基于PDM系統的船舶設備屬性接口提交及管理技術研究

朱佳文，田娣珺，韓海榮

（中國艦船研究設計中心，武漢 430064）

基于PDM系統的船舶設備屬性接口提交及管理技術研究

朱佳文，田娣珺，韓海榮

（中國艦船研究設計中心，武漢 430064）

船舶產品的研制是一項涉及專業面廣泛、系統設備眾多、接口參數復雜的系統工程，不同專業之間需要針對船舶設備及其接口參數開展技術協調，以確保船舶的各項技術指標滿足船東的需求。通過分析制造業設備及其接口的管理現狀，針對船舶產品的研制提出了基于PDM系統的設備屬性接口提交及管理方案，支持不同專業之間的協同設計，保證設備接口數據的快速、準確、有序的交互，有效提升船舶產品的研制效率與質量。

PDM系統；船舶；設備；接口

0 引言

船舶產品的研制是一項涉及專業面廣泛、系統設備眾多、接口參數復雜的系統工程，在滿足船東需求的前提下，如何提升船舶企業產品的研制效率、提高設計質量、降低建造成本，是船舶企業普遍面臨的問題之一。隨著信息化技術的迅速發展，各類船舶企業采用三維設計軟件、PDM系統（產品數據管理系統）開展船舶產品的研制。由于船舶產品的復雜性，各類設備及其接口屬性的種類和數量多，為了達到船東的設計要求，不同專業的設計人員在方案設計、技術設計、施工設計等不同階段需要針對設備及其接口屬性開展技術協調，技術協調的數據量大、頻率高、迭代次數多，重復的數據整理工作對船舶產品的研制效率產生較大影響。因此，在PDM系統中建立設備屬性接口提交模式，可以避免大量繁瑣的數據整理工作，提升多專業技術協調的效率，減少設計錯誤，提高船舶產品的研制質量，縮短產品的研制周期。

1 國內外現狀

1.1 國外現狀

國外的大型復雜產品研制企業，如航空、航天、船舶和汽車等制造企業，為提升產品的研制效率和質量在PDM方面投入了大量的資金，早期實施PDM的制造企業大部分都在美國，最近在歐洲、環太平洋區域及其它國家，在PDM上的投資都在不斷增加，明顯看出PDM研發的國際化趨勢。國外的制造企業的特點是分布在不同的地域，每個產品都有幾萬甚至上百萬個設備，在復雜產品的研制過程中針對產品的設計數據進行精細化管理，不僅可以提高多專業協同設計的水平，減少復雜產品總體設計過程中技術協調產生的差錯，還可以開展并行工程，實現產品所有設備及其接口數據的共享，降低復雜產品的研發成本，縮短產品研制周期，創造經濟效益。

1.2 國內現狀

隨著信息化技術的飛速發展，CAD、CAE、CAM的應用給國內船舶企業在設計、開發與管理等方面帶來了全新的面貌，但由于各個系統在產品整個生命周期內各管一段，缺少對產品信息的全過程統一管理，造成信息傳遞及反饋過程中信息堵塞或失真。國內大多數船舶企業在應用CAD、CAE、CAM的過程中，往往缺少對設計產品信息的統一數據庫管理，造成產品協同設計過程中數據版本管理混亂，無法實現信息共享。由于缺少對產品協同設計數據的過程管理，使后續產品的設計、制造過程中，重復發生前面已修改過的錯誤。因此，在船舶產品數字化設計過程中，開展產品數據管理技術的研究是非常重要的。

2 設備屬性接口提交管理方案

2.1 概述

基于PDM系統的設備屬性接口提交及管理模式主要是為了在三維設計中更加強有力的支持各個專業之間設計數據的交互，在PDM系統中針對技術協調數據進行管理。設備屬性接口提交及管理以船舶產品為基礎，整體規劃成產品系統設備、設備屬性接口和數據編輯、接口技術協調等部分。具體涉及的功能有：設備接口管理、接口屬性值管理、數據提交管理、技術協調管理、數據的批量導入導出、設備接口數據查詢等。

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

基于PDM系統的設備屬性接口提交及管理模式涉及組件、設備、接口關系、接口屬性等概念。組件就是某產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。設備就是某產品中具體到某個空間區域的物體，例如：某船的1號艙室的空調是一個設備，2號艙室的空調就是另一個設備。接口關系就是針對組件或者設備而定義的屬性類，例如：壓縮空氣使用需求就是一個接口關系，可以針對需要使用壓縮空氣的組件或者設備定義這個接口關系。接口屬性就是接口關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，組件或者設備負責人可以在接口屬性中填寫相應的屬性值。

2.2 產品系統設備

按照船舶產品的系統隸屬關系，在各個產品下依次建立一級系統、二級系統、三級系統等等，構建產品系統的樹形結構圖。各個子系統的負責人可以在系統中添加設備，每個設備均關聯一個組件，這里的組件選取于已在PDM系統中建立的產品設備庫。

