MBD装船设备质量检查开发技术

卢永进，秦峰,2，龚伟,2，韩海荣

MBD装船设备质量检查开发技术

卢永进1，秦峰1,2，龚伟1,2，韩海荣1

（1.中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064；2.武汉船舶设计研究院有限公司，湖北 武汉 430064）

为解决对MBD装船设备模型实施质量管控的难题，紧密结合船舶研制特点，系统梳理了船舶设备质量检查流程和实施细则，并建立了可行的技术开发路线。基于CAA进行二次开发，实现船舶和设备入库、设备库状态和舱室设备布置质量检查功能，质检人员通过界面选取和鼠标操作即可自动生成检查结果。最后，结合装船设备具体工程实例，依托3D Experience平台对质检开发工具进行部署和应用实施，能大幅度降低质检工作量并保证检查质量。

MBD；装船设备；质量检查；CAA；二次开发

船舶数字化MBD（Model Based Definition，基于模型的定义）技术正在型号产品中推进实施，三维设计模型作为设计交付载体，成为复杂产品研制过程的唯一依据，迫切需要保证其完整性和准确性。航空、汽车等领域已构建起以模型为核心的复杂产品质量管理方法，建立相应的技术规范和业务流程，以支持研制过程中的质量业务协同[1-6]。船舶上搭载了大量用于动力、电气、作战和生活保障等系统的设备和装置，数量以千、万型计[7]。在研制过程中，为有效提升型号产品设计质量，质量管理部门会提前制定设备建模检查细则，针对具体任务，组织专人进行质量检查，并形成质量过程记录表，要求相关设计人员完成整改工作，实现质量归零。

装船设备建模布置是船舶研制过程中的重要工作之一。装船设备技术成熟度不仅受限于采购状态，还受自身技术状态和舱室布置要求确定性的影响。此外，舱室位置、舱容、船体结构、系统状态等频繁调整，使得舱室设备布置协调变更频繁。而对应不同设计阶段的任务节点，均需对装船设备开展质量检查，以往依靠人工逐项校对审核，费时费力，且易产生误检查。因此，有必要结合研制业务流程，采用信息化手段正确梳理质量检查过程中的相互作用与制约关系，开发质量检查工具，从而有效提升检查效率和准确率。

1 装船设备质量检查过程描述

在三维设计时，机电专业设计人员往往根据设备资料，基于3D Experience（3DE）平台进行设备建模，经质量检查合格后完成设备入库。随着设备技术资料和纳期资料的不断提交，设备库的模型逐渐增加并趋于完善。舱室布置时从设备库调取相应设备进行布置，随着总体设计状态的不断深化，舱室设备布置状态也相应变化。因此，迫切需要对设备库和舱室布置状态进行定期质量检查。

装船设备质量检查包含三部分内容：

（1）设备模型入库检查。即设计人员结合具体检查项目对创建模型进行检查，检查结果以条目化形式呈现，便于设计人员作修改处理。设备模型入库检查涉及结构树创建、建模合规性检查、属性定义、接口定义和发布必要元素等五大类数项内容，其中仅结构树创建就包含顶层节点类型、顶层节点命名、主节点类型等十余条检查项。

（2）设备库状态检查。反映设备库中模型修改变更情况，及时发现设备模型是否修改，且具体哪些项目发生修改或变更，以便设计人员掌握最新状态。

（3）舱室设备布置检查。实时获取舱室设备清单，具体包含设备名称、数量、所属专业等信息。通过不同阶段舱室设备清单的对比，能够反映舱室设备布置变化。

MBD模型质量检查应满足规范性、便捷性、高效性、定制性和知识性等要求。按技术规范和行业标准对模型实施批量检查，实现边界设计快速检查。检查规则可根据型号产品特点和业务自主设定检查要求，个性化定制。检查结束后可对模型检查问题进行统计分析，指导后续优化工作。

