基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法研究

朱佳文，韩海荣，杨亢亢

（中国舰船研究设计中心，武汉 430064）

基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法研究

朱佳文，韩海荣，杨亢亢

（中国舰船研究设计中心，武汉 430064）

在船舶总体设计过程中，由于系统与设备复杂而导致图纸数据处理工作烦琐、设计数据缺乏有效管理、设计效率低下。提出一种基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法，该方法在PDM中建立了基于设计数据的管理模式，创建了包含系统结构树、区域结构树、组件、设备、接口等信息的体系架构，在AutoCAD中开发了与PDM集成的接口，使得设计人员在原理图中完成系统设计后，可以实现设备的自动编号、标注与生成明细栏的自动生成、设备舱室信息的自动识别、设备重量重心的一键提取、设备符号的一键修改、设计数据的在线修改与版本管理。该方法可有效提升设计人员的工作效率和设计数据的管理水平，适用于船舶总体设计领域的各个专业。

CAD；PDM；船舶；原理图

0 引言

船舶的总体设计是一项涉及专业面广泛、子系统复杂、设备众多的系统工程，舰船的各项性能指标和设备信息非常多，在船舶产品研制的各个阶段，各个专业需要在CAD中频繁大量的编制各种原理图、统计各类设计数据并编制相关技术文件。

目前，船舶总体设计使用的PDM系统针对各个专业科提交的原理图是基于文档的管理，CAD图纸中的设计数据与PDM系统中的设备及相关设计参数缺乏关联关系，而且由原理图产生的各类文档与各项设计数据也缺乏自动的关联关系，所以每一次设计变更都会导致大量相关图纸及文档的修改，严重影响了专业设计人员的工作效率。

同时，原理图中各个设备的技术状态在PDM系统中缺乏基于数据管理的动态管控，这就增加了船舶总体设计过程中的技术状态管理难度，严重影响了船舶总体设计各个专业设计人员的工作效率，同时还降低了船舶的研制效率和质量。因此，为了提升船舶设计人员的工作效率，同时提高船舶的研制质量，我们需要一种新的方法在CAD中完成原理图的设计工作。

1 原理图快速设计方法概述

在船舶总体设计过程中，各子系统之间的关联关系复杂，子系统中的设备数量繁多，各子系统原理图的数据处理工作烦琐，原理图中的设计数据缺乏有效管理，因此影响了专业设计人员的工作效率，对船舶的设计质量带来隐患。本文提出的基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法主要是在PDM中建立了基于设计数据的管理模式，创建了包含系统结构树、区域结构树、组件、设备、接口等信息的体系架构，在AutoCAD中开发了与PDM集成的接口，使得设计人员在原理图中完成系统设计后，可以实现设备的自动编号、标注与生成明细栏的自动生成、设备舱室信息的自动识别、设备重量重心的一键提取、设备符号的一键修改、设计数据的在线修改与版本管理。

2 原理图快速设计实施方法

基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法流程图，如图1所示。

下面结合流程图，对基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法的工作流程进行详细描述：

1）管理员在PDM接口数据提交系统中新建船舶型号产品Product1；

2）根据船舶总体设计要求，各个专业根据需求在PDM接口数据提交系统的接口协调定义模块中定义产品Product1的接口关系，每个接口关系中包含若干个接口属性，每个接口属性包含名称、单位、描述、类型、限制条件、默认值等信息（例如：直流管理接口关系中包含电压、额定功率、用电时间、电制等接口属性）；

3）管理员根据产品Product1的系统组成（包含各子系统之间的隶属关系、各子系统的责任科室）在PDM接口数据提交系统的系统浏览器中创建系统结构树；

4）管理员根据产品Product1的舱室组成（包含水密区、甲板、舱室的隶属关系）在PDM接口数据提交系统的区域浏览器中创建区域结构树；

5）依据“CB/T 13-2007”，管理员在PDM接口数据提交系统的产品Product1的组件浏览器中创建Class结构树，专业设计人员在编号为54101的Class中创建3个编号（即ComponentID）为54101-01、54101-02、54101-03的组件（组件即产品Product1中的通用设备）；

6）专业设计人员根据54101这个Class中的组件在AutoCAD中绘制类库文件“Product1-54101.dwg”，一个类库文件对应一个Class，在类库文件“Product1-54101.dwg”中一个块符号对应54101这个Class中的一个组件，在每个块符号中设置属性ComponentID（固定属性）和ElementID（不固定属性），其中ComponentID的值与已创建的组件的ComponentID值一致；

