基于FORAN的輪機(jī)二維原理圖應(yīng)用研究

常守明，汪敏

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基于FORAN的輪機(jī)二維原理圖應(yīng)用研究

常守明，汪敏

（中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北 武漢 430064）

輪機(jī)專業(yè)管路放樣已在三維設(shè)計(jì)中全面開(kāi)展，但管路二維原理圖依然在AutoCAD中設(shè)計(jì)。二維與三維之間無(wú)法直接關(guān)聯(lián)，造成數(shù)據(jù)不一致。為此，基于FORANV 70版本軟件，對(duì)該軟件輪機(jī)二維原理圖模塊二維符號(hào)的定義、管路原理圖設(shè)計(jì)以及通過(guò)二維原理圖驅(qū)動(dòng)三維管路放樣等進(jìn)行詳細(xì)的介紹，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況對(duì)二維原理圖模塊進(jìn)行分析，總結(jié)原理圖關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)及軟件本身存在的不足之處，為軟件的推廣應(yīng)用及二次開(kāi)發(fā)等提供有益幫助，為后續(xù)輪機(jī)專業(yè)三維設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

FORAN；輪機(jī)；二維原理圖

三維設(shè)計(jì)作為提高船舶設(shè)計(jì)制造效率和質(zhì)量的有效手段，正越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，應(yīng)用深度也逐漸加大，除完成船體結(jié)構(gòu)、設(shè)備綜合布置外，已在三維設(shè)計(jì)中全面開(kāi)展管路放樣。西班牙SENER集團(tuán)開(kāi)發(fā)的FORAN系統(tǒng)是專門(mén)用于船舶與海洋工程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)功能，可用于船舶的概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)在全球應(yīng)用廣泛，自2005年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后，也得到了成功應(yīng)用。

輪機(jī)專業(yè)三維設(shè)計(jì)是船舶三維設(shè)計(jì)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(nèi)進(jìn)行管路放樣是重點(diǎn)及難點(diǎn)。目前輪機(jī)專業(yè)管路二維原理圖在AutoCAD中設(shè)計(jì)完成，以此為依據(jù)開(kāi)展FORAN三維管路放樣工作，兩者不在一個(gè)平臺(tái)中，數(shù)據(jù)無(wú)法關(guān)聯(lián)，一致性很難保障。FORAN軟件自V70版本推出FSYSD原理圖設(shè)計(jì)模塊，基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，有效保證了數(shù)據(jù)的一致性。

本文結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用，基于FORAN軟件，對(duì)二維符號(hào)定義、管路原理圖設(shè)計(jì)、二維原理圖驅(qū)動(dòng)三維放樣、二維三維一致性檢查等方面進(jìn)行研究。

1 定義二維符號(hào)

二維符號(hào)表示同一類的設(shè)備、閥附件，與設(shè)備、閥附件的class關(guān)聯(lián)，F(xiàn)ORAN提供兩種定義二維符號(hào)的方法：利用FORAN提供的繪圖工具手繪（提供類似AutoCAD中畫(huà)點(diǎn)、線、圓、圓弧等多種手繪工具）和從其他軟件導(dǎo)入（支持dxf、e2、.d格式文件）。

在定義二維符號(hào)之前，首先新建符號(hào)庫(kù)，建庫(kù)時(shí)應(yīng)選擇正確的分類，在進(jìn)行二維符號(hào)與設(shè)備、閥附件的class關(guān)聯(lián)時(shí)會(huì)根據(jù)類型選擇相應(yīng)的二維符號(hào)庫(kù)，庫(kù)的分類類型如表1所示。

表1 二維符號(hào)類型表

FORAN中還可添加連接點(diǎn)屬性信息，包括中文描述（如正車調(diào)距壓力油口 DN65）、流體介質(zhì)流向（進(jìn)口/出口），定義進(jìn)出口后會(huì)以顏色區(qū)別連接點(diǎn)類型，“進(jìn)口”連接點(diǎn)為綠色、“出口”連接點(diǎn)為紅色。在定義連接點(diǎn)屬性信息后，在設(shè)備或閥件間布線時(shí)，系統(tǒng)會(huì)做屬性判斷，如進(jìn)口與進(jìn)口直接無(wú)法直接連線。

閥附件的二維符號(hào)必須定義連接點(diǎn)，否則二維符號(hào)插入到管線后，無(wú)法將管線自動(dòng)斷開(kāi)。如果是直通型的閥件，兩個(gè)連接點(diǎn)位置需在同一條直線上。

2 管系原理圖設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備布置

如果設(shè)備已經(jīng)創(chuàng)建element，可直接進(jìn)行布置，若無(wú)可在原理圖模塊根據(jù)class創(chuàng)建element。在“Equipment”界面中，選擇Element結(jié)構(gòu)樹(shù)中的某一設(shè)備，采用“Insert element”或?qū)⒂檬髽?biāo)直接將要布置的設(shè)備拖到原理圖中。

2.2 管路設(shè)計(jì)

