功能圖制圖自動化軟件開發(fā)與應用

【摘 要】本文介紹的功能圖制圖自動化軟件改進了國內(nèi)核電設計院傳統(tǒng)的基于AUTOCAD進行功能圖設計的方式，在VISIO軟件的基礎上開發(fā)具有標準化功能圖塊的繪圖工具，通過集成數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的管理和統(tǒng)計功能，并預留了與仿真軟件的接口，可以直接對功能圖進行建模仿真。對提高工程設計的質(zhì)量和效率，實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)的規(guī)范管理具有重要意義。

【關鍵詞】基礎圖庫 報表 制圖軟件 功能圖 功能圖塊

本文介紹的功能圖制圖自動化軟件改進了國內(nèi)核電設計院傳統(tǒng)的基于AUTOCAD進行功能圖設計的方式，在VISIO軟件的基礎上開發(fā)具有標準化功能圖塊的繪圖工具，通過集成數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的管理和統(tǒng)計功能，并預留了與仿真軟件的接口，可以直接對功能圖進行建模仿真。該軟件實現(xiàn)了ACP1000三代壓水堆核電機組功能圖制圖和系統(tǒng)手冊設計的標準化、自動化和可驗證性。對提高工程設計的質(zhì)量和效率，實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)的規(guī)范管理具有重要意義，可以在其他核工程設計中推廣。

一、軟件開發(fā)背景

目前，國內(nèi)各核電設計單位儀控專業(yè)已經(jīng)普遍采用計算機化的繪圖工具和辦公軟件進行工程技術文件設計，但工程設計過程本身并未實現(xiàn)智能化。大量工程圖紙和文件還需設計人員在計算機上手工編寫和繪制，大量的設計文件接口需要人工核對，欠缺對大量設計數(shù)據(jù)的綜合分析和使用的高效手段。因此，從儀控專業(yè)設計與管理的特點和實際設計需求出發(fā)，綜合利用目前日益成熟，并且在其他領域有廣泛應用的應用軟件技術，數(shù)據(jù)庫技術，網(wǎng)絡技術，形成為核電設計定制的專業(yè)化的計算機自動化設計軟件，對提升儀控專業(yè)設計和設計管理的自動化水平，提高設計質(zhì)量和效率，有非常積極的意義。

為了適應核電工程項目中儀控設計的需要，并做到提高設計的效率，保障設計質(zhì)量、增強圖紙標準化程度并利于提高仿真驗證的準確性及工作效率，我們在ACP1000項目上根據(jù)儀控專業(yè)自身設計和設計管理的特點和實際需求，量身定制了基于VISIO的專門功能圖制圖自動化軟件，以提升儀控專業(yè)的一個關鍵設計環(huán)節(jié)—功能圖設計的自動化水平，并實現(xiàn)對功能圖設計數(shù)據(jù)的規(guī)范管理和高效利用。

二、 軟件開發(fā)需求

ACP1000功能圖制圖自動化軟件是以VISIO軟件、數(shù)據(jù)庫以及其他OFFICE軟件為基礎，開發(fā)定制的一套制圖自動化工具和數(shù)據(jù)管理軟件。制圖自動化軟件通過開發(fā)相應的功能模塊來完成并出版核電站儀控設計的各種圖紙、清單、系統(tǒng)手冊、報表統(tǒng)計等。軟件開發(fā)的主要內(nèi)容為建立儀控相關的各種功能模塊的基礎圖庫、功能圖設計數(shù)據(jù)庫和適用的工程報表軟件，提供規(guī)范的系統(tǒng)管理、圖庫管理、數(shù)據(jù)管理和文件管理，提供基于VISIO功能圖設計的各種制圖輔助功能等。在實際工程項目的設計工作中，利用軟件平臺結(jié)合基礎圖庫即能生成項目專有圖紙，并包含項目專有數(shù)據(jù)信息。利用軟件平臺和項目圖庫及工程報表軟件能生成項目設計的各項設計輸出。

