舾裝生產設計圖紙信息的提取和發布

顏麗琳，王 睿，劉海濱，張寶民，王 昆

(大連船舶重工集團設計研究院有限公司，遼寧 大連 116005)

0 引 言

船舶設計建造是一項十分復雜的系統工程，具有產品信息量大、專業集成度高、研發周期長和研制環節多等特點[1]。隨著數字化設計技術的不斷發展，在研制船舶產品過程中，設計部門除了需承擔產品建模等設計工作以外，還要承擔輔助生產的復雜數據計算工作，如法蘭裝配預轉角的計算等。此外，設計部門還需向生產部門提供詳細的產品設計數據，如何保證產品的電子數據信息在設計部門與生產部門之間準確、快速地傳輸是當前船舶企業的主要研究內容之一。

隨著智能制造在船舶行業的深入推進，舾裝件生產技術不斷朝著精細化、模塊化的方向發展[2]。對于承接船舶舾裝件制作、配送和單元模塊制作配送等任務的舾裝公司來說，需將設計部門提供的圖紙電子數據錄入企業資源計劃(Enterprise Resource Planning,ERP)系統中，用于在自動化生產流水線進行船舶舾裝件生產制造。舾裝公司以往采用的產品數據錄入方式通常為人工錄入，工作效率較低，出錯率較高，嚴重影響了產品的制造效率。因此，對產品信息數據發布和同步傳輸方式進行改進勢在必行[3]。

基于以上分析，本文對舾裝生產設計圖紙信息的提取和發布進行研究。通過開發程序，對設計部門提供的圖紙信息進行自動提取和電子化發布，實現設計平臺與生產部門信息化平臺的有效對接，顯著提升生產部門的生產效率。

1 圖紙信息提取及發布流程

本文以管子制作圖為例，研究從Aveva Marine船舶設計平臺系統提取模型數據的方式。結合生產對特殊數據的計算需求，采用C#、PML和SQL Server開發語言進行程序開發，研究圖紙發布和數據同步傳輸的途徑，并通過管子制作圖出圖系統完成從圖紙信息獲取、轉換到發布的操作流程，見圖1。

圖1 系統操作流程

設計人員打印圖紙時，程序后臺提取圖紙或模型信息，并將其保存到數據庫中。傳輸程序根據圖紙發放時間節點判斷是否打印圖紙。針對打印的圖紙，將提取的信息與圖紙管理系統的信息相比對，篩選出滿足條件的圖紙信息，并自動傳輸到生成車間，不滿足條件的信息以郵件的形式發給設計人員處理。

2 系統開發中的技術問題

從設計圖紙或模型中提取生產所用數據，并將其下發到加工車間，整個過程需解決一系列技術問題，比如設計數據提取的方式及時機、數據保存方式、數據下發節點和數據傳輸方式等，只有打通每個節點，才能保證數據被準確提取并順利發布。

2.1 圖紙信息的提取和導入

產品電子數據的獲取有2種方式，即從模型中抽取和從圖紙中讀取。本文采用從圖紙中讀取產品電子數據的方式，將讀取的時間節點確定為設計人員生成圖紙的時刻，自動提取圖紙的所有模型信息，將其作為數據來源。這種數據獲取方式的優點是即使設計人員只修改圖紙，不修改模型，也能保證產品數據的準確性。

對于不同類型的圖紙和同一圖紙的不同部分，判斷數據的歸屬和選擇獲取數據的方式是不同的。以管子制作圖為例，圖2為圖紙信息提取場景，其表頭信息是唯一的，只需分別確定每條信息的坐標范圍，逐個獲取即可得到所需的信息。制作圖的材料加工部分由若干行組成，需先給定一個大的范圍，在這個范圍內逐列、逐行獲取信息，然后通過給定的間距循環遞進，遍歷整個給定區域，最后形成列表。需注意的是，在循環遞進過程中，要通過算法排除冗余信息，以保證數據的準確性。

