探究船舶電氣智能設(shè)計數(shù)字化信息模型

翟鳴暉，吳小燕

（上海斯達(dá)瑞船舶海洋工程服務(wù)有限公司，江蘇　南通　226000）

探究船舶電氣智能設(shè)計數(shù)字化信息模型

翟鳴暉，吳小燕

（上海斯達(dá)瑞船舶海洋工程服務(wù)有限公司，江蘇南通226000）

【摘要】隨著電子信息產(chǎn)品的普及，以計算機來對相關(guān)設(shè)計進(jìn)行輔助已經(jīng)漸漸形成規(guī)模，盡管目前各行業(yè)在以計算機進(jìn)行設(shè)計的系統(tǒng)建立上還存在一定的漏缺，但整體效果確實良好的。以計算機輔助設(shè)計能夠為企業(yè)建立起豐富的數(shù)據(jù)庫資源，并且能夠以專業(yè)化的設(shè)計理念再結(jié)合設(shè)計者的想法來形成創(chuàng)新設(shè)計，能夠有效提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和創(chuàng)新能力。本文將就此簡單對船舶電氣智能設(shè)計數(shù)字化信息模型進(jìn)行簡要地探討。

【關(guān)鍵詞】船舶電氣；智能設(shè)計；數(shù)字化信息模型

以計算機輔助船舶設(shè)計在經(jīng)歷了一段時間的發(fā)展完善之后開始由二維設(shè)計轉(zhuǎn)變成了三維設(shè)計，盡管許多船舶制造公司都建立起了相應(yīng)的計算機輔助設(shè)計體系和制造軟件平臺（CAD/CAM），并在個別版塊已經(jīng)初步實現(xiàn)了智能化設(shè)計，但制造軟件平臺在現(xiàn)目前仍然未能形成跨階段的集成化設(shè)計環(huán)境，在船舶設(shè)計的產(chǎn)品模型上未能實現(xiàn)完整統(tǒng)一，制造軟件平臺不能提供完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，船舶設(shè)計的專業(yè)化還有待完善，這就給船舶企業(yè)設(shè)計帶來了較大的影響，影響著設(shè)計的創(chuàng)新以及質(zhì)量[1]。

1　業(yè)務(wù)流程設(shè)計

業(yè)務(wù)流程的設(shè)計能夠在很大程度上縮短設(shè)計的周期、提高設(shè)計的質(zhì)量、給設(shè)計帶來更多的靈感與創(chuàng)新，在對船舶電氣智能設(shè)計數(shù)字化信息模型建立時，為了便于系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地在數(shù)據(jù)庫中找到合適的資源進(jìn)行匹配和實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳遞，業(yè)務(wù)流程設(shè)計就應(yīng)該中和了以下兩個方面。

1.1任務(wù)：以在設(shè)計過程中的某一特定階段生成新的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)完善信息模型和優(yōu)化設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的過程，這個新的成果要基于之前完成的任務(wù)所存儲的信息模型，是設(shè)計信息的集合[2]。

1.2資源：信息數(shù)據(jù)庫的海量貯備，能夠匹配船舶設(shè)計的專業(yè)需求和任務(wù)需求，以及設(shè)計規(guī)范對于任務(wù)中相關(guān)參數(shù)的限制，這些利用資源包括專家咨詢、設(shè)備信息、相關(guān)設(shè)計資料、母型船資料等等。

船舶船機一體化的設(shè)計運用三維作圖和建模來實現(xiàn)的功能是十分龐大的，以TRIBON系統(tǒng)推薦的設(shè)計業(yè)務(wù)流程來講，其對于船舶電氣設(shè)計上存在的一些問題提供了一套完善的解決方案，即實現(xiàn)了各個設(shè)計環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)的高度共享，這就在一定程度上擴(kuò)大了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的信息資源數(shù)據(jù)，有利于每個環(huán)節(jié)在數(shù)據(jù)庫中匹配到適合的信息，也方便了下一個環(huán)節(jié)來充分使用上個環(huán)節(jié)的信息數(shù)據(jù)，具有經(jīng)驗延伸的作用[3]。在TRIBON系統(tǒng)設(shè)計中，要真正將系統(tǒng)的有效性發(fā)揮到實處，系統(tǒng)就應(yīng)該進(jìn)行自動布線，其需要滿足的要求有以下幾點：

1）以完整的Cable Way電纜通道網(wǎng)絡(luò)圖來作為設(shè)繪的基礎(chǔ)。在系統(tǒng)設(shè)計中，Cable Way這個網(wǎng)絡(luò)圖是要實現(xiàn)電纜在其身上敷設(shè)的，純粹的設(shè)繪圖線并不難，但要實現(xiàn)通道間的連接，就要在通道間設(shè)計連接點，以方便電纜敷設(shè)的通路[4]。單組的電纜敷設(shè)相對簡單，但當(dāng)這個數(shù)量擴(kuò)大到一千倍以后，設(shè)繪上千條Cable Way通道就顯得很有難度了，因此要實現(xiàn)系統(tǒng)的自動布線，就必須設(shè)繪出完整的Cable Way電纜通道網(wǎng)絡(luò)圖。