針對設計要求和特點，創(chuàng)建基于VISIO的基礎圖庫，提供友好、便捷的操作界面，實現(xiàn)基于VISIO功能圖制圖的輔助功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息向圖紙的錄入，以及圖紙內(nèi)數(shù)據(jù)信息向數(shù)據(jù)庫導入和各類工程報表的自動導出功能，并提供出版文件版本的規(guī)范控制。軟件為用戶預留友好、便捷的軟件維護接口和與仿真軟件的數(shù)據(jù)交互接口，使用戶能夠在軟件交付后可對基礎圖庫，數(shù)據(jù)庫，報表，文件結(jié)構(gòu)按照工程項目的要求進行修改。

三、軟件開發(fā)

（一）總體技術方案

本軟件基于.NET平臺開發(fā)，采用C/S結(jié)構(gòu)，通過COM技術實現(xiàn)圖紙查錯和參數(shù)數(shù)據(jù)抽取等功能，使用oracle10g（標準版）數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)圖紙數(shù)據(jù)的集中存儲和共享管理，提供貼近visio制圖的操作方式實現(xiàn)在制圖過程中的便捷操作功能。

（二）圖庫管理

管理員可以在軟件供貨商提供的基礎圖庫的基礎上，創(chuàng)建新的帶有屬性的圖塊，或編輯已有圖塊，包括圖塊的外觀，屬性。對圖塊屬性的編輯功能包括：

1.圖塊屬性參數(shù)的增加、刪除、修改，在數(shù)據(jù)庫中維護這些屬性參數(shù)的存儲、關聯(lián)功能的自動實現(xiàn)；

2.設置圖塊屬性的約束性限制條件。

圖塊的更新將導致圖庫版本的升級，但并不覆蓋已有版本。圖庫的版本由管理員統(tǒng)一管理，在對基礎圖庫進行維護時，可以選擇不同的版本進行操作。

（1） 模具管理

模具管理包括模具制作、模具上傳、模具更新等功能。

軟件通過提供的模具及屬性信息（包括類型、長度、格式等）來制作新模具，要求按照主控形狀的類別按制作不同的類別的模具，模具主控形狀支持擴展屬性，可對同一個圖塊按不同擴展屬性分別填寫和標識。

管理員將制作好的模具上傳至服務器，軟件自動提示客戶端升級更新本地模具。

（2）模具下載

工程師需要將模具下載到本地使用。本地模具更新后，可同步更新已制作完成的圖紙，使原有圖紙中主控形狀（圖塊形狀，屬性）與更新后模具保持一致，無需手動替換圖紙中的舊版本模具。

在基礎圖庫首次投入使用時，可以在客戶端對原有用戶圖庫進行一對一的更新，進而可以對選中的已有圖紙（批量）進行圖面上圖塊的更新。更新后的圖塊在圖面上的位置，尺寸也應與原有圖塊保持一致，原有的引腳接線能夠與更新后的圖塊自動鏈接，不需要重新接線。保證基礎圖庫能夠自動更新到用戶原有圖紙，不會引起用戶原有圖紙的圖面混亂和重畫。

當數(shù)據(jù)庫內(nèi)的基礎圖庫升版時，應自動向客戶端提示圖塊變化信息?？蛻舳丝蓪ψ兓膱D塊進行下載和更新，下載和更新操作過程中應對需要替換的圖塊進行提示和二次確認。進而，可以對選中的已有圖紙（批量）進行圖面上圖塊的更新，對更新圖塊和現(xiàn)有圖形圖塊中相同屬性的參數(shù)內(nèi)容，會自動賦值到更新后的圖塊。

（3）屬性管理

模具主控形狀屬性增加、修改可通過本系統(tǒng)屬性管理功能完成，屬性管理功能提供屬性參數(shù)表的維護。

3.圖紙管理

圖紙管理包括組織結(jié)構(gòu)管理、圖紙上傳、圖紙下載、圖紙版本管理、IED統(tǒng)計等功能，用以統(tǒng)一管理涉及的圖紙文件，輔以權(quán)限和版本管理，確保圖紙的安全訪問和版本一致性。

