船電設計中的一體化設計解決方案

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

1 詳細設計環節優化

1.1 基于單元模塊化的圖紙繪制

現下前期的詳細設計主流還是基于AutoCAD的圖紙繪制，高質量圖紙更多的是依賴塊的合理應用和智能的自動化輔助設計。

一體化設計新解決方案中，詳細設計環境依靠內部資源組建。所有圖元信息皆為單元模塊，只需調用關聯模塊，建立模塊連接即可完成詳細設計圖紙的重構。

標準化的CAD圖紙,可建立比對規則，直接解析后，即可自動重塑完成AVEVA圖紙繪制。

鑒于當前外來圖紙的標準不一，內部轉化后，更多的只是保留圖面信息，可提取的邏輯關聯十分有限，所以CAD信息轉化到AVEVA更多的是利用復刻方式。但豐富的塊資源和高效的模塊新增，使得圖紙重構依舊十分高效和簡捷。

1.2 多圖紙的接口鏈接

傳統多個系統圖的繪制過程中，功能塊常常采用主系統中電氣連接采用實線，輔系統中采用虛線的方式，在避免重復電氣連接的情況下保障子系統的可讀性。但各系統獨立繪制完成，后續批量修改的過程中，同一對象的修改需要涉及多處，繁復低效、可靠性低。

一體化設計新解決方案中，見圖1，對象就是數據的集合，在完成主系統的繪制后，輔系統的只需調用需求的來至于主系統的數據塊，并控制虛線顯示即可。鏈接數據塊和更新控制的使用保障了數據的一致性(數據來源只有一個本體)，數據修改一次完成，準確、高效。同理，布置圖與系統圖中設備的一一對應關系，編制合理的比對規則，也能良好解決二者修改的同步性。

圖1 系統到三維模型的組建和核對

1.3 接線圖的自動繪制

基于一體化設計強大的屬性管理，系統圖繪制結束后，根據系統構成，組建兩端設備端子的數據接口連接關系后(定義兩端設備端子，將尾設備端子鏈接至首設備端子，可通過拖拽賦值，將一個端口放入另一個端口)，即可通過自動定義并分配芯線端口，進一步細化電氣連接拓撲關系[2]。最終篩選調用關聯模塊端子，即可完成接線圖的自動繪制工作。極大的簡化了工作內容，核對信息僅限于兩端設備接口的對應關系(內置EXCEL的數據處理功能可轉化任何形式報表的進行核對)，嚴密的邏輯控制有效維持數據質量。

2 無縫連接詳細設計和生產設計

以具體設計解決方案為例，采用分階段環境獨立組建方式，傳統詳細設計采用CAD設計平臺，生產設計采用TRIBON平臺。各設計階段自主完成環節任務，前后道設計信息傳遞遲緩，前道數據不能直接應用于后道，更多的是倚靠人力重復解讀。隨著自動化程度的提高，部分數據可以得到應用，但封閉的數據存儲，使數據交互非常局限。多形式的外來圖紙、雜亂的數據結構形式以及不規范的設計人員修改造就的不規律數據處理需求，將問題處理進一步復雜化，最后不得不擱置輔助軟件的深度優化，回歸人力干預，人工成本浪費依舊嚴重。

其中尤為凸顯的是：①需人工根據CAD中布置圖重新在TRIBON環境下完成模型的布置；②CAD中系統圖的電纜清單不能直接在EXCEL后續電纜冊中應用；③多環境的組合使用繪制完整信息的電纜冊。

2.1 二維系統生成三維模型

相同資源提供動力支持使得不同設計階段環境的組建基于相同平臺成為可能。設計環節中很多工序可以前移并直接由前道涵蓋。其中由二維系統直接驅動生成三維模型帶來的便捷尤為引人矚目，見圖2。

圖2 系統到三維模型的組建和核對

功能實現重點步驟為a)進入Integrator功能，b)選定已完成繪制的系統圖Diagrams，c)建立二維三維數據鏈接表，d)Build功能通過系統圖建立三維模型，e)Compare對比功能核對模型。

其中Compare對比功能規則的建立，初次完整配置后后續項目都可沿用。后續批次項目修改都可通過比對突顯和更新完成所有關聯修改，有效實現圖紙版本控制和修改跟蹤。

2.2 電纜列表的獲取

生產設計過程中，電纜通道設計是重要的一環。前期電纜列表的獲取為通道設計提供容量支持。但詳細設計的CAD電纜數據信息不能直接利用，人工重復提取耗時且引入誤差風險，同時多批次的修改也使得完整電纜列表信息不能及時快捷的獲得，給后續精細化電纜路徑布置的電裝生成設計帶來很大阻力。現階段不斷縮短設計周期的大環境下，前道時間過短導致的準備不足直接制約后道的設計精細程度，兩大主題成了不可協調的悖論，而前后信息傳遞不暢帶來的工作冗余是制約設計周期的最大瓶頸。