质量检查工具应实现检查项目可视化，操作方便简洁，界面易用性好。

2 质量检查开发技术路线

结合型号产品设备安装及舱室布置MBD交付成果，经跨专业技术融合和系统归纳，梳理出两类模型表达要素，形成交付模型所必需表达的数据信息。MBD交付成果均包含模型几何、属性信息和三维标注三大部分，对于设备安装交付成果而言，综合建模规范及模型检查标准，确定设备模型入库检查的内容包括结构树、特征、接口定义、属性信息及三维标注等检查，通过分类组织研究分析，结构树检查包含节点类型及设备定义、顶层节点命名及描述、主节点类型、主节点名称、维修及操作空间节点类型、维修及操作空间节点名称等；三维标注检查包含定位点、设备安装面、螺栓孔、管路输入输出接口、电气接口、特殊要求等，共梳理设备入库检查28项。为实现自动检查，将具体检查项程序化，利用正则表达式描述检查内容，如设备编码由“五位系统编码－三位顺序号”组成，其正则表达式为“d{5}-d{3}”，当设备编码不符合“五位数字－三位数字”时，该检查项结果报错。

设备库状态和舱室设备布置检查运用开发工具通过专用API接口读取模型属性信息，导出Excel设备清单，再对不同Excel清单比对分析设备条目变化，进而获取设备库或舱室布置状态，可基于单个或多个舱室进行状态检查。

2.1 开发工具

3DE平台作为大型工程应用平台，为用户提供了多种开发方式[8-10]：

（1）CAA（Component Application Architecture，组件应用架构）；

（2）Automation API（自动化应用程序接口）；

（3）Knowledge Ware（知识组件）；

（4）Standard Format Import/Export（标准格式导入/导出）；

（5）UDF（User Defined Function，用户自定义函数）。

其中，CAA组件应用构架是3D Experience平台提供的用于产品扩展和用户应用定制的开发工具。其开发过程基于COM（Component Object Model，组件对象模型）技术，采用面向对象的程序设计思想，具有较强的集成和交互能力。从而实现组件对象的组合和扩展，确保程序的标准化，使得定制开发与平台具有相一致的操作风格，有利于系统的集成和开发。综合考虑装船设备质量检查软件功能、复杂程度以及后期维护与扩展性，二次开发采用基于组件应用架构CAA。

开发工具采用C/S架构设计，服务端进行检查规则、模板制定和软件配置，实现检查工具的更新、封装和发布。客户端作为质量检查的执行端，运用安装部署的开发工具进行质量检查，实时获取质量检查结果。

2.2 开发路线

对于设备模型入库检查，需按照工程研制需求和质量管理体系要求，配置设备模型入库检查规则。设备入库检查技术思路是软件自动对模型的结构树、特征、属性等各检查项进行遍历，对模型相关信息进行识别和提取，将读取的相关信息与提前设定的规则进行比较，若满足质检要求即认为通过相应检查项并显示YES，若不满足要求则显示NO，最终形成设备质量检查报表，从而对设备模型进行有效评估，具体技术路线如图1所示。

图1 设备模型入库检查技术路线

设备库状态检查技术路线如图2所示，首先配置查询模板，选择待查装船设备库，软件自动遍历所有设备模型的设备代号、设备名称、设备创建时间、最新修改时间、设备是否为新增设备、设备重量、设备重心是否填写、主模型是否修改、是否有维修空间等条目，最终生成装船设备库状态检查报表，从而对设备库状态进行有效评估。

舱室设备布置质量检查技术路线如图3所示，结合相关质量管理规则，配置舱室清单模板。选择待查结构树节点，软件自动遍历节点所含舱室，读取所有设备的舱室编号、舱室名称、专业、设备代号、设备名称、实例化名称、设备坐标、设备重量、设备重心等信息，最终形成舱室设备清单。同时，通过与基准舱室设备清单比对，生成舱室未布置设备清单，也可通过与前期舱室设备清单比对，生成舱室设备增量分析结果，从而对舱室设备布置进行质量检查。

