MBD裝船設備質量檢查開發技術

盧永進，秦峰,2，龔偉,2，韓海榮

MBD裝船設備質量檢查開發技術

盧永進1，秦峰1,2，龔偉1,2，韓海榮1

（1.中國艦船研究設計中心，湖北 武漢 430064；2.武漢船舶設計研究院有限公司，湖北 武漢 430064）

為解決對MBD裝船設備模型實施質量管控的難題，緊密結合船舶研制特點，系統梳理了船舶設備質量檢查流程和實施細則，并建立了可行的技術開發路線。基于CAA進行二次開發，實現船舶和設備入庫、設備庫狀態和艙室設備布置質量檢查功能，質檢人員通過界面選取和鼠標操作即可自動生成檢查結果。最后，結合裝船設備具體工程實例，依托3D Experience平臺對質檢開發工具進行部署和應用實施，能大幅度降低質檢工作量并保證檢查質量。

MBD；裝船設備；質量檢查；CAA；二次開發

船舶數字化MBD（Model Based Definition，基于模型的定義）技術正在型號產品中推進實施，三維設計模型作為設計交付載體，成為復雜產品研制過程的唯一依據，迫切需要保證其完整性和準確性。航空、汽車等領域已構建起以模型為核心的復雜產品質量管理方法，建立相應的技術規范和業務流程，以支持研制過程中的質量業務協同[1-6]。船舶上搭載了大量用于動力、電氣、作戰和生活保障等系統的設備和裝置，數量以千、萬型計[7]。在研制過程中，為有效提升型號產品設計質量，質量管理部門會提前制定設備建模檢查細則，針對具體任務，組織專人進行質量檢查，并形成質量過程記錄表，要求相關設計人員完成整改工作，實現質量歸零。

裝船設備建模布置是船舶研制過程中的重要工作之一。裝船設備技術成熟度不僅受限于采購狀態，還受自身技術狀態和艙室布置要求確定性的影響。此外，艙室位置、艙容、船體結構、系統狀態等頻繁調整，使得艙室設備布置協調變更頻繁。而對應不同設計階段的任務節點，均需對裝船設備開展質量檢查，以往依靠人工逐項校對審核，費時費力，且易產生誤檢查。因此，有必要結合研制業務流程，采用信息化手段正確梳理質量檢查過程中的相互作用與制約關系，開發質量檢查工具，從而有效提升檢查效率和準確率。

1 裝船設備質量檢查過程描述

在三維設計時，機電專業設計人員往往根據設備資料，基于3D Experience（3DE）平臺進行設備建模，經質量檢查合格后完成設備入庫。隨著設備技術資料和納期資料的不斷提交，設備庫的模型逐漸增加并趨于完善。艙室布置時從設備庫調取相應設備進行布置，隨著總體設計狀態的不斷深化，艙室設備布置狀態也相應變化。因此，迫切需要對設備庫和艙室布置狀態進行定期質量檢查。

裝船設備質量檢查包含三部分內容：

（1）設備模型入庫檢查。即設計人員結合具體檢查項目對創建模型進行檢查，檢查結果以條目化形式呈現，便于設計人員作修改處理。設備模型入庫檢查涉及結構樹創建、建模合規性檢查、屬性定義、接口定義和發布必要元素等五大類數項內容，其中僅結構樹創建就包含頂層節點類型、頂層節點命名、主節點類型等十余條檢查項。

（2）設備庫狀態檢查。反映設備庫中模型修改變更情況，及時發現設備模型是否修改，且具體哪些項目發生修改或變更，以便設計人員掌握最新狀態。

（3）艙室設備布置檢查。實時獲取艙室設備清單，具體包含設備名稱、數量、所屬專業等信息。通過不同階段艙室設備清單的對比，能夠反映艙室設備布置變化。

MBD模型質量檢查應滿足規范性、便捷性、高效性、定制性和知識性等要求。按技術規范和行業標準對模型實施批量檢查，實現邊界設計快速檢查。檢查規則可根據型號產品特點和業務自主設定檢查要求，個性化定制。檢查結束后可對模型檢查問題進行統計分析，指導后續優化工作。