一體化設計新解決方案，前道信息完全適用于后道，詳細設計系統圖數據可直接生成電纜列表，參與后道電纜通道設計。提出結果見表1。

2.3 電纜冊的繪制

現有解決方案的局限，多環境的組合使用才能實現完整信息電纜冊的編制。通過反復協調各環境數據達到共同合理才能最終結束。期間摻雜大量的數據處理、核對和關聯設計工作的修改[3]。

一體化數據解決方案，多平臺的數據處理功能可以由一個平臺的相同資源搭建實現，在繼承各平臺各項優點的同時，突破信息傳遞共享瓶頸，信息交換更加便捷。復雜的跨環節的數據處理可以軟件計算獲得，極大提高復雜設計內容的智能處理能力，同時計算所得數據可直接應用至關聯設計工作的環節中去，過程換算最大限度的消除。

表1 系統圖提取電纜列表數據

2.4 敷線圖和設備托盤表的繪制

系統圖的電纜屬性控制、設備的屬性控制可直接運用到敷線圖和設備托盤的繪制過程中。圖面信息的完成再也不是以背景為底，不斷的加入其他平臺獲取的信息的方式，而是改進為調用關聯屬性的方式，直接標注在圖面中。

3 生產設計環節優化

3.1 數據變更突顯和同步

現有開環設計流程中，并行任務同時進行，變更信息不能在各環節直接傳遞，常常由于人工溝通不暢導致各環節修改進度不一，很多時候僅僅實現局部修改，修改遺漏極難核查，更多時候不得不重頭對全部數據進行比對。

一體化設計通過突出變更來識別及管理不同信息版本，同時還能夠運用強大的比較與更新功能，在項目的任何一點跨專業處理任務，從而用戶能夠輕松控制通用工程數計在專業間的同步。如圖3中常規比較和更新方式的示意，應用程序間自然集成確保清晰識別已發布任務和進行中的任務。因此，一方面，產品系列中各個應用程序緊密協作；另一方面通過開放式界面支持來自其他供應商或資源的工程和設計數據，確保在一個信息持續變更、項目優先級不斷變化的環境中，設計的準確性貫穿于造船流程的各個環節。各流程環節中的數據一致性檢查，進一步確保工程數據質量[9]。

圖3 并行設計中的比較和更新

3.2 輔助功能設計

1)TEMPLATE模板可實現參數化建模和自動出圖。某司采用WADS和DASIS等輔助軟件的設計，在添置模型部件新的輔助屬性后才能實現參數化建模和自動出圖，因數據定義和訪問的局限性，功能適用型、可拓展性極弱。另外輔助屬性不能跟隨內置屬性的修改而相應的更新，從而每次數據修改都必須加入輔助軟件數據處理環節，才能保證輔助數據的有效性。

一體化設計通過STRUCTURE模塊的面板角鋼的設計，可制作參數化的基座和設備模型。見圖4，基于其完全內置的屬性定義重要參數后，通過PML編程獲取參數、輸出參數后，一次性完成參數化建立模型的自動出圖，且可良好解決數據修改后的有效性，因為屬性完全來自數據本身。

圖4 參數化設備建模示例

2)圖紙自動繪制，報表直接生成。屬性管理功能可以有效完成現有模型的屬性輸出。托盤表等相關報表的直接生成；實現模型的自動標注，可自動完成安裝圖、敷線圖絕大部分信息。深入研究智能控制，甚至可以實現完全自動出圖。同時由于標注的信息來至模型本身，待模型更新后，新的信息也可通過刷新直接更新到相應的圖紙中。

3)開孔管理。公司現有開孔管理軟件已經比較成熟，但鑒于不同環境的數據流轉，操作步驟顯得繁瑣，且中間環節容易出錯。

一體化設計，公共平臺無縫連接甚至消除各處理步驟，一鍵完成處理成為可能。

4)碰撞管理和設計審核等。

3.3 電纜設計模塊可實現基于CADWIN的電纜冊編制和生成及有效進行節點控制

現有設計解決方案一般采用先構建電纜通道主干，然后使用CADWIN規劃電纜走向和核算節點網絡容量，最后精細化電纜路徑設計的方式，反復調整模型以滿足設計要求[4]。

一體化設計解決方案，在獲取電纜列表后，進入生產設計電纜通道設計環節。先組建電纜通道網絡，載入電纜樣本后，通過自動布線完成電纜走向，核算節點網絡后得出電纜通道容量。根據容量合理布置電纜支撐件完成電纜通道設計。

同時電纜通道設計初期可設定通道關鍵屬性，電纜彎曲半徑、本安電纜獨立敷設等關鍵內容可以得到有效控制。不同條件下的電纜余量設定也是一大亮點，長期工程的實踐可不斷修正直至完善，最大限度實現電纜長度控制。

電纜通道設計完成后，結合現有電纜列表，通過AVEVA內置的EXCEL的重要數據處理功能，編制一套規范的電纜分冊規則，通過report功能塊可直接達成需求電纜冊數據報表的需求完成一套智能電纜切割管理功能。

4 結論

一體化設計解決方案中的工程數據全部來自于同一個數據庫，基于相同資源提供動力支持集成技術，在繼承整合傳統解決方案各項優點的同時，突破信息傳遞共享瓶頸，是提升設計效率的有效途徑。