基于PDM系统的船舶设备属性接口提交及管理技术研究

朱佳文，田娣珺，韩海荣

（中国舰船研究设计中心，武汉 430064）

基于PDM系统的船舶设备属性接口提交及管理技术研究

朱佳文，田娣珺，韩海荣

（中国舰船研究设计中心，武汉 430064）

船舶产品的研制是一项涉及专业面广泛、系统设备众多、接口参数复杂的系统工程，不同专业之间需要针对船舶设备及其接口参数开展技术协调，以确保船舶的各项技术指标满足船东的需求。通过分析制造业设备及其接口的管理现状，针对船舶产品的研制提出了基于PDM系统的设备属性接口提交及管理方案，支持不同专业之间的协同设计，保证设备接口数据的快速、准确、有序的交互，有效提升船舶产品的研制效率与质量。

PDM系统；船舶；设备；接口

0 引言

船舶产品的研制是一项涉及专业面广泛、系统设备众多、接口参数复杂的系统工程，在满足船东需求的前提下，如何提升船舶企业产品的研制效率、提高设计质量、降低建造成本，是船舶企业普遍面临的问题之一。随着信息化技术的迅速发展，各类船舶企业采用三维设计软件、PDM系统（产品数据管理系统）开展船舶产品的研制。由于船舶产品的复杂性，各类设备及其接口属性的种类和数量多，为了达到船东的设计要求，不同专业的设计人员在方案设计、技术设计、施工设计等不同阶段需要针对设备及其接口属性开展技术协调，技术协调的数据量大、频率高、迭代次数多，重复的数据整理工作对船舶产品的研制效率产生较大影响。因此，在PDM系统中建立设备属性接口提交模式，可以避免大量繁琐的数据整理工作，提升多专业技术协调的效率，减少设计错误，提高船舶产品的研制质量，缩短产品的研制周期。

1 国内外现状

1.1 国外现状

国外的大型复杂产品研制企业，如航空、航天、船舶和汽车等制造企业，为提升产品的研制效率和质量在PDM方面投入了大量的资金，早期实施PDM的制造企业大部分都在美国，最近在欧洲、环太平洋区域及其它国家，在PDM上的投资都在不断增加，明显看出PDM研发的国际化趋势。国外的制造企业的特点是分布在不同的地域，每个产品都有几万甚至上百万个设备，在复杂产品的研制过程中针对产品的设计数据进行精细化管理，不仅可以提高多专业协同设计的水平，减少复杂产品总体设计过程中技术协调产生的差错，还可以开展并行工程，实现产品所有设备及其接口数据的共享，降低复杂产品的研发成本，缩短产品研制周期，创造经济效益。

1.2 国内现状

随着信息化技术的飞速发展，CAD、CAE、CAM的应用给国内船舶企业在设计、开发与管理等方面带来了全新的面貌，但由于各个系统在产品整个生命周期内各管一段，缺少对产品信息的全过程统一管理，造成信息传递及反馈过程中信息堵塞或失真。国内大多数船舶企业在应用CAD、CAE、CAM的过程中，往往缺少对设计产品信息的统一数据库管理，造成产品协同设计过程中数据版本管理混乱，无法实现信息共享。由于缺少对产品协同设计数据的过程管理，使后续产品的设计、制造过程中，重复发生前面已修改过的错误。因此，在船舶产品数字化设计过程中，开展产品数据管理技术的研究是非常重要的。

2 设备属性接口提交管理方案

2.1 概述

基于PDM系统的设备属性接口提交及管理模式主要是为了在三维设计中更加强有力的支持各个专业之间设计数据的交互，在PDM系统中针对技术协调数据进行管理。设备属性接口提交及管理以船舶产品为基础，整体规划成产品系统设备、设备属性接口和数据编辑、接口技术协调等部分。具体涉及的功能有：设备接口管理、接口属性值管理、数据提交管理、技术协调管理、数据的批量导入导出、设备接口数据查询等。

设备属性接口提交及管理主要基于两个数据库，其中一个数据库是三维软件底层自带的数据库，该数据库包含了三维设计过程中所有的设备类别定义，以及设备的舱室布置；另一个数据库是需要用户自定义的数据，该数据库中主要定义了设备的接口属性，通过该数据库实现对设备接口属性的版本控制和管理。

基于PDM系统的设备属性接口提交及管理模式涉及组件、设备、接口关系、接口属性等概念。组件就是某产品中具有共性的物体，例如：某船上所有的门可以被看成一个组件。设备就是某产品中具体到某个空间区域的物体，例如：某船的1号舱室的空调是一个设备，2号舱室的空调就是另一个设备。接口关系就是针对组件或者设备而定义的属性类，例如：压缩空气使用需求就是一个接口关系，可以针对需要使用压缩空气的组件或者设备定义这个接口关系。接口属性就是接口关系中所包含的各种属性，例如：压缩空气使用需求中包含了气体流速、气体压力、气体体积、气体温度这些接口属性，组件或者设备负责人可以在接口属性中填写相应的属性值。

2.2 产品系统设备

按照船舶产品的系统隶属关系，在各个产品下依次建立一级系统、二级系统、三级系统等等，构建产品系统的树形结构图。各个子系统的负责人可以在系统中添加设备，每个设备均关联一个组件，这里的组件选取于已在PDM系统中建立的产品设备库。

