船電設(shè)計(jì)中的一體化設(shè)計(jì)解決方案

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

1 詳細(xì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)優(yōu)化

1.1 基于單元模塊化的圖紙繪制

現(xiàn)下前期的詳細(xì)設(shè)計(jì)主流還是基于AutoCAD的圖紙繪制，高質(zhì)量圖紙更多的是依賴塊的合理應(yīng)用和智能的自動化輔助設(shè)計(jì)。

一體化設(shè)計(jì)新解決方案中，詳細(xì)設(shè)計(jì)環(huán)境依靠內(nèi)部資源組建。所有圖元信息皆為單元模塊，只需調(diào)用關(guān)聯(lián)模塊，建立模塊連接即可完成詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙的重構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)化的CAD圖紙,可建立比對規(guī)則，直接解析后，即可自動重塑完成AVEVA圖紙繪制。

鑒于當(dāng)前外來圖紙的標(biāo)準(zhǔn)不一，內(nèi)部轉(zhuǎn)化后，更多的只是保留圖面信息，可提取的邏輯關(guān)聯(lián)十分有限，所以CAD信息轉(zhuǎn)化到AVEVA更多的是利用復(fù)刻方式。但豐富的塊資源和高效的模塊新增，使得圖紙重構(gòu)依舊十分高效和簡捷。

1.2 多圖紙的接口鏈接

傳統(tǒng)多個系統(tǒng)圖的繪制過程中，功能塊常常采用主系統(tǒng)中電氣連接采用實(shí)線，輔系統(tǒng)中采用虛線的方式，在避免重復(fù)電氣連接的情況下保障子系統(tǒng)的可讀性。但各系統(tǒng)獨(dú)立繪制完成，后續(xù)批量修改的過程中，同一對象的修改需要涉及多處，繁復(fù)低效、可靠性低。

一體化設(shè)計(jì)新解決方案中，見圖1，對象就是數(shù)據(jù)的集合，在完成主系統(tǒng)的繪制后，輔系統(tǒng)的只需調(diào)用需求的來至于主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊，并控制虛線顯示即可。鏈接數(shù)據(jù)塊和更新控制的使用保障了數(shù)據(jù)的一致性(數(shù)據(jù)來源只有一個本體)，數(shù)據(jù)修改一次完成，準(zhǔn)確、高效。同理，布置圖與系統(tǒng)圖中設(shè)備的一一對應(yīng)關(guān)系，編制合理的比對規(guī)則，也能良好解決二者修改的同步性。

圖1 系統(tǒng)到三維模型的組建和核對

1.3 接線圖的自動繪制

基于一體化設(shè)計(jì)強(qiáng)大的屬性管理，系統(tǒng)圖繪制結(jié)束后，根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成，組建兩端設(shè)備端子的數(shù)據(jù)接口連接關(guān)系后(定義兩端設(shè)備端子，將尾設(shè)備端子鏈接至首設(shè)備端子，可通過拖拽賦值，將一個端口放入另一個端口)，即可通過自動定義并分配芯線端口，進(jìn)一步細(xì)化電氣連接拓?fù)潢P(guān)系[2]。最終篩選調(diào)用關(guān)聯(lián)模塊端子，即可完成接線圖的自動繪制工作。極大的簡化了工作內(nèi)容，核對信息僅限于兩端設(shè)備接口的對應(yīng)關(guān)系(內(nèi)置EXCEL的數(shù)據(jù)處理功能可轉(zhuǎn)化任何形式報(bào)表的進(jìn)行核對)，嚴(yán)密的邏輯控制有效維持?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量。

2 無縫連接詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)

以具體設(shè)計(jì)解決方案為例，采用分階段環(huán)境獨(dú)立組建方式，傳統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)采用CAD設(shè)計(jì)平臺，生產(chǎn)設(shè)計(jì)采用TRIBON平臺。各設(shè)計(jì)階段自主完成環(huán)節(jié)任務(wù)，前后道設(shè)計(jì)信息傳遞遲緩，前道數(shù)據(jù)不能直接應(yīng)用于后道，更多的是倚靠人力重復(fù)解讀。隨著自動化程度的提高，部分?jǐn)?shù)據(jù)可以得到應(yīng)用，但封閉的數(shù)據(jù)存儲，使數(shù)據(jù)交互非常局限。多形式的外來圖紙、雜亂的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式以及不規(guī)范的設(shè)計(jì)人員修改造就的不規(guī)律數(shù)據(jù)處理需求，將問題處理進(jìn)一步復(fù)雜化，最后不得不擱置輔助軟件的深度優(yōu)化，回歸人力干預(yù)，人工成本浪費(fèi)依舊嚴(yán)重。

其中尤為凸顯的是：①需人工根據(jù)CAD中布置圖重新在TRIBON環(huán)境下完成模型的布置；②CAD中系統(tǒng)圖的電纜清單不能直接在EXCEL后續(xù)電纜冊中應(yīng)用；③多環(huán)境的組合使用繪制完整信息的電纜冊。