圖2 圖紙信息提取場景

完成圖紙信息提取工作之后，通過PML Net編寫程序接口，將從圖紙中提取的數據信息保存到后臺數據庫中。圖3為導入到數據庫中的制作圖紙信息。

圖3 導入到數據庫中的制作圖紙信息

2.2 產品電子數據同步

在發布系統的PDF圖紙文件時，需將產品電子數據同步傳輸到舾裝公司的數據庫中。圖文檔數據庫中有專門的數據表記錄設計人員提交打印作業的詳細信息，其中“打印完成時間”列里記載有圖紙打印的完成時間，通過監測該信息，在打印時間發生改變時觸發產品電子數據進行同步傳輸。

產品電子數據的自動同步傳輸有2種方式。

1)實時傳輸：利用數據庫同步復制功能，通過觸發數據拷貝程序模塊對產品電子數據進行實時傳輸(見圖4)。

圖4 產品電子數據實時傳輸

2)定時傳輸：利用Window計劃任務程序設置自動傳輸時間，將傳輸條件寫入控制程序中，對于滿足條件的數據，以制作圖號為單位，將對應的圖紙信息從本地數據庫服務器同步拷貝到舾裝公司數據庫中，完成一次產品電子數據同步過程。

2.3 整體頁碼編排

一本完整的圖冊通常包含封面、履歷和制作圖等內容。圖冊中的封面和制作圖是AM(Aveva Marine)軟件下的圖紙格式，在合成最終PDF文件之前會形成一個列表，每個列表項就代表1頁。因此，圖冊的總頁數計算公式為：總頁數 = 封面頁數 + 履歷頁數 + 制作圖列表項個數。

在設置頁碼時，一般需先對制作圖進行排序，即對制作圖列表進行排序；隨后設置backing and overlay sheets中的eText屬性值，通過程序識別位置并寫入頁碼，完成對頁碼的排序和填寫；最后通過讀取上述eText的屬性值獲得工程號和制作圖號，把排序頁碼同時寫入后端數據庫中(見圖5)。

圖5 整體頁碼編排流程

2.4 法蘭裝配預轉角計算

在設計研制船舶產品過程中，設計部門還要承擔輔助生產的復雜數據計算工作，如法蘭裝配預轉角的計算。基于管子先焊后彎工藝的要求，初始角和尾端角是計算預轉角的關鍵數據。通過對批次管子彎曲后補償量進行測算和對法蘭裝配過程中的轉角進行計算，利用二次開發程序構建數學模型。以建模坐標系為依據，不旋轉圖形，抽取每個進行曲加工的管段的連接矢量，并判斷連接矢量與x軸、y軸和z軸的夾角是否符合要求；同時，通過投影計算夾角，并將結果寫入管子小票生成模塊中。

基于法蘭裝配過程中預轉角的計算構建管子彎曲后的數學模型，可模擬法蘭裝配的相關預轉角信息，為管子智能化加工的先焊后彎技術的應用提供加工數據，并輸出裝配預轉角信息，體現在管子三維工藝模型中，為管件自動加工提供基礎數據。

2.5 流水線識別碼分類

流水線識別碼是一種用字母表示的用于識別管子加工流水線的編碼。該識別碼是在管路建模完成、通過管路檢查并確定管子屬于哪個流水線之后，采用一定的算法生成的。不同的字母表示不同的流水線，具體分類見表1。流水線識別碼寫入Spool的用戶自定義屬性(User Defined Attribute,UDA)中，可通過模型數據提取、數據發布等環節傳輸到生產環境中，指導實際的舾裝產品生產。

表1 流水線識別碼分類

3 結 語

本文研究了舾裝生產設計圖紙信息的提取和發布。通過圖紙信息數字化打通舾裝產品設計和生產的數據流，實現了設計平臺與生產部門信息化平臺的有效對接，推進了信息數字化在船舶行業設計部門和舾裝生產部門的全面應用，滿足智能制造的需求和發展趨勢，有效降低了數據傳輸和錄入的出錯率，顯著提升了生產部門的產品生產效率和設計質量。