2）連接點的設(shè)計。連接點作為電纜敷設(shè)的通路輻射點，在其設(shè)計上的要求是較高的，要求每個Cable Way電纜通道分支上都要有連接點，以方便通路連接。

3）保障每個最短通道的走向，并保證每個通道的暢通無阻。

4）電纜連接的設(shè)備應(yīng)當(dāng)布置在安裝區(qū)域內(nèi)，電纜連接的貫通應(yīng)當(dāng)布置在電纜通道之上。

2　信息數(shù)據(jù)建模

在進(jìn)行電氣設(shè)備及電氣舾裝件的建模和布置時要根據(jù)所設(shè)計船只在同類型船舶中噸位的大小來充分考慮到空間上的限制，采用三維空間建模和可視化布置，能夠方便有效地對船舶設(shè)計模型的尺寸以及位置進(jìn)行調(diào)整，以此大大節(jié)省了設(shè)計的時間，提高了涉及人員的工作效率，并且在設(shè)計中能夠通過信息數(shù)據(jù)庫的建立與匹配獲得同類型其它噸位船舶的生產(chǎn)設(shè)計經(jīng)驗。

2.1信息模型

2.1.1信息集成

船舶工作流程的設(shè)計理論要求信息模型的建立需要對流程、任務(wù)和數(shù)據(jù)控制相關(guān)信息進(jìn)行集成設(shè)計，因此首先要建立一個能夠在一個任務(wù)結(jié)束后來實現(xiàn)控制程序并且能發(fā)送設(shè)計數(shù)據(jù)給相關(guān)任務(wù)的管理信息模型，并能夠?qū)崿F(xiàn)對能否滿足啟動條件的判斷。

2.1.2設(shè)備信息的集成

由于各階段的設(shè)計模型在整個船舶電氣設(shè)計中來看是不完全相同的，這些設(shè)備信息包括了對系統(tǒng)的分化和描述、設(shè)備屬性等內(nèi)容，因此在設(shè)備信息模型設(shè)計中可以按照國內(nèi)設(shè)計的經(jīng)驗來進(jìn)行系統(tǒng)的分化和描述，即將模型設(shè)計分為：初步設(shè)計模型、詳細(xì)設(shè)計模型、生產(chǎn)設(shè)計模型、運營維護(hù)模型、退役拆解模型等，并且在這些模型之上在每個設(shè)計環(huán)節(jié)中適當(dāng)設(shè)置若干個緩存模型來實現(xiàn)設(shè)計的循環(huán)和回溯。

2.1.3信息數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

針對于將信息集成與設(shè)備信息集成理論在實踐中的運用經(jīng)驗，設(shè)計人員會發(fā)現(xiàn)有些數(shù)據(jù)過于冗余的問題，設(shè)計操作顯得十分不方便，因此在數(shù)據(jù)庫的建立上就要做到有效的確保，以通過數(shù)據(jù)庫優(yōu)化和調(diào)整軟件來提高設(shè)計的效率（基于公式的基礎(chǔ)上），根據(jù)現(xiàn)目前電氣智能設(shè)計數(shù)字化信息模型的構(gòu)建與研究，可以對技術(shù)設(shè)計的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些改進(jìn)[5]。

1）按船舶設(shè)計型號進(jìn)行分類。數(shù)據(jù)庫構(gòu)建時按照船舶設(shè)計的型號進(jìn)行分類，以此構(gòu)建出一個包含了出廠數(shù)據(jù)部件表，并由此延伸出來建立的設(shè)備表，能夠有效實現(xiàn)開放性船舶設(shè)備數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)實意義。

2）以構(gòu)建部件表和設(shè)備表的理論與方法來對電纜進(jìn)行分類，要把電纜的規(guī)格、型號、類型等從電纜表中分離開來，分別構(gòu)建獨立的表。

3）增加符號表并歸類。這是為了進(jìn)一步簡化人機設(shè)計的人控制界面，使得設(shè)計軟件界面更為人性化、簡潔、方便使用，因此將相似形狀的部件符號進(jìn)行歸類，統(tǒng)一錄入數(shù)據(jù)庫新增的符號表之中。

4）設(shè)立一些其他文檔表來方便設(shè)計和管理，如《電氣說明書》、《施工工藝》等等。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李銘志、柳存根、蔣宏如、趙永生、馬寧，船舶電氣智能設(shè)計數(shù)字化信息模型研究[J]，中國造船，2011（01）.

[2]徐燕，船舶電氣系統(tǒng)組成及故障判斷處理研究分析[J]，科技信息，2011（02）.

[3]王剛，船舶電站系統(tǒng)建模與人機界面設(shè)計[J]，大連海事大學(xué)，2009.

[4]李東貴，船舶動力系統(tǒng)機艙舵機系統(tǒng)動態(tài)仿真研究[J]，哈爾濱工程大學(xué),2010.

[5]陳志磊，船舶應(yīng)急電力系統(tǒng)建模與仿真研究[J]，大連海事大學(xué)，2011.