管子加工车间工艺设计软件系统关键技术

王 真

(中船第九设计研究院工程有限公司， 上海 200063)

管子加工车间工艺设计软件系统关键技术

王 真

(中船第九设计研究院工程有限公司， 上海 200063)

针对传统船厂工艺设计过程不规范，三维辅助设计软件及协同设计应用不足等问题，结合工艺数据库搭建，设计程序开发，参数化建模，三维出图，协同设计等关键环节，开发管加工车间工艺设计软件系统，不仅提升工艺设计水平和效率，同时为传统船厂由设计建造向创新运营服务模式转型打下技术基础。

工艺设计;管子加工车间;三维参数化设计

0 引言

随着国内船舶行业自动化、数字化以及智能化制造的升级发展，船厂对船舶设计院工艺设计手段提出了更高要求，以往传统的船厂工艺设计存在设计过程不规范，三维辅助设计软件及协同设计应用不足等问题,导致各设计环节存在信息不共享、信息与业务流程相互脱节等现象。本文以船厂管加工车间工艺设计为对象，从工艺数据库管理平台搭建、工艺设计程序开发、三维参数化建模、三维出图以及协同设计等多个关键环节进行研究，开发满足工艺各个设计阶段需求且功能强大的可视化工艺专业辅助设计软件系统。

1 管子加工车间工艺设计软件系统设计

管子加工车间工艺设计软件系统开发包括工艺数据库管理平台、工艺设计程序以及三维计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)工具3项主要内容。选取SketchUp 2015作为软件系统的运行环境，结合Asp.net+Access，Office VBA，SketchUp API等开发环境，实现数据库管理平台开发、工艺设计程序、说明文档自动生成、三维参数化设计、标注出图等功能。

该系统主要包括基础数据层和设计应用层2层结构。各个系统组成部分通过数据开发接口进行数据互通共享，工艺设计程序、各类设计过程文件人机交互采用B/S(浏览器/服务器)方式，三维 CAD设计平台是通过SketchUp软件，使用Ruby语言进行二次开发来实现的，系统架构如图1所示。

图1 系统架构

2 管子加工车间工艺数据库管理平台开发

Access数据库作为微软推出的以标准JET为引擎的桌面型数据库系统，具有操作简单、界面友好等特点。该数据库管理平台选取Access 2010，使用SQL语言进行开发，运用数据库程序接口(API)函数，采用动态链接库(DLL)、动态数据交换(DDE)、对象的链接与嵌入(OLE)以及开放式数据库访问(ODBC)等技术，可以高效、快速地进行工艺数据库管理平台的开发工作[1]，包括：物量数据库、工程数据库、知识情报库、指标数据库、设备数据库、提资数据库、图形数据库，典型物量数据库的数据表结构及其交互界面如图2和图3所示。

图2 管子加工工艺数据库

图3 物量数据库

3 管子加工车间工艺设计程序实现

工艺设计程序在整个软件系统占据主导地位，其核心思想是管子车间的工艺设计思想原则，即“管子族”思想，先焊后弯主导工艺，两化(工业化、信息化)深度融合，不仅体现工程项目特点，同时也体现设计者对业主需求、设计阶段、项目性质、项目规模、社会环境等的把握。

通过与舾装工艺设计人员进行反复沟通以及对车间现场进行实地调研，最终建立了一套规范完整的管子加工工艺设计流程体系。按设计阶段划分，工程设计分为规划方案、项目建议书、可行性研究、初步设计、施工图设计等5个阶段；按项目性质划分，又可分为新建项目与改扩建项目。不同设计阶段与性质的项目，设计内容和设计深度均不同，图4为工艺专业初步设计流程图。在设计看板开发阶段，开发人员采取C#和JavaScript进行ASP.NET开发[2]。图5为初步设计新建厂区设计看板开发界面。

图4 工艺专业初步设计流程

图5 初步设计看板

3.1 程序安全保护

工艺设计程序仅为内部员工使用，用户资料存放于服务器数据库中。程序设置了用户登陆模块，是本程序的一道安全保障。实现登陆功能的关键技术是Count函数，使用该函数可以判断用户名和密码在指定数据表中是否存在，从而验证登陆用户是否合法。为防止未注册的用户绕过注册界面直接进入设计程序，采用Session对象进行注册验证。Session对象最大的优点是可以把某用户的信息保留下来，让后续的程序读取[3]。不仅如此，为了保证系统数据的安全性，设计人员在每一阶段的过程数据，程序都将会自动备份于用户本地与网络服务器端。

3.2 生成中间过程设计文件

为提高设计系统的整体性能和使用体验，开发团队通过中间文档建立系统各组成部分的数据接口。工艺设计程序首先输入工程设计代号及生产任务号，选择项目的本地存放路径，程序自动根据项目的工程设计代号及生产任务号在本地及服务器上分别创建文件夹，用于存放设计中所生成的过程数据文件，如图6所示。ASP.NET通过Directory类的CreatDirectory方法创建文件夹，通过FInfo类的CopyTo方法实现将服务器自带的资料传输到本地文件夹上，不仅如此,程序中采用System.Diagnostics.Process类的Start()函数对参考文件进行调用，使得工艺设计人员可以更加灵活地对项目参考资料进行引用和修正。

