基于PDM系統(tǒng)的船舶設(shè)備屬性接口提交及管理技術(shù)研究

朱佳文，田娣珺，韓海榮

（中國艦船研究設(shè)計中心，武漢 430064）

基于PDM系統(tǒng)的船舶設(shè)備屬性接口提交及管理技術(shù)研究

朱佳文，田娣珺，韓海榮

（中國艦船研究設(shè)計中心，武漢 430064）

船舶產(chǎn)品的研制是一項涉及專業(yè)面廣泛、系統(tǒng)設(shè)備眾多、接口參數(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不同專業(yè)之間需要針對船舶設(shè)備及其接口參數(shù)開展技術(shù)協(xié)調(diào)，以確保船舶的各項技術(shù)指標(biāo)滿足船東的需求。通過分析制造業(yè)設(shè)備及其接口的管理現(xiàn)狀，針對船舶產(chǎn)品的研制提出了基于PDM系統(tǒng)的設(shè)備屬性接口提交及管理方案，支持不同專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計，保證設(shè)備接口數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確、有序的交互，有效提升船舶產(chǎn)品的研制效率與質(zhì)量。

PDM系統(tǒng)；船舶；設(shè)備；接口

0 引言

船舶產(chǎn)品的研制是一項涉及專業(yè)面廣泛、系統(tǒng)設(shè)備眾多、接口參數(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在滿足船東需求的前提下，如何提升船舶企業(yè)產(chǎn)品的研制效率、提高設(shè)計質(zhì)量、降低建造成本，是船舶企業(yè)普遍面臨的問題之一。隨著信息化技術(shù)的迅速發(fā)展，各類船舶企業(yè)采用三維設(shè)計軟件、PDM系統(tǒng)（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）開展船舶產(chǎn)品的研制。由于船舶產(chǎn)品的復(fù)雜性，各類設(shè)備及其接口屬性的種類和數(shù)量多，為了達到船東的設(shè)計要求，不同專業(yè)的設(shè)計人員在方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計等不同階段需要針對設(shè)備及其接口屬性開展技術(shù)協(xié)調(diào)，技術(shù)協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)量大、頻率高、迭代次數(shù)多，重復(fù)的數(shù)據(jù)整理工作對船舶產(chǎn)品的研制效率產(chǎn)生較大影響。因此，在PDM系統(tǒng)中建立設(shè)備屬性接口提交模式，可以避免大量繁瑣的數(shù)據(jù)整理工作，提升多專業(yè)技術(shù)協(xié)調(diào)的效率，減少設(shè)計錯誤，提高船舶產(chǎn)品的研制質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的研制周期。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

1.1 國外現(xiàn)狀

國外的大型復(fù)雜產(chǎn)品研制企業(yè)，如航空、航天、船舶和汽車等制造企業(yè)，為提升產(chǎn)品的研制效率和質(zhì)量在PDM方面投入了大量的資金，早期實施PDM的制造企業(yè)大部分都在美國，最近在歐洲、環(huán)太平洋區(qū)域及其它國家，在PDM上的投資都在不斷增加，明顯看出PDM研發(fā)的國際化趨勢。國外的制造企業(yè)的特點是分布在不同的地域，每個產(chǎn)品都有幾萬甚至上百萬個設(shè)備，在復(fù)雜產(chǎn)品的研制過程中針對產(chǎn)品的設(shè)計數(shù)據(jù)進行精細(xì)化管理，不僅可以提高多專業(yè)協(xié)同設(shè)計的水平，減少復(fù)雜產(chǎn)品總體設(shè)計過程中技術(shù)協(xié)調(diào)產(chǎn)生的差錯，還可以開展并行工程，實現(xiàn)產(chǎn)品所有設(shè)備及其接口數(shù)據(jù)的共享，降低復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品研制周期，創(chuàng)造經(jīng)濟效益。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，CAD、CAE、CAM的應(yīng)用給國內(nèi)船舶企業(yè)在設(shè)計、開發(fā)與管理等方面帶來了全新的面貌，但由于各個系統(tǒng)在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)各管一段，缺少對產(chǎn)品信息的全過程統(tǒng)一管理，造成信息傳遞及反饋過程中信息堵塞或失真。國內(nèi)大多數(shù)船舶企業(yè)在應(yīng)用CAD、CAE、CAM的過程中，往往缺少對設(shè)計產(chǎn)品信息的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理，造成產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計過程中數(shù)據(jù)版本管理混亂，無法實現(xiàn)信息共享。由于缺少對產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計數(shù)據(jù)的過程管理，使后續(xù)產(chǎn)品的設(shè)計、制造過程中，重復(fù)發(fā)生前面已修改過的錯誤。因此，在船舶產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計過程中，開展產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)的研究是非常重要的。