2.1 二維系統(tǒng)生成三維模型

相同資源提供動力支持使得不同設(shè)計(jì)階段環(huán)境的組建基于相同平臺成為可能。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中很多工序可以前移并直接由前道涵蓋。其中由二維系統(tǒng)直接驅(qū)動生成三維模型帶來的便捷尤為引人矚目，見圖2。

圖2 系統(tǒng)到三維模型的組建和核對

功能實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)步驟為a)進(jìn)入Integrator功能，b)選定已完成繪制的系統(tǒng)圖Diagrams，c)建立二維三維數(shù)據(jù)鏈接表，d)Build功能通過系統(tǒng)圖建立三維模型，e)Compare對比功能核對模型。

其中Compare對比功能規(guī)則的建立，初次完整配置后后續(xù)項(xiàng)目都可沿用。后續(xù)批次項(xiàng)目修改都可通過比對突顯和更新完成所有關(guān)聯(lián)修改，有效實(shí)現(xiàn)圖紙版本控制和修改跟蹤。

2.2 電纜列表的獲取

生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中，電纜通道設(shè)計(jì)是重要的一環(huán)。前期電纜列表的獲取為通道設(shè)計(jì)提供容量支持。但詳細(xì)設(shè)計(jì)的CAD電纜數(shù)據(jù)信息不能直接利用，人工重復(fù)提取耗時且引入誤差風(fēng)險(xiǎn)，同時多批次的修改也使得完整電纜列表信息不能及時快捷的獲得，給后續(xù)精細(xì)化電纜路徑布置的電裝生成設(shè)計(jì)帶來很大阻力?，F(xiàn)階段不斷縮短設(shè)計(jì)周期的大環(huán)境下，前道時間過短導(dǎo)致的準(zhǔn)備不足直接制約后道的設(shè)計(jì)精細(xì)程度，兩大主題成了不可協(xié)調(diào)的悖論，而前后信息傳遞不暢帶來的工作冗余是制約設(shè)計(jì)周期的最大瓶頸。

一體化設(shè)計(jì)新解決方案，前道信息完全適用于后道，詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖數(shù)據(jù)可直接生成電纜列表，參與后道電纜通道設(shè)計(jì)。提出結(jié)果見表1。

2.3 電纜冊的繪制

現(xiàn)有解決方案的局限，多環(huán)境的組合使用才能實(shí)現(xiàn)完整信息電纜冊的編制。通過反復(fù)協(xié)調(diào)各環(huán)境數(shù)據(jù)達(dá)到共同合理才能最終結(jié)束。期間摻雜大量的數(shù)據(jù)處理、核對和關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)工作的修改[3]。

一體化數(shù)據(jù)解決方案，多平臺的數(shù)據(jù)處理功能可以由一個平臺的相同資源搭建實(shí)現(xiàn)，在繼承各平臺各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的同時，突破信息傳遞共享瓶頸，信息交換更加便捷。復(fù)雜的跨環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)處理可以軟件計(jì)算獲得，極大提高復(fù)雜設(shè)計(jì)內(nèi)容的智能處理能力，同時計(jì)算所得數(shù)據(jù)可直接應(yīng)用至關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)工作的環(huán)節(jié)中去，過程換算最大限度的消除。

表1 系統(tǒng)圖提取電纜列表數(shù)據(jù)

2.4 敷線圖和設(shè)備托盤表的繪制

系統(tǒng)圖的電纜屬性控制、設(shè)備的屬性控制可直接運(yùn)用到敷線圖和設(shè)備托盤的繪制過程中。圖面信息的完成再也不是以背景為底，不斷的加入其他平臺獲取的信息的方式，而是改進(jìn)為調(diào)用關(guān)聯(lián)屬性的方式，直接標(biāo)注在圖面中。

3 生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)優(yōu)化

3.1 數(shù)據(jù)變更突顯和同步

現(xiàn)有開環(huán)設(shè)計(jì)流程中，并行任務(wù)同時進(jìn)行，變更信息不能在各環(huán)節(jié)直接傳遞，常常由于人工溝通不暢導(dǎo)致各環(huán)節(jié)修改進(jìn)度不一，很多時候僅僅實(shí)現(xiàn)局部修改，修改遺漏極難核查，更多時候不得不重頭對全部數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。

