舾裝生產(chǎn)設(shè)計圖紙信息的提取和發(fā)布

顏麗琳，王 睿，劉海濱，張寶民，王 昆

(大連船舶重工集團(tuán)設(shè)計研究院有限公司，遼寧 大連 116005)

0 引 言

船舶設(shè)計建造是一項十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有產(chǎn)品信息量大、專業(yè)集成度高、研發(fā)周期長和研制環(huán)節(jié)多等特點[1]。隨著數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展，在研制船舶產(chǎn)品過程中，設(shè)計部門除了需承擔(dān)產(chǎn)品建模等設(shè)計工作以外，還要承擔(dān)輔助生產(chǎn)的復(fù)雜數(shù)據(jù)計算工作，如法蘭裝配預(yù)轉(zhuǎn)角的計算等。此外，設(shè)計部門還需向生產(chǎn)部門提供詳細(xì)的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)，如何保證產(chǎn)品的電子數(shù)據(jù)信息在設(shè)計部門與生產(chǎn)部門之間準(zhǔn)確、快速地傳輸是當(dāng)前船舶企業(yè)的主要研究內(nèi)容之一。

隨著智能制造在船舶行業(yè)的深入推進(jìn)，舾裝件生產(chǎn)技術(shù)不斷朝著精細(xì)化、模塊化的方向發(fā)展[2]。對于承接船舶舾裝件制作、配送和單元模塊制作配送等任務(wù)的舾裝公司來說，需將設(shè)計部門提供的圖紙電子數(shù)據(jù)錄入企業(yè)資源計劃(Enterprise Resource Planning,ERP)系統(tǒng)中，用于在自動化生產(chǎn)流水線進(jìn)行船舶舾裝件生產(chǎn)制造。舾裝公司以往采用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)錄入方式通常為人工錄入，工作效率較低，出錯率較高，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的制造效率。因此，對產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)發(fā)布和同步傳輸方式進(jìn)行改進(jìn)勢在必行[3]。

基于以上分析，本文對舾裝生產(chǎn)設(shè)計圖紙信息的提取和發(fā)布進(jìn)行研究。通過開發(fā)程序，對設(shè)計部門提供的圖紙信息進(jìn)行自動提取和電子化發(fā)布，實現(xiàn)設(shè)計平臺與生產(chǎn)部門信息化平臺的有效對接，顯著提升生產(chǎn)部門的生產(chǎn)效率。

1 圖紙信息提取及發(fā)布流程

本文以管子制作圖為例，研究從Aveva Marine船舶設(shè)計平臺系統(tǒng)提取模型數(shù)據(jù)的方式。結(jié)合生產(chǎn)對特殊數(shù)據(jù)的計算需求，采用C#、PML和SQL Server開發(fā)語言進(jìn)行程序開發(fā)，研究圖紙發(fā)布和數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)耐緩?，并通過管子制作圖出圖系統(tǒng)完成從圖紙信息獲取、轉(zhuǎn)換到發(fā)布的操作流程，見圖1。

圖1 系統(tǒng)操作流程

設(shè)計人員打印圖紙時，程序后臺提取圖紙或模型信息，并將其保存到數(shù)據(jù)庫中。傳輸程序根據(jù)圖紙發(fā)放時間節(jié)點判斷是否打印圖紙。針對打印的圖紙，將提取的信息與圖紙管理系統(tǒng)的信息相比對，篩選出滿足條件的圖紙信息，并自動傳輸?shù)缴绍囬g，不滿足條件的信息以郵件的形式發(fā)給設(shè)計人員處理。

2 系統(tǒng)開發(fā)中的技術(shù)問題

從設(shè)計圖紙或模型中提取生產(chǎn)所用數(shù)據(jù)，并將其下發(fā)到加工車間，整個過程需解決一系列技術(shù)問題，比如設(shè)計數(shù)據(jù)提取的方式及時機(jī)、數(shù)據(jù)保存方式、數(shù)據(jù)下發(fā)節(jié)點和數(shù)據(jù)傳輸方式等，只有打通每個節(jié)點，才能保證數(shù)據(jù)被準(zhǔn)確提取并順利發(fā)布。

2.1 圖紙信息的提取和導(dǎo)入

產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)的獲取有2種方式，即從模型中抽取和從圖紙中讀取。本文采用從圖紙中讀取產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)的方式，將讀取的時間節(jié)點確定為設(shè)計人員生成圖紙的時刻，自動提取圖紙的所有模型信息，將其作為數(shù)據(jù)來源。這種數(shù)據(jù)獲取方式的優(yōu)點是即使設(shè)計人員只修改圖紙，不修改模型，也能保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

對于不同類型的圖紙和同一圖紙的不同部分，判斷數(shù)據(jù)的歸屬和選擇獲取數(shù)據(jù)的方式是不同的。以管子制作圖為例，圖2為圖紙信息提取場景，其表頭信息是唯一的，只需分別確定每條信息的坐標(biāo)范圍，逐個獲取即可得到所需的信息。制作圖的材料加工部分由若干行組成，需先給定一個大的范圍，在這個范圍內(nèi)逐列、逐行獲取信息，然后通過給定的間距循環(huán)遞進(jìn)，遍歷整個給定區(qū)域，最后形成列表。需注意的是，在循環(huán)遞進(jìn)過程中，要通過算法排除冗余信息，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖2 圖紙信息提取場景

