基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法研究

朱佳文，韓海榮，楊亢亢

（中國艦船研究設計中心，武漢 430064）

基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法研究

朱佳文，韓海榮，楊亢亢

（中國艦船研究設計中心，武漢 430064）

在船舶總體設計過程中，由于系統與設備復雜而導致圖紙數據處理工作煩瑣、設計數據缺乏有效管理、設計效率低下。提出一種基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法，該方法在PDM中建立了基于設計數據的管理模式，創建了包含系統結構樹、區域結構樹、組件、設備、接口等信息的體系架構，在AutoCAD中開發了與PDM集成的接口，使得設計人員在原理圖中完成系統設計后，可以實現設備的自動編號、標注與生成明細欄的自動生成、設備艙室信息的自動識別、設備重量重心的一鍵提取、設備符號的一鍵修改、設計數據的在線修改與版本管理。該方法可有效提升設計人員的工作效率和設計數據的管理水平，適用于船舶總體設計領域的各個專業。

CAD；PDM；船舶；原理圖

0 引言

船舶的總體設計是一項涉及專業面廣泛、子系統復雜、設備眾多的系統工程，艦船的各項性能指標和設備信息非常多，在船舶產品研制的各個階段，各個專業需要在CAD中頻繁大量的編制各種原理圖、統計各類設計數據并編制相關技術文件。

目前，船舶總體設計使用的PDM系統針對各個專業科提交的原理圖是基于文檔的管理，CAD圖紙中的設計數據與PDM系統中的設備及相關設計參數缺乏關聯關系，而且由原理圖產生的各類文檔與各項設計數據也缺乏自動的關聯關系，所以每一次設計變更都會導致大量相關圖紙及文檔的修改，嚴重影響了專業設計人員的工作效率。

同時，原理圖中各個設備的技術狀態在PDM系統中缺乏基于數據管理的動態管控，這就增加了船舶總體設計過程中的技術狀態管理難度，嚴重影響了船舶總體設計各個專業設計人員的工作效率，同時還降低了船舶的研制效率和質量。因此，為了提升船舶設計人員的工作效率，同時提高船舶的研制質量，我們需要一種新的方法在CAD中完成原理圖的設計工作。

1 原理圖快速設計方法概述

在船舶總體設計過程中，各子系統之間的關聯關系復雜，子系統中的設備數量繁多，各子系統原理圖的數據處理工作煩瑣，原理圖中的設計數據缺乏有效管理，因此影響了專業設計人員的工作效率，對船舶的設計質量帶來隱患。本文提出的基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法主要是在PDM中建立了基于設計數據的管理模式，創建了包含系統結構樹、區域結構樹、組件、設備、接口等信息的體系架構，在AutoCAD中開發了與PDM集成的接口，使得設計人員在原理圖中完成系統設計后，可以實現設備的自動編號、標注與生成明細欄的自動生成、設備艙室信息的自動識別、設備重量重心的一鍵提取、設備符號的一鍵修改、設計數據的在線修改與版本管理。

2 原理圖快速設計實施方法

基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法流程圖，如圖1所示。

下面結合流程圖，對基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法的工作流程進行詳細描述：

1）管理員在PDM接口數據提交系統中新建船舶型號產品Product1；

2）根據船舶總體設計要求，各個專業根據需求在PDM接口數據提交系統的接口協調定義模塊中定義產品Product1的接口關系，每個接口關系中包含若干個接口屬性，每個接口屬性包含名稱、單位、描述、類型、限制條件、默認值等信息（例如：直流管理接口關系中包含電壓、額定功率、用電時間、電制等接口屬性）；

3）管理員根據產品Product1的系統組成（包含各子系統之間的隸屬關系、各子系統的責任科室）在PDM接口數據提交系統的系統瀏覽器中創建系統結構樹；

4）管理員根據產品Product1的艙室組成（包含水密區、甲板、艙室的隸屬關系）在PDM接口數據提交系統的區域瀏覽器中創建區域結構樹；

5）依據“CB/T 13-2007”，管理員在PDM接口數據提交系統的產品Product1的組件瀏覽器中創建Class結構樹，專業設計人員在編號為54101的Class中創建3個編號（即ComponentID）為54101-01、54101-02、54101-03的組件（組件即產品Product1中的通用設備）；

6）專業設計人員根據54101這個Class中的組件在AutoCAD中繪制類庫文件“Product1-54101.dwg”，一個類庫文件對應一個Class，在類庫文件“Product1-54101.dwg”中一個塊符號對應54101這個Class中的一個組件，在每個塊符號中設置屬性ComponentID（固定屬性）和ElementID（不固定屬性），其中ComponentID的值與已創建的組件的ComponentID值一致；

7）設計人員在PDM設計中心里將54101這個Class與類庫文件“Product1-54101.dwg”進行關聯，并根據設備技術狀態的變化及時更新PDM設計中心里的類庫文件；