2 設(shè)備屬性接口提交管理方案

2.1 概述

基于PDM系統(tǒng)的設(shè)備屬性接口提交及管理模式主要是為了在三維設(shè)計中更加強有力的支持各個專業(yè)之間設(shè)計數(shù)據(jù)的交互，在PDM系統(tǒng)中針對技術(shù)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)進行管理。設(shè)備屬性接口提交及管理以船舶產(chǎn)品為基礎(chǔ)，整體規(guī)劃成產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)備、設(shè)備屬性接口和數(shù)據(jù)編輯、接口技術(shù)協(xié)調(diào)等部分。具體涉及的功能有：設(shè)備接口管理、接口屬性值管理、數(shù)據(jù)提交管理、技術(shù)協(xié)調(diào)管理、數(shù)據(jù)的批量導(dǎo)入導(dǎo)出、設(shè)備接口數(shù)據(jù)查詢等。

設(shè)備屬性接口提交及管理主要基于兩個數(shù)據(jù)庫，其中一個數(shù)據(jù)庫是三維軟件底層自帶的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含了三維設(shè)計過程中所有的設(shè)備類別定義，以及設(shè)備的艙室布置；另一個數(shù)據(jù)庫是需要用戶自定義的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)庫中主要定義了設(shè)備的接口屬性，通過該數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對設(shè)備接口屬性的版本控制和管理。

基于PDM系統(tǒng)的設(shè)備屬性接口提交及管理模式涉及組件、設(shè)備、接口關(guān)系、接口屬性等概念。組件就是某產(chǎn)品中具有共性的物體，例如：某船上所有的門可以被看成一個組件。設(shè)備就是某產(chǎn)品中具體到某個空間區(qū)域的物體，例如：某船的1號艙室的空調(diào)是一個設(shè)備，2號艙室的空調(diào)就是另一個設(shè)備。接口關(guān)系就是針對組件或者設(shè)備而定義的屬性類，例如：壓縮空氣使用需求就是一個接口關(guān)系，可以針對需要使用壓縮空氣的組件或者設(shè)備定義這個接口關(guān)系。接口屬性就是接口關(guān)系中所包含的各種屬性，例如：壓縮空氣使用需求中包含了氣體流速、氣體壓力、氣體體積、氣體溫度這些接口屬性，組件或者設(shè)備負(fù)責(zé)人可以在接口屬性中填寫相應(yīng)的屬性值。

2.2 產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)備

按照船舶產(chǎn)品的系統(tǒng)隸屬關(guān)系，在各個產(chǎn)品下依次建立一級系統(tǒng)、二級系統(tǒng)、三級系統(tǒng)等等，構(gòu)建產(chǎn)品系統(tǒng)的樹形結(jié)構(gòu)圖。各個子系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人可以在系統(tǒng)中添加設(shè)備，每個設(shè)備均關(guān)聯(lián)一個組件，這里的組件選取于已在PDM系統(tǒng)中建立的產(chǎn)品設(shè)備庫。

在設(shè)備屬性接口提交及管理中，團隊管理是對用戶進行授權(quán)管理，團隊管理滿足以下要求：

1）保存用戶、權(quán)限與系統(tǒng)之間的關(guān)系；

2）各專業(yè)科的領(lǐng)導(dǎo)有權(quán)限為本科的成員增加或者取消系統(tǒng)的管理權(quán)限；

3）只有具備了權(quán)限的用戶才能向自己負(fù)責(zé)的系統(tǒng)中添加設(shè)備、移除設(shè)備，并可以修改設(shè)備的接口屬性值，同時支持設(shè)備及接口屬性的批量導(dǎo)入導(dǎo)出；