完成圖紙信息提取工作之后，通過PML Net編寫程序接口，將從圖紙中提取的數(shù)據(jù)信息保存到后臺數(shù)據(jù)庫中。圖3為導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中的制作圖紙信息。

圖3 導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中的制作圖紙信息

2.2 產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)同步

在發(fā)布系統(tǒng)的PDF圖紙文件時，需將產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)紧秆b公司的數(shù)據(jù)庫中。圖文檔數(shù)據(jù)庫中有專門的數(shù)據(jù)表記錄設(shè)計人員提交打印作業(yè)的詳細(xì)信息，其中“打印完成時間”列里記載有圖紙打印的完成時間，通過監(jiān)測該信息，在打印時間發(fā)生改變時觸發(fā)產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)進(jìn)行同步傳輸。

產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)的自動同步傳輸有2種方式。

1)實時傳輸：利用數(shù)據(jù)庫同步復(fù)制功能，通過觸發(fā)數(shù)據(jù)拷貝程序模塊對產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)進(jìn)行實時傳輸(見圖4)。

圖4 產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)實時傳輸

2)定時傳輸：利用Window計劃任務(wù)程序設(shè)置自動傳輸時間，將傳輸條件寫入控制程序中，對于滿足條件的數(shù)據(jù)，以制作圖號為單位，將對應(yīng)的圖紙信息從本地數(shù)據(jù)庫服務(wù)器同步拷貝到舾裝公司數(shù)據(jù)庫中，完成一次產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)同步過程。

2.3 整體頁碼編排

一本完整的圖冊通常包含封面、履歷和制作圖等內(nèi)容。圖冊中的封面和制作圖是AM(Aveva Marine)軟件下的圖紙格式，在合成最終PDF文件之前會形成一個列表，每個列表項就代表1頁。因此，圖冊的總頁數(shù)計算公式為：總頁數(shù) = 封面頁數(shù) + 履歷頁數(shù) + 制作圖列表項個數(shù)。

在設(shè)置頁碼時，一般需先對制作圖進(jìn)行排序，即對制作圖列表進(jìn)行排序；隨后設(shè)置backing and overlay sheets中的eText屬性值，通過程序識別位置并寫入頁碼，完成對頁碼的排序和填寫；最后通過讀取上述eText的屬性值獲得工程號和制作圖號，把排序頁碼同時寫入后端數(shù)據(jù)庫中(見圖5)。

圖5 整體頁碼編排流程

2.4 法蘭裝配預(yù)轉(zhuǎn)角計算

在設(shè)計研制船舶產(chǎn)品過程中，設(shè)計部門還要承擔(dān)輔助生產(chǎn)的復(fù)雜數(shù)據(jù)計算工作，如法蘭裝配預(yù)轉(zhuǎn)角的計算。基于管子先焊后彎工藝的要求，初始角和尾端角是計算預(yù)轉(zhuǎn)角的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。通過對批次管子彎曲后補償量進(jìn)行測算和對法蘭裝配過程中的轉(zhuǎn)角進(jìn)行計算，利用二次開發(fā)程序構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。以建模坐標(biāo)系為依據(jù)，不旋轉(zhuǎn)圖形，抽取每個進(jìn)行曲加工的管段的連接矢量，并判斷連接矢量與x軸、y軸和z軸的夾角是否符合要求；同時，通過投影計算夾角，并將結(jié)果寫入管子小票生成模塊中。

基于法蘭裝配過程中預(yù)轉(zhuǎn)角的計算構(gòu)建管子彎曲后的數(shù)學(xué)模型，可模擬法蘭裝配的相關(guān)預(yù)轉(zhuǎn)角信息，為管子智能化加工的先焊后彎技術(shù)的應(yīng)用提供加工數(shù)據(jù)，并輸出裝配預(yù)轉(zhuǎn)角信息，體現(xiàn)在管子三維工藝模型中，為管件自動加工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.5 流水線識別碼分類

流水線識別碼是一種用字母表示的用于識別管子加工流水線的編碼。該識別碼是在管路建模完成、通過管路檢查并確定管子屬于哪個流水線之后，采用一定的算法生成的。不同的字母表示不同的流水線，具體分類見表1。流水線識別碼寫入Spool的用戶自定義屬性(User Defined Attribute,UDA)中，可通過模型數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)發(fā)布等環(huán)節(jié)傳輸?shù)缴a(chǎn)環(huán)境中，指導(dǎo)實際的舾裝產(chǎn)品生產(chǎn)。

表1 流水線識別碼分類

3 結(jié) 語

本文研究了舾裝生產(chǎn)設(shè)計圖紙信息的提取和發(fā)布。通過圖紙信息數(shù)字化打通舾裝產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)的數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)了設(shè)計平臺與生產(chǎn)部門信息化平臺的有效對接，推進(jìn)了信息數(shù)字化在船舶行業(yè)設(shè)計部門和舾裝生產(chǎn)部門的全面應(yīng)用，滿足智能制造的需求和發(fā)展趨勢，有效降低了數(shù)據(jù)傳輸和錄入的出錯率，顯著提升了生產(chǎn)部門的產(chǎn)品生產(chǎn)效率和設(shè)計質(zhì)量。