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

1）保存用戶、權限與系統之間的關系；

2）各專業科的領導有權限為本科的成員增加或者取消系統的管理權限；

3）只有具備了權限的用戶才能向自己負責的系統中添加設備、移除設備，并可以修改設備的接口屬性值，同時支持設備及接口屬性的批量導入導出；

4）未獲得授權的普通用戶只具備查看權限，不具備修改數據的權限。

專業設計人員將自己負責的系統添加到我的系統里，根據船舶產品的設計要求往我的系統中添加設備，然后用戶就可以參與設備及接口屬性的提交工作。

2.3 設備屬性接口和數據編輯

各個專業的設計人員根據三維設計的需求，可以針對組件或者設備定義接口關系及接口屬性，經領導審批后可以將定義的接口進行發布，設備責任人根據其它專業發布的接口可以編輯和修改接口數據，為不同專業之間開展三維協調設計奠定基礎。

各專業科的設計人員在進行技術協調的時候，一般由流程發起者（即設備接口數據的收集者）定義接口關系或者接口屬性，由流程接受者（即設備接口數據的提供者）在各個接口關系的接口屬性中填寫接口數據。在提交或者收集設備的接口數據之前，需要對已定義的接口關系或者接口屬性進行發布，定義的時候需要確定該接口關系的類型：

1）組件接口

該類接口定義和發布后，接口數據將對該組件下關聯的所有設備有效，針對同一個接口屬性，組件下關聯的所有設備的接口屬性值均相同。

2）設備接口

該接口定義和發布后，接口數據僅對設備有效，針對同一個接口屬性，組件下關聯的設備的接口屬性可以取不同的值。

接口發布者在確定了接口類型后，即可定義接口關系的名稱，同時在接口關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。各專業的領導具備接口發布和修訂的權限。設備責任人根據其他科室發布的接口關系和接口屬性，在我的系統中可以隨時針對設備的接口屬性值進行編輯，在正式的技術協調（未提交）進行前，設備責任人可以在接口屬性的當前值中隨時對數據進行修改，設備責任人對未正式提交的接口數據不負技術責任。

2.4 接口技術協調

各專業科根據船舶產品三維設計的需求，在設備屬性接口提交及管理模塊中可以通過技術聯系單的形式發起正式的技術協調，技術協調由接口關系的發布科發起，一個技術聯系單可以同時關聯多個接口關系。

技術協調的雙方都需經過擬稿、核稿、審稿，技術聯系單經審稿后即發往對方科室，同時PDM系統對技術協調數據的版本進行管理，產品的質量主管可以對技術協調的整個過程進行監督。各專業科之間開展協調設計的工作流程圖如圖1所示。

設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）發起科申請技術協調

針對已經發布的接口關系和接口屬性，由接口發布科（技術協調的發起科）向設備的責任科（技術協調的接收科）以技術聯系單的形式發起正式的技術協調，技術協調的申請者指定擬稿、核稿、審稿人員。

2）發起科擬稿、核稿、審稿

發起科的擬稿人選取需要的接口關系和接口屬性，

【】【】流程經過審稿后，技術聯系單的流程即到達接收科。

3）接收科指派落實人

技術聯系單的流程即到達接收科之后，由接收科的領導指派擬稿、核稿、審稿來落實這項技術協調任務。

4）設備責任人提交接口數據

由接收科的擬稿人通知各個設備負責人提交接口數據，在正式提交數據之前，設備責任人可以對接口數據進行多次修改，在正式提交接口數據后，設備責任人對提交的接口數據負技術責任。

5）接收科擬稿

待所有的系統責任人提交接口數據完畢后，由接收科的擬稿人對接口數據的完整性進行檢查，完成自動匯總后由接收科的擬稿人將任務轉到下一步。

6）接收科核稿、審稿

接收科的擬稿人完成任務后，再由接收科的核稿人、審稿人依次對本次技術協調進行審批。

7）發起科確認協調結果

接收科的審稿人批準后，技術協調的流程到達發起科，由發起科的擬稿人確認本次技術協調的結果。此時，接收科提交的所有接口數據將作為正式數據存入提交值中，PDM系統將各項接口屬性的當前值記錄到上一次提交值中，并記錄本次技術協調的提交時間，同時PDM系統還保存歷史的每一次提交值和提交時間。

圖1 設備屬性接口提交及管理的工作流程圖

3 結束語

本文主要探討了設備屬性接口提交及管理的運用現狀及其應用前景，針對船舶產品研制的特點，提出了基于PDM的設備屬性接口提交及管理方案，建立設備屬性接口提交及管理模塊，可以有效減少船舶產品技術協調過程中大量繁瑣的數據整理工作，對于提升船舶產品的研制效率、提高船舶產品的研制質量、縮短船舶產品的研制周期具有重要意義。

[1] 邵開文,馬運義.艦船技術與設計概論[M].北京：國防工業出版社,2009.

[2] 童秉樞,李建明.產品數據管理技術[M].北京：清華大學出版社,2000.

[3] 約瑟夫?蕭塔納.制造業企業的產品數據管理[M].北京：機械工業出版社,2000.

[4] 李力,程國平.基于PDM的定制產品設計方案優化研究[J].科技進步與對策,2006,23(3).

[5] 于傳浩,張志.基于PDM環境下標準化管理的技術支撐體系研究[J].CAD/CAM與制造業信息化,2003(7).

[6] 朱佳文,肖鵬安.基于PDM的艦船計算書自動生成技術[J].中國艦船研究,2015,10(4)：16-21.

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的研究。