4）未獲得授權(quán)的普通用戶只具備查看權(quán)限，不具備修改數(shù)據(jù)的權(quán)限。

專業(yè)設(shè)計人員將自己負(fù)責(zé)的系統(tǒng)添加到我的系統(tǒng)里，根據(jù)船舶產(chǎn)品的設(shè)計要求往我的系統(tǒng)中添加設(shè)備，然后用戶就可以參與設(shè)備及接口屬性的提交工作。

2.3 設(shè)備屬性接口和數(shù)據(jù)編輯

各個專業(yè)的設(shè)計人員根據(jù)三維設(shè)計的需求，可以針對組件或者設(shè)備定義接口關(guān)系及接口屬性，經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)審批后可以將定義的接口進行發(fā)布，設(shè)備責(zé)任人根據(jù)其它專業(yè)發(fā)布的接口可以編輯和修改接口數(shù)據(jù)，為不同專業(yè)之間開展三維協(xié)調(diào)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

各專業(yè)科的設(shè)計人員在進行技術(shù)協(xié)調(diào)的時候，一般由流程發(fā)起者（即設(shè)備接口數(shù)據(jù)的收集者）定義接口關(guān)系或者接口屬性，由流程接受者（即設(shè)備接口數(shù)據(jù)的提供者）在各個接口關(guān)系的接口屬性中填寫接口數(shù)據(jù)。在提交或者收集設(shè)備的接口數(shù)據(jù)之前，需要對已定義的接口關(guān)系或者接口屬性進行發(fā)布，定義的時候需要確定該接口關(guān)系的類型：

1）組件接口

該類接口定義和發(fā)布后，接口數(shù)據(jù)將對該組件下關(guān)聯(lián)的所有設(shè)備有效，針對同一個接口屬性，組件下關(guān)聯(lián)的所有設(shè)備的接口屬性值均相同。

2）設(shè)備接口

該接口定義和發(fā)布后，接口數(shù)據(jù)僅對設(shè)備有效，針對同一個接口屬性，組件下關(guān)聯(lián)的設(shè)備的接口屬性可以取不同的值。

接口發(fā)布者在確定了接口類型后，即可定義接口關(guān)系的名稱，同時在接口關(guān)系中定義各項接口屬性的名稱，并且指定各項接口屬性的單位。各專業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)具備接口發(fā)布和修訂的權(quán)限。設(shè)備責(zé)任人根據(jù)其他科室發(fā)布的接口關(guān)系和接口屬性，在我的系統(tǒng)中可以隨時針對設(shè)備的接口屬性值進行編輯，在正式的技術(shù)協(xié)調(diào)（未提交）進行前，設(shè)備責(zé)任人可以在接口屬性的當(dāng)前值中隨時對數(shù)據(jù)進行修改，設(shè)備責(zé)任人對未正式提交的接口數(shù)據(jù)不負(fù)技術(shù)責(zé)任。

2.4 接口技術(shù)協(xié)調(diào)

各專業(yè)科根據(jù)船舶產(chǎn)品三維設(shè)計的需求，在設(shè)備屬性接口提交及管理模塊中可以通過技術(shù)聯(lián)系單的形式發(fā)起正式的技術(shù)協(xié)調(diào)，技術(shù)協(xié)調(diào)由接口關(guān)系的發(fā)布科發(fā)起，一個技術(shù)聯(lián)系單可以同時關(guān)聯(lián)多個接口關(guān)系。

技術(shù)協(xié)調(diào)的雙方都需經(jīng)過擬稿、核稿、審稿，技術(shù)聯(lián)系單經(jīng)審稿后即發(fā)往對方科室，同時PDM系統(tǒng)對技術(shù)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的版本進行管理，產(chǎn)品的質(zhì)量主管可以對技術(shù)協(xié)調(diào)的整個過程進行監(jiān)督。各專業(yè)科之間開展協(xié)調(diào)設(shè)計的工作流程圖如圖1所示。