8）在AutoCAD的加載應用程序的啟動組中添加定制開發的CAD與PDM集成程序“dse.dvb”與“dse.lsp”，每次啟動AutoCAD將自動加載程序并啟動“PDM”功能菜單，“PDM”功能菜單中包括：“類庫文件信息”、“設計圖紙信息”、“運行模式設置”、“清除文件類型”、“更新Element到PDM”、“加載數字總圖”、“更新設備艙室信息到PDM”、“生成明細欄”、“提取重量重心”、“圖紙在線自動修改”、“修改塊名稱”；

9）設計人員將PDM設計中心里的類庫文件“Product1-54101.dwg”下載到本地，在AutoCAD中新建5416系統的原理圖“Sys-Product1-5416.dwg”，通過功能菜單“設計圖紙信息”設置該原理圖的基本信息（包括：產品代號Product1、系統編號5416等信息），通過AutoCAD的設計中心將本地類庫文件“Product1-54101.dwg”中的塊符號添加至該原理圖中，并根據船舶系統的技術狀態在該原理圖中對設備的位置進行調整；

圖1 基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法流程圖

10）設計人員通過功能菜單“更新Element到PDM”對5416系統原理圖中的設備進行自動編號，并與PDM中5416系統的設備清單保持一致；

11）設計人員通過功能菜單“加載數字總圖”將PDM中Product1產品的數字總圖加載到5416系統原理圖的指定圖層中；

12）基于已加載的數字總圖，設計人員通過功能菜單“更新設備艙室信息到PDM”自動識別5416系統原理圖中設備的艙室信息，并更新至PDM的5416系統中；

13）設計人員通過功能菜單“運行模式設置”可以設置當前的運行模式（包括：普通模式、提交模式、標注模式、納期資料模式等），在標注模式中，單擊Product1產品5416系統原理圖中的設備塊符號，即可對設備進行標注，在提交模式中，單擊Product1產品5416系統原理圖中的設備塊符號，勾選已定義的接口關系，即可在線修改設備的接口屬性值，在納期資料模式中，單擊Product1產品5416系統原理圖中的設備塊符號，即可在線查看設備的納期資料；

14）設計人員通過功能菜單“生成明細欄”，即可將Product1產品5416系統原理圖中的所有設備數據自動匯總生成符合出圖要求的明細欄；

15）設計人員通過功能菜單“提取重量重心”，即可自動提取Product1產品5416系統原理圖中設備的重量重心，自動分析數據并導出xml格式文件到原理圖的當前目錄，用Excel打開該xml文件，即可查看Product1產品的5416系統的重量重心清單。

3 方法特征

在本文提出的基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法中，類庫文件的信息具有如下特點：

1）類庫文件中保存了對應的產品代號、分類（Class）編號、分類名稱等信息，類庫文件的組件塊符號中定義的ComponentID不包含具體的產品信息，類庫文件的組件塊符號在不同產品中具有可復用性；

2）類庫文件中不存儲組件的接口屬性值；

3）程序僅通過類庫文件的產品代號、組件塊符號的ComponentID這兩個信息與PDM進行數據交互。

在本文提出的基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法中，原理圖的信息具有如下特點：

1）原理圖中保存了該圖紙對應的產品代號、系統編號、系統名稱等信息，原理圖的塊符號中定義的ElementID不包含具體的產品信息；

2）原理圖中不存儲設備的接口屬性值；

3）程序僅通過原理圖的產品代號、設備塊符號的ElementID這兩個信息與PDM進行數據交互。

船舶型號產品設計數據的修改權限通過PDM中的產品團隊模塊進行管理，設計人員每次啟動AutoCAD通過集成程序與PDM進行數據交互時，PDM會要求設計人員輸入帳號、密碼進行身份驗證。專業設計人員通過此方法可以在AutoCAD環境中在線查看、修改PDM中設備的接口屬性值，同時也可以在線查看PDM中設備的納期資料。

4 結束語

本文研究了基于CAD和PDM的船舶系統原理圖快速設計方法，該方法解決了船舶總體設計過程中圖紙數據處理工作煩瑣、設計數據缺乏有效管理、設計效率低下的問題，使得CAD原理圖與PDM數據高度集成，實現了設備自動編號、自動標注、自動生成明細欄，自動識別設備的艙室信息、自動提取設備重量重心、CAD中在線修改設備接口屬性、在線查看設備納期資料、多專業協同設計及接口快速提交等功能。該方法可有效提升設計人員的工作效率和設計數據的管理水平，適用于船舶總體設計領域的各個專業。

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Research on the rapid design method of system diagram in the ship based on CAD and PDM

ZHU Jia-wen, HAN Hai-rong, YANG Kang-kang

TP315.69

：A

1009-0134(2017)07-0085-03

2017-05-19

朱佳文（1985 -），男，湖北武漢人，工程師，博士，研究方向為船舶信息化。