7）设计人员在PDM设计中心里将54101这个Class与类库文件“Product1-54101.dwg”进行关联，并根据设备技术状态的变化及时更新PDM设计中心里的类库文件；

8）在AutoCAD的加载应用程序的启动组中添加定制开发的CAD与PDM集成程序“dse.dvb”与“dse.lsp”，每次启动AutoCAD将自动加载程序并启动“PDM”功能菜单，“PDM”功能菜单中包括：“类库文件信息”、“设计图纸信息”、“运行模式设置”、“清除文件类型”、“更新Element到PDM”、“加载数字总图”、“更新设备舱室信息到PDM”、“生成明细栏”、“提取重量重心”、“图纸在线自动修改”、“修改块名称”；

9）设计人员将PDM设计中心里的类库文件“Product1-54101.dwg”下载到本地，在AutoCAD中新建5416系统的原理图“Sys-Product1-5416.dwg”，通过功能菜单“设计图纸信息”设置该原理图的基本信息（包括：产品代号Product1、系统编号5416等信息），通过AutoCAD的设计中心将本地类库文件“Product1-54101.dwg”中的块符号添加至该原理图中，并根据船舶系统的技术状态在该原理图中对设备的位置进行调整；

图1 基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法流程图

10）设计人员通过功能菜单“更新Element到PDM”对5416系统原理图中的设备进行自动编号，并与PDM中5416系统的设备清单保持一致；

11）设计人员通过功能菜单“加载数字总图”将PDM中Product1产品的数字总图加载到5416系统原理图的指定图层中；

12）基于已加载的数字总图，设计人员通过功能菜单“更新设备舱室信息到PDM”自动识别5416系统原理图中设备的舱室信息，并更新至PDM的5416系统中；

13）设计人员通过功能菜单“运行模式设置”可以设置当前的运行模式（包括：普通模式、提交模式、标注模式、纳期资料模式等），在标注模式中，单击Product1产品5416系统原理图中的设备块符号，即可对设备进行标注，在提交模式中，单击Product1产品5416系统原理图中的设备块符号，勾选已定义的接口关系，即可在线修改设备的接口属性值，在纳期资料模式中，单击Product1产品5416系统原理图中的设备块符号，即可在线查看设备的纳期资料；

14）设计人员通过功能菜单“生成明细栏”，即可将Product1产品5416系统原理图中的所有设备数据自动汇总生成符合出图要求的明细栏；

15）设计人员通过功能菜单“提取重量重心”，即可自动提取Product1产品5416系统原理图中设备的重量重心，自动分析数据并导出xml格式文件到原理图的当前目录，用Excel打开该xml文件，即可查看Product1产品的5416系统的重量重心清单。

3 方法特征

在本文提出的基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法中，类库文件的信息具有如下特点：

1）类库文件中保存了对应的产品代号、分类（Class）编号、分类名称等信息，类库文件的组件块符号中定义的ComponentID不包含具体的产品信息，类库文件的组件块符号在不同产品中具有可复用性；

2）类库文件中不存储组件的接口属性值；

3）程序仅通过类库文件的产品代号、组件块符号的ComponentID这两个信息与PDM进行数据交互。

在本文提出的基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法中，原理图的信息具有如下特点：

1）原理图中保存了该图纸对应的产品代号、系统编号、系统名称等信息，原理图的块符号中定义的ElementID不包含具体的产品信息；

2）原理图中不存储设备的接口属性值；

3）程序仅通过原理图的产品代号、设备块符号的ElementID这两个信息与PDM进行数据交互。

船舶型号产品设计数据的修改权限通过PDM中的产品团队模块进行管理，设计人员每次启动AutoCAD通过集成程序与PDM进行数据交互时，PDM会要求设计人员输入帐号、密码进行身份验证。专业设计人员通过此方法可以在AutoCAD环境中在线查看、修改PDM中设备的接口属性值，同时也可以在线查看PDM中设备的纳期资料。

4 结束语

本文研究了基于CAD和PDM的船舶系统原理图快速设计方法，该方法解决了船舶总体设计过程中图纸数据处理工作烦琐、设计数据缺乏有效管理、设计效率低下的问题，使得CAD原理图与PDM数据高度集成，实现了设备自动编号、自动标注、自动生成明细栏，自动识别设备的舱室信息、自动提取设备重量重心、CAD中在线修改设备接口属性、在线查看设备纳期资料、多专业协同设计及接口快速提交等功能。该方法可有效提升设计人员的工作效率和设计数据的管理水平，适用于船舶总体设计领域的各个专业。

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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，湖北武汉人，工程师，博士，研究方向为船舶信息化。