常守明，汪敏

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基于FORAN的輪機二維原理圖應用研究

常守明，汪敏

（中國艦船研究設計中心，湖北 武漢 430064）

輪機專業(yè)管路放樣已在三維設計中全面開展，但管路二維原理圖依然在AutoCAD中設計。二維與三維之間無法直接關聯(lián)，造成數(shù)據(jù)不一致。為此，基于FORANV 70版本軟件，對該軟件輪機二維原理圖模塊二維符號的定義、管路原理圖設計以及通過二維原理圖驅動三維管路放樣等進行詳細的介紹，并結合實際應用情況對二維原理圖模塊進行分析，總結原理圖關聯(lián)設計的優(yōu)點及軟件本身存在的不足之處，為軟件的推廣應用及二次開發(fā)等提供有益幫助，為后續(xù)輪機專業(yè)三維設計奠定基礎。

FORAN；輪機；二維原理圖

三維設計作為提高船舶設計制造效率和質量的有效手段，正越來越廣泛地應用于船舶設計制造過程中，應用深度也逐漸加大，除完成船體結構、設備綜合布置外，已在三維設計中全面開展管路放樣。西班牙SENER集團開發(fā)的FORAN系統(tǒng)是專門用于船舶與海洋工程設計制造的三維軟件系統(tǒng)，涵蓋總體、船體、舾裝、電氣、艙室布置等各專業(yè)的三維設計功能，可用于船舶的概念設計、初步設計、詳細設計、生產設計等各個環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)在全球應用廣泛，自2005年進入中國市場后，也得到了成功應用。

輪機專業(yè)三維設計是船舶三維設計的重要組成部分，其中管路系統(tǒng)約占全船重量的三分之一，在有限空間內進行管路放樣是重點及難點。目前輪機專業(yè)管路二維原理圖在AutoCAD中設計完成，以此為依據(jù)開展FORAN三維管路放樣工作，兩者不在一個平臺中，數(shù)據(jù)無法關聯(lián)，一致性很難保障。FORAN軟件自V70版本推出FSYSD原理圖設計模塊，基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，有效保證了數(shù)據(jù)的一致性。

本文結合工程實際應用，基于FORAN軟件，對二維符號定義、管路原理圖設計、二維原理圖驅動三維放樣、二維三維一致性檢查等方面進行研究。

1 定義二維符號

二維符號表示同一類的設備、閥附件，與設備、閥附件的class關聯(lián)，F(xiàn)ORAN提供兩種定義二維符號的方法：利用FORAN提供的繪圖工具手繪（提供類似AutoCAD中畫點、線、圓、圓弧等多種手繪工具）和從其他軟件導入（支持dxf、e2、.d格式文件）。

在定義二維符號之前，首先新建符號庫，建庫時應選擇正確的分類，在進行二維符號與設備、閥附件的class關聯(lián)時會根據(jù)類型選擇相應的二維符號庫，庫的分類類型如表1所示。

表1 二維符號類型表

FORAN中還可添加連接點屬性信息，包括中文描述（如正車調距壓力油口 DN65）、流體介質流向（進口/出口），定義進出口后會以顏色區(qū)別連接點類型，“進口”連接點為綠色、“出口”連接點為紅色。在定義連接點屬性信息后，在設備或閥件間布線時，系統(tǒng)會做屬性判斷，如進口與進口直接無法直接連線。

閥附件的二維符號必須定義連接點，否則二維符號插入到管線后，無法將管線自動斷開。如果是直通型的閥件，兩個連接點位置需在同一條直線上。

2 管系原理圖設計

2.1 設備布置

如果設備已經創(chuàng)建element，可直接進行布置，若無可在原理圖模塊根據(jù)class創(chuàng)建element。在“Equipment”界面中，選擇Element結構樹中的某一設備，采用“Insert element”或將用鼠標直接將要布置的設備拖到原理圖中。

2.2 管路設計

在進行管路設計之前，應先建好管子庫及管路材料規(guī)格表等基礎庫。在“Fitting and lines”界面中，選擇設計類型A-PIPE，選擇管路材料規(guī)格表，定義管路的各項參數(shù)，如通徑、流體介質類型、絕緣、壓力等級等。在所選材料規(guī)格表下管路列表中選擇所需的管路（外徑×壁厚），執(zhí)行“Routing pipes”，在原理圖界面中指定所布管路的起點、終點，完成管路的布線。

2.3 添加管附件

在“Fitting and lines”界面中選擇設計類型B-VALV、材料規(guī)格表，定義管附件參數(shù)，如通徑、應用等級等。在材料規(guī)格表下管附件列表中根據(jù)管件類型選擇執(zhí)行“Insert fitting”或將管附件直接拖到原理圖界面中，當附件和管線匹配時可直接插入，如果附件和管線不匹配，系統(tǒng)出現(xiàn)警示圖標提示無法執(zhí)行添加操作。