（1）工程管理

管理工程結(jié)構(gòu)關系，定義圖紙所在的工程、系統(tǒng)、類型信息等，結(jié)構(gòu)層次可以由用戶自定義，支持從Excel導入。

（2）IED統(tǒng)計

用于統(tǒng)計清冊文件提交情況，顯示信息包括工程名稱、系統(tǒng)、文件編號、文件名稱、是否已提交、提交人、提交時間等。

（3）圖紙發(fā)布管理

圖紙發(fā)布管理用于將VISIO圖紙按帶屬性、數(shù)據(jù)和不帶屬性、數(shù)據(jù)兩種方式輸出出來。圖紙的發(fā)布可按工藝系統(tǒng)批量進行，也可單個圖紙獨立進行。

（4） 圖紙打印管理

提供VISIO圖紙的批量打印功能，此項功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中VISIO圖紙批量輸出打印，本地VISIO圖紙的批量打印在VISIO輔助制圖功能中實現(xiàn)。

4.圖紙查錯

圖紙查錯包括命名檢查、呼應檢查、斷點檢查、完整性檢查等功能。以檢查在制圖過程中的人為錯誤，提高工作效率和質(zhì)量。

5.報表管理

報表管理包括從圖紙生成報表、從數(shù)據(jù)庫生成報表、數(shù)據(jù)庫報表查詢等功能，用于實現(xiàn)各類工程報表輸出打印，可以從選定的圖紙中抽取數(shù)據(jù)生成報表，也可以通過查詢數(shù)據(jù)庫生成指定格式的報表。定制報表輸出通過版本管理功能實現(xiàn)版本控制，并可實現(xiàn)校審版本和發(fā)布版本兩種形式出版的輸出控制。

6.數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理包括圖紙數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)查詢管理、數(shù)據(jù)維護、從數(shù)據(jù)庫反向填充圖紙等功能。

（1）圖紙數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)庫

圖紙數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)庫功能用于單個或批量地把圖紙的屬性參數(shù)及圖紙中圖塊的屬性信息采集到數(shù)據(jù)庫中，進行結(jié)構(gòu)化存儲。系統(tǒng)對導入的數(shù)據(jù)進行標識，記錄導入時間、操作者等信息。同時，對已導入數(shù)據(jù)進行更新導入時，保留上次導入版本數(shù)據(jù)作為歷史版本數(shù)據(jù)進行管理。

操作者進行圖紙數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)庫操作時，系統(tǒng)對圖紙使用模具的版本進行檢查，若模具版本與服務器不一致，系統(tǒng)將阻止該圖紙數(shù)據(jù)的讀入。

（2）數(shù)據(jù)查詢管理

數(shù)據(jù)查詢管理功能用于通過表格方式查詢查看導入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，方便檢查核對。提供關鍵詞查找、類別篩選等基本查詢手段，查詢結(jié)果列出導入數(shù)據(jù)時間、操作者等信息。

（3）數(shù)據(jù)維護

數(shù)據(jù)維護功能提供Excel數(shù)據(jù)導入功能——將Excel文件（指定模板采集到數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫，用以輸出報表或回填圖紙，提高報表制作和制圖效率。

（4）從數(shù)據(jù)庫反向填充圖紙

從數(shù)據(jù)庫反填圖紙功能用于利用共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)更新圖紙中相應圖塊的屬性值。同時，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)輸出到Excel中，操作者亦可使用這些輸出的Excel文件數(shù)據(jù)更新圖紙中圖塊的屬性參數(shù)值。

四、結(jié)論

ACP1000核電站功能圖制圖自動化軟件開發(fā)與應用的意義在于：

第一，推動工程設計的標準化；

第二，有利于質(zhì)量控制計劃的執(zhí)行；

第三，有利于設計經(jīng)驗和成果的積累；

第四，降低勞動強度，提高綜合效益；

第五，減少接口環(huán)節(jié)和人為出錯的機會。

ACP1000功能圖制圖自動化軟件綜合利用了多種軟件，數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡技術，其設計特點符合核電行業(yè)儀控專業(yè)的設計和設計管理的特點和要求，對提升儀控工程設計的質(zhì)量和效率將發(fā)揮重要作用。