MBD裝船設(shè)備質(zhì)量檢查開(kāi)發(fā)技術(shù)

盧永進(jìn)，秦峰,2，龔偉,2，韓海榮

MBD裝船設(shè)備質(zhì)量檢查開(kāi)發(fā)技術(shù)

盧永進(jìn)1，秦峰1,2，龔偉1,2，韓海榮1

（1.中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北 武漢 430064；2.武漢船舶設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430064）

為解決對(duì)MBD裝船設(shè)備模型實(shí)施質(zhì)量管控的難題，緊密結(jié)合船舶研制特點(diǎn)，系統(tǒng)梳理了船舶設(shè)備質(zhì)量檢查流程和實(shí)施細(xì)則，并建立了可行的技術(shù)開(kāi)發(fā)路線?；贑AA進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)船舶和設(shè)備入庫(kù)、設(shè)備庫(kù)狀態(tài)和艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查功能，質(zhì)檢人員通過(guò)界面選取和鼠標(biāo)操作即可自動(dòng)生成檢查結(jié)果。最后，結(jié)合裝船設(shè)備具體工程實(shí)例，依托3D Experience平臺(tái)對(duì)質(zhì)檢開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行部署和應(yīng)用實(shí)施，能大幅度降低質(zhì)檢工作量并保證檢查質(zhì)量。

MBD；裝船設(shè)備；質(zhì)量檢查；CAA；二次開(kāi)發(fā)

船舶數(shù)字化MBD（Model Based Definition，基于模型的定義）技術(shù)正在型號(hào)產(chǎn)品中推進(jìn)實(shí)施，三維設(shè)計(jì)模型作為設(shè)計(jì)交付載體，成為復(fù)雜產(chǎn)品研制過(guò)程的唯一依據(jù)，迫切需要保證其完整性和準(zhǔn)確性。航空、汽車(chē)等領(lǐng)域已構(gòu)建起以模型為核心的復(fù)雜產(chǎn)品質(zhì)量管理方法，建立相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和業(yè)務(wù)流程，以支持研制過(guò)程中的質(zhì)量業(yè)務(wù)協(xié)同[1-6]。船舶上搭載了大量用于動(dòng)力、電氣、作戰(zhàn)和生活保障等系統(tǒng)的設(shè)備和裝置，數(shù)量以千、萬(wàn)型計(jì)[7]。在研制過(guò)程中，為有效提升型號(hào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，質(zhì)量管理部門(mén)會(huì)提前制定設(shè)備建模檢查細(xì)則，針對(duì)具體任務(wù)，組織專人進(jìn)行質(zhì)量檢查，并形成質(zhì)量過(guò)程記錄表，要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員完成整改工作，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量歸零。

裝船設(shè)備建模布置是船舶研制過(guò)程中的重要工作之一。裝船設(shè)備技術(shù)成熟度不僅受限于采購(gòu)狀態(tài)，還受自身技術(shù)狀態(tài)和艙室布置要求確定性的影響。此外，艙室位置、艙容、船體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)狀態(tài)等頻繁調(diào)整，使得艙室設(shè)備布置協(xié)調(diào)變更頻繁。而對(duì)應(yīng)不同設(shè)計(jì)階段的任務(wù)節(jié)點(diǎn)，均需對(duì)裝船設(shè)備開(kāi)展質(zhì)量檢查，以往依靠人工逐項(xiàng)校對(duì)審核，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且易產(chǎn)生誤檢查。因此，有必要結(jié)合研制業(yè)務(wù)流程，采用信息化手段正確梳理質(zhì)量檢查過(guò)程中的相互作用與制約關(guān)系，開(kāi)發(fā)質(zhì)量檢查工具，從而有效提升檢查效率和準(zhǔn)確率。

1 裝船設(shè)備質(zhì)量檢查過(guò)程描述

在三維設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)電專業(yè)設(shè)計(jì)人員往往根據(jù)設(shè)備資料，基于3D Experience（3DE）平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備建模，經(jīng)質(zhì)量檢查合格后完成設(shè)備入庫(kù)。隨著設(shè)備技術(shù)資料和納期資料的不斷提交，設(shè)備庫(kù)的模型逐漸增加并趨于完善。艙室布置時(shí)從設(shè)備庫(kù)調(diào)取相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行布置，隨著總體設(shè)計(jì)狀態(tài)的不斷深化，艙室設(shè)備布置狀態(tài)也相應(yīng)變化。因此，迫切需要對(duì)設(shè)備庫(kù)和艙室布置狀態(tài)進(jìn)行定期質(zhì)量檢查。