图6 创建项目目录

用户使用工艺设计程序需要对设计过程的数据进行保存。程序提供了Word及Excel两种文件格式的保存方法。引用Microsoft.Office.Interop.Excel.dll及Word.dll，分别添加对Word及Excel相应函数的引用，利用Excel.Workbook及Word.Document的SaveAs()函数，对设计看板数据进行保存，生成的中间过程设计文件如图7所示。

图7 生成过程文件

部分程序实现代码如下：

System.Data.DataTableDTable = (System.Data.DataTable)ViewState["dt"];

string M_Kb4_Path = Server.MapPath("./pdf") + "M0_Kb4.dll";

object missing = System.Reflection.Missing.Value;

Microsoft.Office.Interop.Excel.Workbookm_workbook = m_excel.Application.Workbooks.Open(M_Kb4_Path, missing, missing,

missing, missing, missing, missing, missing, missing, missing, missing);

Microsoft.Office.Interop.Excel.Worksheetm_Worksheet = (Microsoft.Office.Interop.Excel.Worksheet)m_workbook.ActiveSheet;

string K_path2 = strPath + "过程文件夹" + "" + "看板3.生产纲领.xlsx";

m_excel.Application.DisplayAlerts = false;//不显示提示对话框

int count = DTable.Rows.Count;

for (int i = 0; i

for (int j = 0; j

{

m_Worksheet.Cells[i + 1, j + 1] = DTable.Rows[i][j].ToString();

}

}

3.3 工艺说明文件自动生成

依据设计程序看板的中间过程文件，对其相关数据进行分类、归并，使用Office自带的VBA软件开发进行窗体界面设计，一键生成满足工艺人员需求的说明书。对于一些可以自动化生成的工艺文档，可以在一些Office模板文件上添加控件，开发数据自动填写功能。例如，可以在车间设备用电资料表的Word文件里，添加“自动填表”和“自动清除”按钮，如图8所示。对于设计文件的中间文档，可以在工艺设计说明模板文件上添加控件进行内容拼接与格式设置。图9为工艺说明文件控件界面。

图8 车间设备用电资料表控件

图9 工艺说明文件的控件界面

4 基于SketchUp Ruby的三维CAD工具开发

4.1 管子加工车间三维参数化设计

三维设计能准确地表达设计人员的设计意图，更符合人们的思维方式和设计习惯，有助于设计决策，缩短周期，提高设计效率。本系统的三维CAD设计组成部分是通过SketchUp 2015软件平台进行二次开发得到的，使用Ruby语言可实现在三维环境中对设计程序的调用[5]。通过读取设计程序中间过程文件生成的车间布置图和设备表的相关参数，实现厂房和内部设备的参数化建模，在此基础上，工艺人员可以进行工艺各个阶段的三维设计工作，并可以实时简单地对自己的工艺方案进行调整，如图10所示。

图10 管子加工车间及设备参数化建模

4.2 三维出图及标注

在使用三维参数化模块进行三维设计后，设计人员可以使用SketchUp软件的Layout工具进行三维出图工作，将三维工艺布局导入Layout模块中，程序调用不同的项目图框模板，自动生成满足工艺人员需求的二维设计图纸。同时，在该环境中实现图纸的标注说明工作，若项目需要，可将该图纸导出通用的.dwg或.Obj格式文件，与其他各专业(建筑、结构、公用等)在BentleyProjectWise平台进行二维或三维协同设计。

5 小结

船厂设计是一项非常复杂的系统工程，本文从管子车间工艺数据库管理平台搭建、设计程序开发、过程文件生成、三维参数化设计软件实现等方面探索了传统船厂管子车间工艺设计与信息技术的融合，目前该系统已在多个工程项目中得以成功应用。随着计算机技术的不断发展，考虑到工程建设的实际需要，设计流程规范性、数据多平台兼容性以及三维协同设计都将是工程设计行业的必然趋势。

[1] (美)JENNINGS R.深入Access 2010[M].李光杰,周姝嫣，张若飞，译.北京：中国水利水电出版社，2012.

[2] 陈景辉.基于Asp.net技术的网页设计与实现[J].科技与创新，2015(16)：85-87.

[3] 戴明星，陈正奎.Web 网站的安全代码设计[J].信息安全与通信保密， 2010(10) : 92-94．

[4] 伍云辉. 精通Excel VBA[M]. 北京：电子工业出版社，2013.

[5] THOMAS D, FOWLER C，HUNT A.Programming Ruby[M].2版.孙勇，姚延栋,张海峰，译.北京：电子工业出版社，2007.

Key Technology of Process Planing Software System in Pipe Processing Workshop

WANG Zhen

(China Shipbuilding NDRI Engineering Co., Ltd., Shanghai 200063, China)

Aiming at the questions that traditional shipyard technological design process is de-normalized and that 3D collaborative CAD softwares are less applied, a process design software system of pipe processing workshop is presented. The key links of this software system include technological database design, program development, parameterized modeling, 3D drawing and collaborative design. This software system will raise the level and efficiency of technological design and lay a technological foundation for traditional shipyard model innovation transformation.

technological design; pipe processing workshop; 3D parametric design

王 真(1988-)，女，助理工程师,主要从事数字化仿真及虚拟现实开发。

1000-3878(2017)01-0077-06

U662

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