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(jì)系統(tǒng)(AVEVA Marine，AM)是英國(guó)劍維公司(AVEVA)推出的三維設(shè)計(jì)軟件，主要用于船舶設(shè)計(jì)領(lǐng)域，是國(guó)內(nèi)船廠占有率較高的三維設(shè)計(jì)軟件之一。AM的特點(diǎn)是Design模塊元件信息與存儲(chǔ)于Paragon元件庫(kù)模塊的數(shù)據(jù)庫(kù)信息分別存儲(chǔ)，并可實(shí)時(shí)共享，保證軟件運(yùn)行和數(shù)據(jù)的安全性[1]。AM功能十分強(qiáng)大，不僅可實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)用戶(hù)協(xié)同設(shè)計(jì)，建立一個(gè)完整的數(shù)字化三維仿真模型，而且可利用其可編程宏語(yǔ)言(Programmable Macro Language，PML)接口和.NET接口進(jìn)行軟件二次開(kāi)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(duì)軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)很多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行研究。馬曉平等[3]和顧穎[4]針對(duì)艙室絕緣快速建模進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，取得良好成效。逯濤[5]基于AM開(kāi)發(fā)報(bào)表、余料管理系統(tǒng)和自動(dòng)化出圖等功能，較好地解決實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題。唐志廣等[6]基于AM開(kāi)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(kù)創(chuàng)建過(guò)程中，針對(duì)各類(lèi)復(fù)雜件建模的工作量較大，且容易出錯(cuò)、效率低下，因此采用C#對(duì)AM進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，尋求一種適用于快速生產(chǎn)元件庫(kù)的簡(jiǎn)易化創(chuàng)建工具，提高生產(chǎn)設(shè)計(jì)效率。

1 AM元件庫(kù)創(chuàng)建

AM元件庫(kù)創(chuàng)建十分繁瑣，對(duì)船舶各專(zhuān)業(yè)的元件庫(kù)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(guò)程如下：

(1)生成管理層次。創(chuàng)建包括Catalogue(項(xiàng)目庫(kù))、Section(元件類(lèi)型)、Category(元件分類(lèi))在內(nèi)的3個(gè)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(diǎn)集(或Pline集)。用于標(biāo)注元件中的重要點(diǎn)位和參考點(diǎn)(或參考線)。

(4)生成型集。用于約束元件形狀，創(chuàng)建簡(jiǎn)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(duì)其進(jìn)行描述。

(6)創(chuàng)建元件描述。可分別創(chuàng)建元件的TEXT(文本描述)、SDTE(細(xì)節(jié)描述)和SMTE(材料描述)。

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

(8)創(chuàng)建表庫(kù)?？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(shū))。

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

2 AM元件庫(kù)二次開(kāi)發(fā)

AM目前支持兩種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：AM提供的PML和.NET平臺(tái)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言C#。AM不僅為用戶(hù)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(kāi)發(fā)界面加載至AM窗口中，結(jié)合C#自身優(yōu)勢(shì)，可使.NET方法比PML方法具有更好的維護(hù)性和延展性[7]。推薦開(kāi)發(fā)者使用C#進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

2.1 船體元件庫(kù)開(kāi)發(fā)

船體元件庫(kù)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(diǎn)、簡(jiǎn)化模型和干涉空間等。船體元件庫(kù)開(kāi)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(diǎn)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(chǔ)于Pline集，元件模型輪廓、簡(jiǎn)化模型和干涉空間存儲(chǔ)于型集；創(chuàng)建SPWL(規(guī)格書(shū)庫(kù))，并將元件參數(shù)信息通過(guò)SetAttribute匹配鏈接至SPCO即可完成創(chuàng)建。

船體元件庫(kù)快速創(chuàng)建界面如圖1所示，其中，序號(hào)①～⑦為操作步驟。操作步驟如下：①點(diǎn)擊CE按鈕，選擇創(chuàng)建元件的儲(chǔ)存位置；②填寫(xiě)元件名稱(chēng)；③通過(guò)radioGroup控件選擇元件類(lèi)型，每種元件類(lèi)型對(duì)應(yīng)不同參數(shù)；④選擇創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)和元件種類(lèi)；⑤根據(jù)類(lèi)型選擇或填寫(xiě)具體的元件參數(shù)；⑥創(chuàng)建匹配元件的SPCO；⑦點(diǎn)擊創(chuàng)建按鈕。