裝船設(shè)備質(zhì)量檢查包含三部分內(nèi)容：

（1）設(shè)備模型入庫(kù)檢查。即設(shè)計(jì)人員結(jié)合具體檢查項(xiàng)目對(duì)創(chuàng)建模型進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果以條目化形式呈現(xiàn)，便于設(shè)計(jì)人員作修改處理。設(shè)備模型入庫(kù)檢查涉及結(jié)構(gòu)樹(shù)創(chuàng)建、建模合規(guī)性檢查、屬性定義、接口定義和發(fā)布必要元素等五大類(lèi)數(shù)項(xiàng)內(nèi)容，其中僅結(jié)構(gòu)樹(shù)創(chuàng)建就包含頂層節(jié)點(diǎn)類(lèi)型、頂層節(jié)點(diǎn)命名、主節(jié)點(diǎn)類(lèi)型等十余條檢查項(xiàng)。

（2）設(shè)備庫(kù)狀態(tài)檢查。反映設(shè)備庫(kù)中模型修改變更情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備模型是否修改，且具體哪些項(xiàng)目發(fā)生修改或變更，以便設(shè)計(jì)人員掌握最新?tīng)顟B(tài)。

（3）艙室設(shè)備布置檢查。實(shí)時(shí)獲取艙室設(shè)備清單，具體包含設(shè)備名稱、數(shù)量、所屬專業(yè)等信息。通過(guò)不同階段艙室設(shè)備清單的對(duì)比，能夠反映艙室設(shè)備布置變化。

MBD模型質(zhì)量檢查應(yīng)滿足規(guī)范性、便捷性、高效性、定制性和知識(shí)性等要求。按技術(shù)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模型實(shí)施批量檢查，實(shí)現(xiàn)邊界設(shè)計(jì)快速檢查。檢查規(guī)則可根據(jù)型號(hào)產(chǎn)品特點(diǎn)和業(yè)務(wù)自主設(shè)定檢查要求，個(gè)性化定制。檢查結(jié)束后可對(duì)模型檢查問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，指導(dǎo)后續(xù)優(yōu)化工作。

質(zhì)量檢查工具應(yīng)實(shí)現(xiàn)檢查項(xiàng)目可視化，操作方便簡(jiǎn)潔，界面易用性好。

2 質(zhì)量檢查開(kāi)發(fā)技術(shù)路線

結(jié)合型號(hào)產(chǎn)品設(shè)備安裝及艙室布置MBD交付成果，經(jīng)跨專業(yè)技術(shù)融合和系統(tǒng)歸納，梳理出兩類(lèi)模型表達(dá)要素，形成交付模型所必需表達(dá)的數(shù)據(jù)信息。MBD交付成果均包含模型幾何、屬性信息和三維標(biāo)注三大部分，對(duì)于設(shè)備安裝交付成果而言，綜合建模規(guī)范及模型檢查標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)備模型入庫(kù)檢查的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)樹(shù)、特征、接口定義、屬性信息及三維標(biāo)注等檢查，通過(guò)分類(lèi)組織研究分析，結(jié)構(gòu)樹(shù)檢查包含節(jié)點(diǎn)類(lèi)型及設(shè)備定義、頂層節(jié)點(diǎn)命名及描述、主節(jié)點(diǎn)類(lèi)型、主節(jié)點(diǎn)名稱、維修及操作空間節(jié)點(diǎn)類(lèi)型、維修及操作空間節(jié)點(diǎn)名稱等；三維標(biāo)注檢查包含定位點(diǎn)、設(shè)備安裝面、螺栓孔、管路輸入輸出接口、電氣接口、特殊要求等，共梳理設(shè)備入庫(kù)檢查28項(xiàng)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢查，將具體檢查項(xiàng)程序化，利用正則表達(dá)式描述檢查內(nèi)容，如設(shè)備編碼由“五位系統(tǒng)編碼－三位順序號(hào)”組成，其正則表達(dá)式為“d{5}-d{3}”，當(dāng)設(shè)備編碼不符合“五位數(shù)字－三位數(shù)字”時(shí)，該檢查項(xiàng)結(jié)果報(bào)錯(cuò)。