2.4 管線流體流向及顏色管理

選擇管線，執(zhí)行“Add flow node”，如果管線起點和終點對應的連接點已標記進出口屬性信息，則進出口之間管線自動生成流向箭頭。如果沒定義連接點的方向信息，只能拖動鼠標手動添加流向方向箭頭。

在定義流體介質基礎表中，定義流體介質在原理圖模塊中的顯示顏色。管線設計時根據(jù)流體介質類型，自動顯示管線的顏色。

3 原理圖驅動三維放樣

3.1 交互放樣

在Fpipe管路三維放樣工作模式下，調出對應原理圖，原理圖界面作為單獨的頁面顯示，不需查看時可隱藏。管路放樣時首先定義管路多義線（管路中心線，代表管路走向），沿多義線生成管路，在界面中選擇“Line form PI”。選擇原理圖中的管線，相應的參數(shù)會自動顯示在管路定義窗口中，同時在管線列表中會高亮顯示，根據(jù)管線上的參數(shù)會自動生成管路模型。

交互式放樣體現(xiàn)在三維放樣時，點擊二維原理圖中的設備或管路，三維中該模型會高亮顯示；同樣，點擊三維模型，原理圖中對應的管路或設備會高亮顯示，如圖1所示。

圖1 交互放樣

3.2 完整性檢查

完整性檢查提供兩種檢查方式，并列出檢查結果。

（1）從原理圖檢查三維模型。在3D列，如果項打勾說明有三維模型，點擊相應的行，對應的模型會高亮顯示。

（2）從三維放樣的模型中檢查原理圖。根據(jù)名稱id列出所有三維模型。在PID列，如果該項打勾說明原理圖中存在，該模型是通過原理圖關聯(lián)生成。

4 應用分析

二維原理圖模塊具有以下優(yōu)點：

（1）實現(xiàn)二維與三維之間的關聯(lián)，有效保證了數(shù)據(jù)的一致性，具有雙向完整性檢查功能，方便一致性檢查。

（2）三維放樣時自動繼承二維原理圖中的屬性信息，不需要再進行屬性定義操作，減少工作量。

（3）二維原理圖中可自定義標注樣式、明細表，進行智能化信息標注，自動生成所需各種報表，減少標注及統(tǒng)計工作量。

（4）交互式放樣，點擊原理圖中設備、管路及附件，三維中高亮顯示；點擊三維中模型，原理圖中對應的符號會高亮顯示，便于查找及核對。

二維原理圖模塊也存在以下不足：

（1）二維與三維關聯(lián)后，不方便后期修改。關聯(lián)之后，三維及二維原理圖中管路屬性為灰色，無法直接修改，需要先斷開關聯(lián)關系，在二維中修改后，重新進行關聯(lián)，操作過程繁瑣。

（2）同一個系統(tǒng)不允許多個用戶同時操作，繪制原理圖或進行三維放樣時，首先需要鎖定該系統(tǒng)，系統(tǒng)被鎖定后其他用戶不能進入該系統(tǒng)操作。

（3）原理圖中管路屬性檢查功能有待加強，如果管子庫中未定義該管路參數(shù)，應不允許生成管線。目前，原理圖中管路設計時定義的參數(shù)如Application class等與管子庫中的不一致，系統(tǒng)允許完成管路布線，但在三維放樣時根據(jù)無法生成管路模型。

（4）當二維原理圖比較復雜時，交互放樣中調取二維原理圖的速度比較慢。

5 結語

船舶三維設計是信息技術發(fā)展的必然趨勢，從原理圖設計開始就使用三維設計軟件，進行自動標注、自動生成所需報表等，提高工作效率和設計質量，并有效保障數(shù)據(jù)一致性及減輕后續(xù)三維放樣的工作量。本文基于FORAN軟件，針對二維原理圖模塊的應用及交互式放樣進行了詳細的介紹，并結合實際應用分析了存在的優(yōu)缺點，為管路全三維綜合設計提供了有力支撐。

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Research on Application of 2D Engineer Schematic Diagram Based on FORAN Software

CHANG Shouming，WANG Min

( China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064 , China )

Pipeline lofting has been carried out roundly, but the 2D schematic diagram is still designed with autoCAD. The product data is not conformance without in relation between 2D diagram and 3D model. Based on FORAN V70 software, this paper describes definition of sign in schematic diagram, the design progress of 2D schematic diagram of pipeline, pipeline lofting making use of 2D schematic diagram in FORAN. With practical, this paper analyses the module of Fsysd in FORAN and summarizes the advantage of interaction design with diagram. The results show that it's valuable for applying to developing the piping digital design system.

FORAN；engineer；2D schematic diagram

U662.2

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.11.005

1006－0316 (2018) 11－0020－04

2018－01－10

常守明（1985－），男，河南淮陽人，工程碩士，工程師，主要研究方向為船舶數(shù)字化設計。