質量檢查工具應實現檢查項目可視化，操作方便簡潔，界面易用性好。

2 質量檢查開發技術路線

結合型號產品設備安裝及艙室布置MBD交付成果，經跨專業技術融合和系統歸納，梳理出兩類模型表達要素，形成交付模型所必需表達的數據信息。MBD交付成果均包含模型幾何、屬性信息和三維標注三大部分，對于設備安裝交付成果而言，綜合建模規范及模型檢查標準，確定設備模型入庫檢查的內容包括結構樹、特征、接口定義、屬性信息及三維標注等檢查，通過分類組織研究分析，結構樹檢查包含節點類型及設備定義、頂層節點命名及描述、主節點類型、主節點名稱、維修及操作空間節點類型、維修及操作空間節點名稱等；三維標注檢查包含定位點、設備安裝面、螺栓孔、管路輸入輸出接口、電氣接口、特殊要求等，共梳理設備入庫檢查28項。為實現自動檢查，將具體檢查項程序化，利用正則表達式描述檢查內容，如設備編碼由“五位系統編碼－三位順序號”組成，其正則表達式為“d{5}-d{3}”，當設備編碼不符合“五位數字－三位數字”時，該檢查項結果報錯。

設備庫狀態和艙室設備布置檢查運用開發工具通過專用API接口讀取模型屬性信息，導出Excel設備清單，再對不同Excel清單比對分析設備條目變化，進而獲取設備庫或艙室布置狀態，可基于單個或多個艙室進行狀態檢查。

2.1 開發工具

3DE平臺作為大型工程應用平臺，為用戶提供了多種開發方式[8-10]：

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

（2）Automation API（自動化應用程序接口）；

（3）Knowledge Ware（知識組件）；

（4）Standard Format Import/Export（標準格式導入/導出）；

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

其中，CAA組件應用構架是3D Experience平臺提供的用于產品擴展和用戶應用定制的開發工具。其開發過程基于COM（Component Object Model，組件對象模型）技術，采用面向對象的程序設計思想，具有較強的集成和交互能力。從而實現組件對象的組合和擴展，確保程序的標準化，使得定制開發與平臺具有相一致的操作風格，有利于系統的集成和開發。綜合考慮裝船設備質量檢查軟件功能、復雜程度以及后期維護與擴展性，二次開發采用基于組件應用架構CAA。

開發工具采用C/S架構設計，服務端進行檢查規則、模板制定和軟件配置，實現檢查工具的更新、封裝和發布。客戶端作為質量檢查的執行端，運用安裝部署的開發工具進行質量檢查，實時獲取質量檢查結果。

2.2 開發路線

對于設備模型入庫檢查，需按照工程研制需求和質量管理體系要求，配置設備模型入庫檢查規則。設備入庫檢查技術思路是軟件自動對模型的結構樹、特征、屬性等各檢查項進行遍歷，對模型相關信息進行識別和提取，將讀取的相關信息與提前設定的規則進行比較，若滿足質檢要求即認為通過相應檢查項并顯示YES，若不滿足要求則顯示NO，最終形成設備質量檢查報表，從而對設備模型進行有效評估，具體技術路線如圖1所示。

圖1 設備模型入庫檢查技術路線

設備庫狀態檢查技術路線如圖2所示，首先配置查詢模板，選擇待查裝船設備庫，軟件自動遍歷所有設備模型的設備代號、設備名稱、設備創建時間、最新修改時間、設備是否為新增設備、設備重量、設備重心是否填寫、主模型是否修改、是否有維修空間等條目，最終生成裝船設備庫狀態檢查報表，從而對設備庫狀態進行有效評估。

艙室設備布置質量檢查技術路線如圖3所示，結合相關質量管理規則，配置艙室清單模板。選擇待查結構樹節點，軟件自動遍歷節點所含艙室，讀取所有設備的艙室編號、艙室名稱、專業、設備代號、設備名稱、實例化名稱、設備坐標、設備重量、設備重心等信息，最終形成艙室設備清單。同時，通過與基準艙室設備清單比對，生成艙室未布置設備清單，也可通過與前期艙室設備清單比對，生成艙室設備增量分析結果，從而對艙室設備布置進行質量檢查。