圖1 船體元件庫(kù)快速創(chuàng)建界面

通過(guò)上述步驟完成船體元件庫(kù)創(chuàng)建。船體元件庫(kù)結(jié)構(gòu)樹(shù)如圖2所示。

圖2 船體元件庫(kù)結(jié)構(gòu)樹(shù)

2.2 輪機(jī)元件庫(kù)開(kāi)發(fā)

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

輪機(jī)元件庫(kù)開(kāi)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(diǎn)集、型集和數(shù)據(jù)集，元件參考點(diǎn)存儲(chǔ)于點(diǎn)集，元件模型輪廓、簡(jiǎn)化模型和干涉空間存儲(chǔ)于型集，各種參數(shù)信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)集；創(chuàng)建SDTE和SMTE；創(chuàng)建TABWLD(表庫(kù))和PRTWLD(零件庫(kù))；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(jī)元件庫(kù)快速創(chuàng)建界面如圖3所示，其中，序號(hào)①～⑦為操作步驟。操作步驟與船體元件庫(kù)快速創(chuàng)建相同。

圖3 輪機(jī)元件庫(kù)快速創(chuàng)建界面

通過(guò)上述步驟完成輪機(jī)元件庫(kù)創(chuàng)建。輪機(jī)元件庫(kù)結(jié)構(gòu)樹(shù)如圖4所示。

圖4 輪機(jī)元件庫(kù)結(jié)構(gòu)樹(shù)

2.3 電氣元件庫(kù)開(kāi)發(fā)

電氣元件庫(kù)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(diǎn)等。電氣元件庫(kù)開(kāi)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?jiǎng)?chuàng)建電纜芯數(shù)和標(biāo)稱(chēng)截面面積等，Purpose變量應(yīng)賦值CORE(電纜托架為T(mén)RAY，電纜節(jié)點(diǎn)為REPR)；采用CreatFirst創(chuàng)建點(diǎn)集、型集和數(shù)據(jù)集，元件參考點(diǎn)和電纜節(jié)點(diǎn)等存儲(chǔ)于點(diǎn)集，電纜托架和貫穿件等模型輪廓存儲(chǔ)于型集，各種參數(shù)信息存儲(chǔ)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(kù)快速創(chuàng)建界面如圖5所示，其中，序號(hào)①～⑦為操作步驟。操作步驟與船體元件庫(kù)快速創(chuàng)建相同。

圖5 電氣元件庫(kù)快速創(chuàng)建界面

通過(guò)上述步驟完成電氣元件庫(kù)創(chuàng)建。電氣元件庫(kù)結(jié)構(gòu)樹(shù)如圖6所示。

圖6 電氣元件庫(kù)結(jié)構(gòu)樹(shù)

2.4 批量創(chuàng)建

針對(duì)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(guò)識(shí)別各列關(guān)鍵參數(shù)和類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)批量快速創(chuàng)建元件庫(kù)的功能。元件庫(kù)批量創(chuàng)建界面如圖7所示。操作步驟如下：①點(diǎn)擊導(dǎo)入按鈕，選擇.xls文件；②點(diǎn)擊創(chuàng)建按鈕。

圖7 元件庫(kù)批量創(chuàng)建界面

3 元件庫(kù)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(kù)創(chuàng)建功能與元件庫(kù)快速創(chuàng)建工具對(duì)所有被定義的船舶元件進(jìn)行創(chuàng)建，并對(duì)建庫(kù)效率進(jìn)行對(duì)比。

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

表1 建庫(kù)效率對(duì)比

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

表2 批量建庫(kù)效率對(duì)比

4 結(jié) 語(yǔ)

元件庫(kù)快速創(chuàng)建工具基于C#在AM中的開(kāi)發(fā)程序，實(shí)現(xiàn)船舶元件庫(kù)快速創(chuàng)建，改變繁瑣復(fù)雜的傳統(tǒng)建庫(kù)模式。相對(duì)于AM元件庫(kù)創(chuàng)建功能，基于二次開(kāi)發(fā)的元件庫(kù)快速創(chuàng)建工具功能性更強(qiáng)，可大量降低設(shè)計(jì)人力和時(shí)間的投入，提高設(shè)計(jì)工作效率和精細(xì)化設(shè)計(jì)水平，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品制造周期，提升市場(chǎng)成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。