在進(jìn)行管路設(shè)計(jì)之前，應(yīng)先建好管子庫(kù)及管路材料規(guī)格表等基礎(chǔ)庫(kù)。在“Fitting and lines”界面中，選擇設(shè)計(jì)類型A-PIPE，選擇管路材料規(guī)格表，定義管路的各項(xiàng)參數(shù)，如通徑、流體介質(zhì)類型、絕緣、壓力等級(jí)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(diǎn)、終點(diǎn)，完成管路的布線。

2.3 添加管附件

在“Fitting and lines”界面中選擇設(shè)計(jì)類型B-VALV、材料規(guī)格表，定義管附件參數(shù)，如通徑、應(yīng)用等級(jí)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?qū)⒐芨郊苯油系皆韴D界面中，當(dāng)附件和管線匹配時(shí)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(biāo)提示無(wú)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(diǎn)和終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的連接點(diǎn)已標(biāo)記進(jìn)出口屬性信息，則進(jìn)出口之間管線自動(dòng)生成流向箭頭。如果沒(méi)定義連接點(diǎn)的方向信息，只能拖動(dòng)鼠標(biāo)手動(dòng)添加流向方向箭頭。

在定義流體介質(zhì)基礎(chǔ)表中，定義流體介質(zhì)在原理圖模塊中的顯示顏色。管線設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)流體介質(zhì)類型，自動(dòng)顯示管線的顏色。

3 原理圖驅(qū)動(dòng)三維放樣

3.1 交互放樣

在Fpipe管路三維放樣工作模式下，調(diào)出對(duì)應(yīng)原理圖，原理圖界面作為單獨(dú)的頁(yè)面顯示，不需查看時(shí)可隱藏。管路放樣時(shí)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(yīng)的參數(shù)會(huì)自動(dòng)顯示在管路定義窗口中，同時(shí)在管線列表中會(huì)高亮顯示，根據(jù)管線上的參數(shù)會(huì)自動(dòng)生成管路模型。

交互式放樣體現(xiàn)在三維放樣時(shí)，點(diǎn)擊二維原理圖中的設(shè)備或管路，三維中該模型會(huì)高亮顯示；同樣，點(diǎn)擊三維模型，原理圖中對(duì)應(yīng)的管路或設(shè)備會(huì)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(jié)果。

（1）從原理圖檢查三維模型。在3D列，如果項(xiàng)打勾說(shuō)明有三維模型，點(diǎn)擊相應(yīng)的行，對(duì)應(yīng)的模型會(huì)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(xiàng)打勾說(shuō)明原理圖中存在，該模型是通過(guò)原理圖關(guān)聯(lián)生成。

4 應(yīng)用分析

二維原理圖模塊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)二維與三維之間的關(guān)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(shí)自動(dòng)繼承二維原理圖中的屬性信息，不需要再進(jìn)行屬性定義操作，減少工作量。

（3）二維原理圖中可自定義標(biāo)注樣式、明細(xì)表，進(jìn)行智能化信息標(biāo)注，自動(dòng)生成所需各種報(bào)表，減少標(biāo)注及統(tǒng)計(jì)工作量。

（4）交互式放樣，點(diǎn)擊原理圖中設(shè)備、管路及附件，三維中高亮顯示；點(diǎn)擊三維中模型，原理圖中對(duì)應(yīng)的符號(hào)會(huì)高亮顯示，便于查找及核對(duì)。

二維原理圖模塊也存在以下不足：

（1）二維與三維關(guān)聯(lián)后，不方便后期修改。關(guān)聯(lián)之后，三維及二維原理圖中管路屬性為灰色，無(wú)法直接修改，需要先斷開(kāi)關(guān)聯(lián)關(guān)系，在二維中修改后，重新進(jìn)行關(guān)聯(lián)，操作過(guò)程繁瑣。

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

（3）原理圖中管路屬性檢查功能有待加強(qiáng)，如果管子庫(kù)中未定義該管路參數(shù)，應(yīng)不允許生成管線。目前，原理圖中管路設(shè)計(jì)時(shí)定義的參數(shù)如Application class等與管子庫(kù)中的不一致，系統(tǒng)允許完成管路布線，但在三維放樣時(shí)根據(jù)無(wú)法生成管路模型。

（4）當(dāng)二維原理圖比較復(fù)雜時(shí)，交互放樣中調(diào)取二維原理圖的速度比較慢。

5 結(jié)語(yǔ)

船舶三維設(shè)計(jì)是信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，從原理圖設(shè)計(jì)開(kāi)始就使用三維設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注、自動(dòng)生成所需報(bào)表等，提高工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)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(duì)二維原理圖模塊的應(yīng)用及交互式放樣進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用分析了存在的優(yōu)缺點(diǎn)，為管路全三維綜合設(shè)計(jì)提供了有力支撐。

[1]張凱，謝承福，涂躍紅，等. FORAN軟件在船舶總體設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)艦船研究，2009，4（4）：76-80.

[2]林銳，盧永進(jìn)，房玉吉，等. FORAN軟件在輪機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械，2011，38（8）：27-29.

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[4]林銳，何海林，盧永進(jìn)，等.基于FORAN的三維輪機(jī)設(shè)計(jì)建庫(kù)流程研究[J]. 機(jī)械，2015，42（10）：19-21.

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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(yáng)人，工程碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榇皵?shù)字化設(shè)計(jì)。