圖2 設備庫狀態檢查技術路線

圖3 艙室設備布置質量檢查技術路線

3 質量檢查工具工程應用

裝船設備質量檢查工具部署后，進入3DE平臺，視圖界面呈現開發的操作工具欄，如圖4所示。

圖4 裝船設備質量檢查開發工具

3.1 設備模型入庫檢查

設備入庫檢查服務端部署時，在CAA開發程序的安裝部署路徑win_b64codeinATOZ EquipmentCkTool，右鍵點擊EquipmentCkTool文件，并在下拉菜單中選擇[編輯]，結合結構樹創建、建模合規性檢查、屬性定義、接口定義和發布必要元素五大方面進行檢查規則配置，并可結合工程實際對檢查項進行刪減。

28項全部檢查內容如下：

以某型燃油分油機為對象，在3DE平臺打開燃油分油機模型，點擊圖4工具欄中第一個按鈕Check Equipment（設備檢查），彈出檢查對話框，在結構樹點選待查設備，對話框[Equipment]欄自動顯示設備編碼。根據需要選擇檢查結果存放地址，定義Excel清單名稱，點擊[Check]按鈕即可生成檢查結果，如表1所示，可見，設備模型維修及操作空間、拆裝節點未隱藏，重心點幾何未輸出，電氣接口未定義。表1所示結果將隨質量檢查流程反饋設計人員進行修改。

3.2 設備庫狀態檢查

根據工程任務和研制需求，梳理出裝船設備庫檢查明細，并在服務端配置成Excel模板。在平臺中通過CTG搜索命令調出待查設備庫CTG_525_機艙設備，點擊工具欄Check Equipment Library（設備庫狀態檢查）按鈕，彈出設備庫狀態對話框，選擇待查節點，指定檢查清單存放地址，定義Excel清單名稱。同時，輸入檢查日期，點擊[Check]按鈕即可實現檢查。工具基于給定日期，分析出該時間點后發生變更的設備及新入庫設備，并在輸出清單中進行標示，生成設備庫狀態檢查清單如表2所示。清單統計各設備三維模型相關信息。

表1 燃油分油機入庫檢查結果

表2 裝船設備庫狀態檢查清單

3.3 艙室設備布置質量檢查

艙室設備布置質量檢查時，在開發工具服務端進行相關專業代碼及中文名稱匹配規則的配置，如CA表示內裝，CE表示外裝。進入3DE平臺三維設計界面，加載待查艙室三維布置。點擊工具欄中的Extract Cabin Equipment List（抽取艙室設備清單）按鈕，在彈出對話框中交互式選擇艙室節點，并指定輸出清單的路徑及名稱，程序會自動遍歷艙室節點下的所有設備，輸出艙室設備清單。

未布置艙室設備檢查時，需準備基準艙室設備清單，進入平臺并打開待查艙室結構樹節點。點選工具欄中的Extract Unpacking Cabin Equipment List（抽取未布置艙室設備清單）按鈕，選中艙室節點、基準艙室設備清單和輸出文件名及地址，即可生成未布置艙室設備清單，清單中的未布置設備清單欄，正值表示未布置的數量，負值表示多布置設備數量。

艙室設備增量分析用于當艙室設備布置到某一階段，通過與最初基準艙室設備清單做對比，分析設備布置的增量百分比。檢查時，以Excel形式準備基準艙室設備清單，存放在相應位置。點擊工具欄中Cabin Equipment Increment Analysis（艙室設備增量分析）按鈕，選擇基準艙室設備清單和待查艙室節點，平臺快速運行后彈出設備增量百分比，如圖5所示。基準清單中應布置10臺設備，受技術狀態變化影響，實際已布置14臺，則設備增量百分比為40%。

圖5 增量分析結果顯示

4 結論

隨著船舶數字化設計技術的應用，MBD模型數據已經成為船舶研制的重要依據。深入分析裝船設備質量檢查細則，從型號研制任務入手梳理裝船設備數字化質量審查流程，探明設備模型入庫檢查、設備庫狀態檢查以及艙室設備布置檢查技術路線，基于CAA二次開發工具實現相關功能，打通了裝船設備質量檢查的數據傳遞。在工程型號中能夠較好應用，有助于檢查人員快速高效地完成檢查任務，避免大量重復工作。

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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

國家部委項目（JCKY2017207A001）

盧永進（1982－），男，四川瀘縣人，博士，高級工程師，主要研究方向為船舶設計信息化，E-mail：soda1998@126.com。