設(shè)備屬性接口提交及管理的工作流程具體可分為以下步驟：

1）發(fā)起科申請技術(shù)協(xié)調(diào)

針對已經(jīng)發(fā)布的接口關(guān)系和接口屬性，由接口發(fā)布科（技術(shù)協(xié)調(diào)的發(fā)起科）向設(shè)備的責(zé)任科（技術(shù)協(xié)調(diào)的接收科）以技術(shù)聯(lián)系單的形式發(fā)起正式的技術(shù)協(xié)調(diào)，技術(shù)協(xié)調(diào)的申請者指定擬稿、核稿、審稿人員。

2）發(fā)起科擬稿、核稿、審稿

發(fā)起科的擬稿人選取需要的接口關(guān)系和接口屬性，

【】【】流程經(jīng)過審稿后，技術(shù)聯(lián)系單的流程即到達接收科。

3）接收科指派落實人

技術(shù)聯(lián)系單的流程即到達接收科之后，由接收科的領(lǐng)導(dǎo)指派擬稿、核稿、審稿來落實這項技術(shù)協(xié)調(diào)任務(wù)。

4）設(shè)備責(zé)任人提交接口數(shù)據(jù)

由接收科的擬稿人通知各個設(shè)備負(fù)責(zé)人提交接口數(shù)據(jù)，在正式提交數(shù)據(jù)之前，設(shè)備責(zé)任人可以對接口數(shù)據(jù)進行多次修改，在正式提交接口數(shù)據(jù)后，設(shè)備責(zé)任人對提交的接口數(shù)據(jù)負(fù)技術(shù)責(zé)任。

5）接收科擬稿

待所有的系統(tǒng)責(zé)任人提交接口數(shù)據(jù)完畢后，由接收科的擬稿人對接口數(shù)據(jù)的完整性進行檢查，完成自動匯總后由接收科的擬稿人將任務(wù)轉(zhuǎn)到下一步。

6）接收科核稿、審稿

接收科的擬稿人完成任務(wù)后，再由接收科的核稿人、審稿人依次對本次技術(shù)協(xié)調(diào)進行審批。

7）發(fā)起科確認(rèn)協(xié)調(diào)結(jié)果

接收科的審稿人批準(zhǔn)后，技術(shù)協(xié)調(diào)的流程到達發(fā)起科，由發(fā)起科的擬稿人確認(rèn)本次技術(shù)協(xié)調(diào)的結(jié)果。此時，接收科提交的所有接口數(shù)據(jù)將作為正式數(shù)據(jù)存入提交值中，PDM系統(tǒng)將各項接口屬性的當(dāng)前值記錄到上一次提交值中，并記錄本次技術(shù)協(xié)調(diào)的提交時間，同時PDM系統(tǒng)還保存歷史的每一次提交值和提交時間。

圖1 設(shè)備屬性接口提交及管理的工作流程圖

3 結(jié)束語

本文主要探討了設(shè)備屬性接口提交及管理的運用現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景，針對船舶產(chǎn)品研制的特點，提出了基于PDM的設(shè)備屬性接口提交及管理方案，建立設(shè)備屬性接口提交及管理模塊，可以有效減少船舶產(chǎn)品技術(shù)協(xié)調(diào)過程中大量繁瑣的數(shù)據(jù)整理工作，對于提升船舶產(chǎn)品的研制效率、提高船舶產(chǎn)品的研制質(zhì)量、縮短船舶產(chǎn)品的研制周期具有重要意義。

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Research on the technology of the interface submission and management of equipment in the ship basing on PDM

ZHU Jia-wen, TIAN Di-jun, HAN Hai-rong

P315.69

：A

：1009-0134(2017)05-0017-03

2017-03-31

朱佳文（1985 -），男，湖北武漢人，工程師，博士研究生，主要從事船舶信息化技術(shù)的研究。