設(shè)備庫(kù)狀態(tài)和艙室設(shè)備布置檢查運(yùn)用開(kāi)發(fā)工具通過(guò)專用API接口讀取模型屬性信息，導(dǎo)出Excel設(shè)備清單，再對(duì)不同Excel清單比對(duì)分析設(shè)備條目變化，進(jìn)而獲取設(shè)備庫(kù)或艙室布置狀態(tài)，可基于單個(gè)或多個(gè)艙室進(jìn)行狀態(tài)檢查。

2.1 開(kāi)發(fā)工具

3DE平臺(tái)作為大型工程應(yīng)用平臺(tái)，為用戶提供了多種開(kāi)發(fā)方式[8-10]：

（1）CAA（Component Application Architecture，組件應(yīng)用架構(gòu)）；

（2）Automation API（自動(dòng)化應(yīng)用程序接口）；

（3）Knowledge Ware（知識(shí)組件）；

（4）Standard Format Import/Export（標(biāo)準(zhǔn)格式導(dǎo)入/導(dǎo)出）；

（5）UDF（User Defined Function，用戶自定義函數(shù)）。

其中，CAA組件應(yīng)用構(gòu)架是3D Experience平臺(tái)提供的用于產(chǎn)品擴(kuò)展和用戶應(yīng)用定制的開(kāi)發(fā)工具。其開(kāi)發(fā)過(guò)程基于COM（Component Object Model，組件對(duì)象模型）技術(shù)，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想，具有較強(qiáng)的集成和交互能力。從而實(shí)現(xiàn)組件對(duì)象的組合和擴(kuò)展，確保程序的標(biāo)準(zhǔn)化，使得定制開(kāi)發(fā)與平臺(tái)具有相一致的操作風(fēng)格，有利于系統(tǒng)的集成和開(kāi)發(fā)。綜合考慮裝船設(shè)備質(zhì)量檢查軟件功能、復(fù)雜程度以及后期維護(hù)與擴(kuò)展性，二次開(kāi)發(fā)采用基于組件應(yīng)用架構(gòu)CAA。

開(kāi)發(fā)工具采用C/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，服務(wù)端進(jìn)行檢查規(guī)則、模板制定和軟件配置，實(shí)現(xiàn)檢查工具的更新、封裝和發(fā)布。客戶端作為質(zhì)量檢查的執(zhí)行端，運(yùn)用安裝部署的開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行質(zhì)量檢查，實(shí)時(shí)獲取質(zhì)量檢查結(jié)果。

2.2 開(kāi)發(fā)路線

對(duì)于設(shè)備模型入庫(kù)檢查，需按照工程研制需求和質(zhì)量管理體系要求，配置設(shè)備模型入庫(kù)檢查規(guī)則。設(shè)備入庫(kù)檢查技術(shù)思路是軟件自動(dòng)對(duì)模型的結(jié)構(gòu)樹(shù)、特征、屬性等各檢查項(xiàng)進(jìn)行遍歷，對(duì)模型相關(guān)信息進(jìn)行識(shí)別和提取，將讀取的相關(guān)信息與提前設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行比較，若滿足質(zhì)檢要求即認(rèn)為通過(guò)相應(yīng)檢查項(xiàng)并顯示YES，若不滿足要求則顯示NO，最終形成設(shè)備質(zhì)量檢查報(bào)表，從而對(duì)設(shè)備模型進(jìn)行有效評(píng)估，具體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 設(shè)備模型入庫(kù)檢查技術(shù)路線

設(shè)備庫(kù)狀態(tài)檢查技術(shù)路線如圖2所示，首先配置查詢模板，選擇待查裝船設(shè)備庫(kù)，軟件自動(dòng)遍歷所有設(shè)備模型的設(shè)備代號(hào)、設(shè)備名稱、設(shè)備創(chuàng)建時(shí)間、最新修改時(shí)間、設(shè)備是否為新增設(shè)備、設(shè)備重量、設(shè)備重心是否填寫(xiě)、主模型是否修改、是否有維修空間等條目，最終生成裝船設(shè)備庫(kù)狀態(tài)檢查報(bào)表，從而對(duì)設(shè)備庫(kù)狀態(tài)進(jìn)行有效評(píng)估。

艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查技術(shù)路線如圖3所示，結(jié)合相關(guān)質(zhì)量管理規(guī)則，配置艙室清單模板。選擇待查結(jié)構(gòu)樹(shù)節(jié)點(diǎn)，軟件自動(dòng)遍歷節(jié)點(diǎn)所含艙室，讀取所有設(shè)備的艙室編號(hào)、艙室名稱、專業(yè)、設(shè)備代號(hào)、設(shè)備名稱、實(shí)例化名稱、設(shè)備坐標(biāo)、設(shè)備重量、設(shè)備重心等信息，最終形成艙室設(shè)備清單。同時(shí)，通過(guò)與基準(zhǔn)艙室設(shè)備清單比對(duì)，生成艙室未布置設(shè)備清單，也可通過(guò)與前期艙室設(shè)備清單比對(duì)，生成艙室設(shè)備增量分析結(jié)果，從而對(duì)艙室設(shè)備布置進(jìn)行質(zhì)量檢查。

圖2 設(shè)備庫(kù)狀態(tài)檢查技術(shù)路線

圖3 艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查技術(shù)路線

3 質(zhì)量檢查工具工程應(yīng)用

裝船設(shè)備質(zhì)量檢查工具部署后，進(jìn)入3DE平臺(tái)，視圖界面呈現(xiàn)開(kāi)發(fā)的操作工具欄，如圖4所示。

圖4 裝船設(shè)備質(zhì)量檢查開(kāi)發(fā)工具

3.1 設(shè)備模型入庫(kù)檢查

設(shè)備入庫(kù)檢查服務(wù)端部署時(shí)，在CAA開(kāi)發(fā)程序的安裝部署路徑win_b64codeinATOZ EquipmentCkTool，右鍵點(diǎn)擊EquipmentCkTool文件，并在下拉菜單中選擇[編輯]，結(jié)合結(jié)構(gòu)樹(shù)創(chuàng)建、建模合規(guī)性檢查、屬性定義、接口定義和發(fā)布必要元素五大方面進(jìn)行檢查規(guī)則配置，并可結(jié)合工程實(shí)際對(duì)檢查項(xiàng)進(jìn)行刪減。

28項(xiàng)全部檢查內(nèi)容如下：

以某型燃油分油機(jī)為對(duì)象，在3DE平臺(tái)打開(kāi)燃油分油機(jī)模型，點(diǎn)擊圖4工具欄中第一個(gè)按鈕Check Equipment（設(shè)備檢查），彈出檢查對(duì)話框，在結(jié)構(gòu)樹(shù)點(diǎn)選待查設(shè)備，對(duì)話框[Equipment]欄自動(dòng)顯示設(shè)備編碼。根據(jù)需要選擇檢查結(jié)果存放地址，定義Excel清單名稱，點(diǎn)擊[Check]按鈕即可生成檢查結(jié)果，如表1所示，可見(jiàn)，設(shè)備模型維修及操作空間、拆裝節(jié)點(diǎn)未隱藏，重心點(diǎn)幾何未輸出，電氣接口未定義。表1所示結(jié)果將隨質(zhì)量檢查流程反饋設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改。

3.2 設(shè)備庫(kù)狀態(tài)檢查

根據(jù)工程任務(wù)和研制需求，梳理出裝船設(shè)備庫(kù)檢查明細(xì)，并在服務(wù)端配置成Excel模板。在平臺(tái)中通過(guò)CTG搜索命令調(diào)出待查設(shè)備庫(kù)CTG_525_機(jī)艙設(shè)備，點(diǎn)擊工具欄Check Equipment Library（設(shè)備庫(kù)狀態(tài)檢查）按鈕，彈出設(shè)備庫(kù)狀態(tài)對(duì)話框，選擇待查節(jié)點(diǎn)，指定檢查清單存放地址，定義Excel清單名稱。同時(shí)，輸入檢查日期，點(diǎn)擊[Check]按鈕即可實(shí)現(xiàn)檢查。工具基于給定日期，分析出該時(shí)間點(diǎn)后發(fā)生變更的設(shè)備及新入庫(kù)設(shè)備，并在輸出清單中進(jìn)行標(biāo)示，生成設(shè)備庫(kù)狀態(tài)檢查清單如表2所示。清單統(tǒng)計(jì)各設(shè)備三維模型相關(guān)信息。