图2 设备库状态检查技术路线

图3 舱室设备布置质量检查技术路线

3 质量检查工具工程应用

装船设备质量检查工具部署后，进入3DE平台，视图界面呈现开发的操作工具栏，如图4所示。

图4 装船设备质量检查开发工具

3.1 设备模型入库检查

设备入库检查服务端部署时，在CAA开发程序的安装部署路径win_b64codeinATOZ EquipmentCkTool，右键点击EquipmentCkTool文件，并在下拉菜单中选择[编辑]，结合结构树创建、建模合规性检查、属性定义、接口定义和发布必要元素五大方面进行检查规则配置，并可结合工程实际对检查项进行删减。

28项全部检查内容如下：

以某型燃油分油机为对象，在3DE平台打开燃油分油机模型，点击图4工具栏中第一个按钮Check Equipment（设备检查），弹出检查对话框，在结构树点选待查设备，对话框[Equipment]栏自动显示设备编码。根据需要选择检查结果存放地址，定义Excel清单名称，点击[Check]按钮即可生成检查结果，如表1所示，可见，设备模型维修及操作空间、拆装节点未隐藏，重心点几何未输出，电气接口未定义。表1所示结果将随质量检查流程反馈设计人员进行修改。

3.2 设备库状态检查

根据工程任务和研制需求，梳理出装船设备库检查明细，并在服务端配置成Excel模板。在平台中通过CTG搜索命令调出待查设备库CTG_525_机舱设备，点击工具栏Check Equipment Library（设备库状态检查）按钮，弹出设备库状态对话框，选择待查节点，指定检查清单存放地址，定义Excel清单名称。同时，输入检查日期，点击[Check]按钮即可实现检查。工具基于给定日期，分析出该时间点后发生变更的设备及新入库设备，并在输出清单中进行标示，生成设备库状态检查清单如表2所示。清单统计各设备三维模型相关信息。

表1 燃油分油机入库检查结果

表2 装船设备库状态检查清单

3.3 舱室设备布置质量检查

舱室设备布置质量检查时，在开发工具服务端进行相关专业代码及中文名称匹配规则的配置，如CA表示内装，CE表示外装。进入3DE平台三维设计界面，加载待查舱室三维布置。点击工具栏中的Extract Cabin Equipment List（抽取舱室设备清单）按钮，在弹出对话框中交互式选择舱室节点，并指定输出清单的路径及名称，程序会自动遍历舱室节点下的所有设备，输出舱室设备清单。

未布置舱室设备检查时，需准备基准舱室设备清单，进入平台并打开待查舱室结构树节点。点选工具栏中的Extract Unpacking Cabin Equipment List（抽取未布置舱室设备清单）按钮，选中舱室节点、基准舱室设备清单和输出文件名及地址，即可生成未布置舱室设备清单，清单中的未布置设备清单栏，正值表示未布置的数量，负值表示多布置设备数量。

舱室设备增量分析用于当舱室设备布置到某一阶段，通过与最初基准舱室设备清单做对比，分析设备布置的增量百分比。检查时，以Excel形式准备基准舱室设备清单，存放在相应位置。点击工具栏中Cabin Equipment Increment Analysis（舱室设备增量分析）按钮，选择基准舱室设备清单和待查舱室节点，平台快速运行后弹出设备增量百分比，如图5所示。基准清单中应布置10台设备，受技术状态变化影响，实际已布置14台，则设备增量百分比为40%。

图5 增量分析结果显示

4 结论

随着船舶数字化设计技术的应用，MBD模型数据已经成为船舶研制的重要依据。深入分析装船设备质量检查细则，从型号研制任务入手梳理装船设备数字化质量审查流程，探明设备模型入库检查、设备库状态检查以及舱室设备布置检查技术路线，基于CAA二次开发工具实现相关功能，打通了装船设备质量检查的数据传递。在工程型号中能够较好应用，有助于检查人员快速高效地完成检查任务，避免大量重复工作。

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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

国家部委项目（JCKY2017207A001）

卢永进（1982－），男，四川泸县人，博士，高级工程师，主要研究方向为船舶设计信息化，E-mail：soda1998@126.com。