在设备属性接口提交及管理中，团队管理是对用户进行授权管理，团队管理满足以下要求：

1）保存用户、权限与系统之间的关系；

2）各专业科的领导有权限为本科的成员增加或者取消系统的管理权限；

3）只有具备了权限的用户才能向自己负责的系统中添加设备、移除设备，并可以修改设备的接口属性值，同时支持设备及接口属性的批量导入导出；

4）未获得授权的普通用户只具备查看权限，不具备修改数据的权限。

专业设计人员将自己负责的系统添加到我的系统里，根据船舶产品的设计要求往我的系统中添加设备，然后用户就可以参与设备及接口属性的提交工作。

2.3 设备属性接口和数据编辑

各个专业的设计人员根据三维设计的需求，可以针对组件或者设备定义接口关系及接口属性，经领导审批后可以将定义的接口进行发布，设备责任人根据其它专业发布的接口可以编辑和修改接口数据，为不同专业之间开展三维协调设计奠定基础。

各专业科的设计人员在进行技术协调的时候，一般由流程发起者（即设备接口数据的收集者）定义接口关系或者接口属性，由流程接受者（即设备接口数据的提供者）在各个接口关系的接口属性中填写接口数据。在提交或者收集设备的接口数据之前，需要对已定义的接口关系或者接口属性进行发布，定义的时候需要确定该接口关系的类型：

1）组件接口

该类接口定义和发布后，接口数据将对该组件下关联的所有设备有效，针对同一个接口属性，组件下关联的所有设备的接口属性值均相同。

2）设备接口

该接口定义和发布后，接口数据仅对设备有效，针对同一个接口属性，组件下关联的设备的接口属性可以取不同的值。

接口发布者在确定了接口类型后，即可定义接口关系的名称，同时在接口关系中定义各项接口属性的名称，并且指定各项接口属性的单位。各专业的领导具备接口发布和修订的权限。设备责任人根据其他科室发布的接口关系和接口属性，在我的系统中可以随时针对设备的接口属性值进行编辑，在正式的技术协调（未提交）进行前，设备责任人可以在接口属性的当前值中随时对数据进行修改，设备责任人对未正式提交的接口数据不负技术责任。

2.4 接口技术协调

各专业科根据船舶产品三维设计的需求，在设备属性接口提交及管理模块中可以通过技术联系单的形式发起正式的技术协调，技术协调由接口关系的发布科发起，一个技术联系单可以同时关联多个接口关系。

技术协调的双方都需经过拟稿、核稿、审稿，技术联系单经审稿后即发往对方科室，同时PDM系统对技术协调数据的版本进行管理，产品的质量主管可以对技术协调的整个过程进行监督。各专业科之间开展协调设计的工作流程图如图1所示。

设备属性接口提交及管理的工作流程具体可分为以下步骤：

1）发起科申请技术协调

针对已经发布的接口关系和接口属性，由接口发布科（技术协调的发起科）向设备的责任科（技术协调的接收科）以技术联系单的形式发起正式的技术协调，技术协调的申请者指定拟稿、核稿、审稿人员。

2）发起科拟稿、核稿、审稿

发起科的拟稿人选取需要的接口关系和接口属性，

【】【】流程经过审稿后，技术联系单的流程即到达接收科。

3）接收科指派落实人

技术联系单的流程即到达接收科之后，由接收科的领导指派拟稿、核稿、审稿来落实这项技术协调任务。

4）设备责任人提交接口数据

由接收科的拟稿人通知各个设备负责人提交接口数据，在正式提交数据之前，设备责任人可以对接口数据进行多次修改，在正式提交接口数据后，设备责任人对提交的接口数据负技术责任。

5）接收科拟稿

待所有的系统责任人提交接口数据完毕后，由接收科的拟稿人对接口数据的完整性进行检查，完成自动汇总后由接收科的拟稿人将任务转到下一步。

6）接收科核稿、审稿

接收科的拟稿人完成任务后，再由接收科的核稿人、审稿人依次对本次技术协调进行审批。

7）发起科确认协调结果

接收科的审稿人批准后，技术协调的流程到达发起科，由发起科的拟稿人确认本次技术协调的结果。此时，接收科提交的所有接口数据将作为正式数据存入提交值中，PDM系统将各项接口属性的当前值记录到上一次提交值中，并记录本次技术协调的提交时间，同时PDM系统还保存历史的每一次提交值和提交时间。

图1 设备属性接口提交及管理的工作流程图

3 结束语

本文主要探讨了设备属性接口提交及管理的运用现状及其应用前景，针对船舶产品研制的特点，提出了基于PDM的设备属性接口提交及管理方案，建立设备属性接口提交及管理模块，可以有效减少船舶产品技术协调过程中大量繁琐的数据整理工作，对于提升船舶产品的研制效率、提高船舶产品的研制质量、缩短船舶产品的研制周期具有重要意义。

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Research on the technology of the interface submission and management of equipment in the ship basing on PDM

ZHU Jia-wen, TIAN Di-jun, HAN Hai-rong

P315.69

：A

：1009-0134(2017)05-0017-03

2017-03-31

朱佳文（1985 -），男，湖北武汉人，工程师，博士研究生，主要从事船舶信息化技术的研究。