表1 燃油分油機(jī)入庫(kù)檢查結(jié)果

表2 裝船設(shè)備庫(kù)狀態(tài)檢查清單

3.3 艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查

艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查時(shí)，在開(kāi)發(fā)工具服務(wù)端進(jìn)行相關(guān)專業(yè)代碼及中文名稱匹配規(guī)則的配置，如CA表示內(nèi)裝，CE表示外裝。進(jìn)入3DE平臺(tái)三維設(shè)計(jì)界面，加載待查艙室三維布置。點(diǎn)擊工具欄中的Extract Cabin Equipment List（抽取艙室設(shè)備清單）按鈕，在彈出對(duì)話框中交互式選擇艙室節(jié)點(diǎn)，并指定輸出清單的路徑及名稱，程序會(huì)自動(dòng)遍歷艙室節(jié)點(diǎn)下的所有設(shè)備，輸出艙室設(shè)備清單。

未布置艙室設(shè)備檢查時(shí)，需準(zhǔn)備基準(zhǔn)艙室設(shè)備清單，進(jìn)入平臺(tái)并打開(kāi)待查艙室結(jié)構(gòu)樹(shù)節(jié)點(diǎn)。點(diǎn)選工具欄中的Extract Unpacking Cabin Equipment List（抽取未布置艙室設(shè)備清單）按鈕，選中艙室節(jié)點(diǎn)、基準(zhǔn)艙室設(shè)備清單和輸出文件名及地址，即可生成未布置艙室設(shè)備清單，清單中的未布置設(shè)備清單欄，正值表示未布置的數(shù)量，負(fù)值表示多布置設(shè)備數(shù)量。

艙室設(shè)備增量分析用于當(dāng)艙室設(shè)備布置到某一階段，通過(guò)與最初基準(zhǔn)艙室設(shè)備清單做對(duì)比，分析設(shè)備布置的增量百分比。檢查時(shí)，以Excel形式準(zhǔn)備基準(zhǔn)艙室設(shè)備清單，存放在相應(yīng)位置。點(diǎn)擊工具欄中Cabin Equipment Increment Analysis（艙室設(shè)備增量分析）按鈕，選擇基準(zhǔn)艙室設(shè)備清單和待查艙室節(jié)點(diǎn)，平臺(tái)快速運(yùn)行后彈出設(shè)備增量百分比，如圖5所示?；鶞?zhǔn)清單中應(yīng)布置10臺(tái)設(shè)備，受技術(shù)狀態(tài)變化影響，實(shí)際已布置14臺(tái)，則設(shè)備增量百分比為40%。

圖5 增量分析結(jié)果顯示

4 結(jié)論

隨著船舶數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，MBD模型數(shù)據(jù)已經(jīng)成為船舶研制的重要依據(jù)。深入分析裝船設(shè)備質(zhì)量檢查細(xì)則，從型號(hào)研制任務(wù)入手梳理裝船設(shè)備數(shù)字化質(zhì)量審查流程，探明設(shè)備模型入庫(kù)檢查、設(shè)備庫(kù)狀態(tài)檢查以及艙室設(shè)備布置檢查技術(shù)路線，基于CAA二次開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，打通了裝船設(shè)備質(zhì)量檢查的數(shù)據(jù)傳遞。在工程型號(hào)中能夠較好應(yīng)用，有助于檢查人員快速高效地完成檢查任務(wù)，避免大量重復(fù)工作。

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Development Technology for Quality Check of MBD Ship Equipment

LU Yongjin1，QIN Feng1,2，GONG Wei1,2，HAN Hairong1

( 1.China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China; 2.Wuhan Ship Development and Design Institute Co., Ltd., Wuhan 430064, China )

To solve the problem of quality control for MBD ship equipment model, the quality check process and implementation rules of ship equipment were systematically sorted out and a feasible technical development route was established based on the characteristics of ship development,. The secondary development based on CAA realized the quality check functions of ship equipment warehousing, equipment library status and cabin equipment layout. The quality check results could be generated automatically for quality inspection personnel through interface selection and mouse operation. Finally, combining with specific engineering examples of ship equipment, the deployment and application of quality check development tools based on 3D Experience platform can greatly reduce the workload and ensure the quality of quality check.

MBD；ship equipment；quality check；CAA；secondary development

U662.9

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2022.01.009

1006-0316 (2022) 00-0061-06

2021-05-26

國(guó)家部委項(xiàng)目（JCKY2017207A001）

盧永進(jìn)（1982－），男，四川瀘縣人，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榇霸O(shè)計(jì)信息化，E-mail：soda1998@126.com。