一體化設(shè)計(jì)通過突出變更來識別及管理不同信息版本，同時還能夠運(yùn)用強(qiáng)大的比較與更新功能，在項(xiàng)目的任何一點(diǎn)跨專業(yè)處理任務(wù)，從而用戶能夠輕松控制通用工程數(shù)計(jì)在專業(yè)間的同步。如圖3中常規(guī)比較和更新方式的示意，應(yīng)用程序間自然集成確保清晰識別已發(fā)布任務(wù)和進(jìn)行中的任務(wù)。因此，一方面，產(chǎn)品系列中各個應(yīng)用程序緊密協(xié)作；另一方面通過開放式界面支持來自其他供應(yīng)商或資源的工程和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，確保在一個信息持續(xù)變更、項(xiàng)目優(yōu)先級不斷變化的環(huán)境中，設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性貫穿于造船流程的各個環(huán)節(jié)。各流程環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)一致性檢查，進(jìn)一步確保工程數(shù)據(jù)質(zhì)量[9]。

圖3 并行設(shè)計(jì)中的比較和更新

3.2 輔助功能設(shè)計(jì)

1)TEMPLATE模板可實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模和自動出圖。某司采用WADS和DASIS等輔助軟件的設(shè)計(jì)，在添置模型部件新的輔助屬性后才能實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模和自動出圖，因數(shù)據(jù)定義和訪問的局限性，功能適用型、可拓展性極弱。另外輔助屬性不能跟隨內(nèi)置屬性的修改而相應(yīng)的更新，從而每次數(shù)據(jù)修改都必須加入輔助軟件數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，才能保證輔助數(shù)據(jù)的有效性。

一體化設(shè)計(jì)通過STRUCTURE模塊的面板角鋼的設(shè)計(jì)，可制作參數(shù)化的基座和設(shè)備模型。見圖4，基于其完全內(nèi)置的屬性定義重要參數(shù)后，通過PML編程獲取參數(shù)、輸出參數(shù)后，一次性完成參數(shù)化建立模型的自動出圖，且可良好解決數(shù)據(jù)修改后的有效性，因?yàn)閷傩酝耆珌碜詳?shù)據(jù)本身。

圖4 參數(shù)化設(shè)備建模示例

2)圖紙自動繪制，報(bào)表直接生成。屬性管理功能可以有效完成現(xiàn)有模型的屬性輸出。托盤表等相關(guān)報(bào)表的直接生成；實(shí)現(xiàn)模型的自動標(biāo)注，可自動完成安裝圖、敷線圖絕大部分信息。深入研究智能控制，甚至可以實(shí)現(xiàn)完全自動出圖。同時由于標(biāo)注的信息來至模型本身，待模型更新后，新的信息也可通過刷新直接更新到相應(yīng)的圖紙中。

3)開孔管理。公司現(xiàn)有開孔管理軟件已經(jīng)比較成熟，但鑒于不同環(huán)境的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，操作步驟顯得繁瑣，且中間環(huán)節(jié)容易出錯。

一體化設(shè)計(jì)，公共平臺無縫連接甚至消除各處理步驟，一鍵完成處理成為可能。

4)碰撞管理和設(shè)計(jì)審核等。

3.3 電纜設(shè)計(jì)模塊可實(shí)現(xiàn)基于CADWIN的電纜冊編制和生成及有效進(jìn)行節(jié)點(diǎn)控制

現(xiàn)有設(shè)計(jì)解決方案一般采用先構(gòu)建電纜通道主干，然后使用CADWIN規(guī)劃電纜走向和核算節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)容量，最后精細(xì)化電纜路徑設(shè)計(jì)的方式，反復(fù)調(diào)整模型以滿足設(shè)計(jì)要求[4]。

一體化設(shè)計(jì)解決方案，在獲取電纜列表后，進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)計(jì)電纜通道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。先組建電纜通道網(wǎng)絡(luò)，載入電纜樣本后，通過自動布線完成電纜走向，核算節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)后得出電纜通道容量。根據(jù)容量合理布置電纜支撐件完成電纜通道設(shè)計(jì)。

同時電纜通道設(shè)計(jì)初期可設(shè)定通道關(guān)鍵屬性，電纜彎曲半徑、本安電纜獨(dú)立敷設(shè)等關(guān)鍵內(nèi)容可以得到有效控制。不同條件下的電纜余量設(shè)定也是一大亮點(diǎn)，長期工程的實(shí)踐可不斷修正直至完善，最大限度實(shí)現(xiàn)電纜長度控制。

電纜通道設(shè)計(jì)完成后，結(jié)合現(xiàn)有電纜列表，通過AVEVA內(nèi)置的EXCEL的重要數(shù)據(jù)處理功能，編制一套規(guī)范的電纜分冊規(guī)則，通過report功能塊可直接達(dá)成需求電纜冊數(shù)據(jù)報(bào)表的需求完成一套智能電纜切割管理功能。

4 結(jié)論

一體化設(shè)計(jì)解決方案中的工程數(shù)據(jù)全部來自于同一個數(shù)據(jù)庫，基于相同資源提供動力支持集成技術(shù)，在繼承整合傳統(tǒng)解決方案各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的同時，突破信息傳遞共享瓶頸，是提升設(shè)計(jì)效率的有效途徑。