jù)需求選擇型材的絕緣形式。點擊選擇平面點圖標可以與三維模型交互，平面點選擇完成后點擊 OK按鈕就會按照指定的區(qū)域建立平面絕緣和型材絕緣，建模效果如圖3所示。

圖2 絕緣建模

圖3 建模效果

根據(jù)絕緣數(shù)量的統(tǒng)計向絕緣廠家進行訂貨，統(tǒng)計的準確性直接影響了整個船舶的造價。以往在CAD上進行統(tǒng)計的方法不夠直觀，預估量不夠準確，往往需要給出 30%的余量，這就造成了不必要的損失。通過三維建模后的絕緣模型能給出較為準確的數(shù)量，通過程序直接將絕緣安裝分類進行統(tǒng)計，包括數(shù)量和面積。圖4所示對已經(jīng)建立的絕緣模型進行數(shù)量統(tǒng)計，并求取面積。

4 結(jié)論

綜上所述，AM為客戶化開發(fā)提供了豐富的接口，使得用戶能夠根據(jù)自身需求開發(fā)所需功能。艙室絕緣布置的開發(fā)能夠幫助設(shè)計人員快速準確地建立絕緣模型，并為絕緣訂貨提供依據(jù)。目前的開發(fā)還有缺陷，沒有考慮門窗開孔位置絕緣的處理，后續(xù)會進一步完善使絕緣布置更加準確。

圖4 統(tǒng)計結(jié)果

[1] 欒豐一, 陳佳名, 潘秋艷.AM 軟件功能研究及實船設(shè)計應(yīng)用[C]//CAD/CAM學術(shù)交流會議.2011.

[2] 姚競爭.TRIBON模型的數(shù)據(jù)抽取及二次開發(fā)[D].哈爾濱： 哈爾濱工程大學, 2006.

[3] 肖貴英.TRIBON與CATIA船體模型交互技術(shù)研究[D].哈爾濱： 哈爾濱工程大學, 2009.

[4] 李慧蕾.TRIBON模型的數(shù)據(jù)提取方法及艦船規(guī)范測試應(yīng)用研究[D].江蘇鎮(zhèn)江： 江蘇科技大學,2012.

[5] 朱胤逵.基于 TRIBON多平臺數(shù)據(jù)交換技術(shù)研究[D].遼寧大連： 大連理工大學, 2015.

[6] 徐輝.TRIBON與 CATIA船體數(shù)據(jù)交換研究[D].哈爾濱： 哈爾濱工程大學, 2008.

[7] SON M J, KANG H, KIM T W.AVEVA Marine Scheme-based Modeling for Reuse of Ship Hull Block Model[J].CAD/CAM, 2014, 19(1).

[8] 韓韡.TRIBON與CATIA間船體模型數(shù)據(jù)交換技術(shù)研究[D].上海： 上海交通大學, 2013.

[9] 胡可一.數(shù)字化技術(shù)在造船業(yè)中的應(yīng)用[J].上海造船, 2011(1)： 31-36.

[10] 胡懷建, 林偉, 鐘克焱, 等.淺談型材二次開發(fā)自動套料研究和應(yīng)用[J].船舶標準化工程師, 2016,49(6)： 22-24.