基于AVEVA Marine的舱室绝缘布置

（大连中远船务工程有限公司，辽宁大连 116113）

0 引言

随着科学技术的发展，计算机辅助设计得到了迅速发展和广泛普及，目前为止绝大部分船舶设计都会采用三维辅助设计软件。计算机辅助设计最早是将设计人员的工作环境从图板上移到计算机上以提高他们的制图效率和质量，而现阶段三维辅助设计已经广泛应用于各个船厂，用于显示的外围设备也不仅仅局限于显示器，新的显示设备包括数据头盔和三维立体屏幕。所有的改进都旨在服务于设计工程师，减少他们在设计工作中的简单重复劳动，帮助他们把头脑中产生的设计形象迅速、准确、真实地在计算机反映出来，使其将注意力集中于富有创造性的设计活动中，从而提高设计的效率和质量[1]。

AVEVA Marine软件（简称AM）是将Tribon M3软件和PDMS软件融合为一个海事工业软件。AM充分吸收了两款软件的优点，软件发布近10年都在不断地融合和更新。AM具有解决复杂工程设计和管理的能力，可提高工程项目设计效率和数据质量、增强数据安全性、改进项目业务协调的效率等特征。为了满足客户化需求，AM提供了强大的二次开发功能，用户可以根据实际情况选择适合自己的开发语言。

1 二次开发

AM提供了多种客户化的开发工具，主要有PML和.NET两种手段，除此之外还提供了 C++和 Fortran访问数据库的方法，这两种方法只能读取属于 PDMS的属性，对于船体部分只能读取少部分属性，因此本文主要使用PML和.NET进行二次开发。

PML是AVEVA提供的程序宏语言，可以通过记事本或者文本编辑器来编辑，AVEVA官网上提供了可视化编辑器AVEVA PML Studio，但目前还无法使用。PML语言相对简单、容易上手，是一种接近面向对象的语言，除了继承以外，它提供了面向对象的大部分功能，它提供了内置的、系统自定义的和用户定义的对象类型，其中对象都有自己的变量和自己的方法[2]。

AM引入了Microsoft .NET技术，.NET API提供了对AM的许多方面的访问，包括图形用户界面、数据库和几何模型。AM提供了通用程序框架接口、数据库接口、几何模型接口、pdms共享接口、公用接口和图形操作接口，有了这些接口就可以访问AM的数据库，并对其进行操作[3]。.NET开发对于二维图纸操作更加便捷灵活，因此主要用于图纸操作，对于早期版本Tribon的数据抽取也可以用.NET来实现[4]。

PML语言也可以对数据库进行访问，但主要是提供了与AM三维模型交互的方法，例如点选模型或者拾取模型点；.NET更侧重于二维图纸操作，没有提供操作三维模型的接口，这就决定了不能用一种语言实现拾取三维模型，并抽取三维模型数据，.NET二次开发功能的引入使其可以与现有的基于PML的二次开发一起使用。通过使用PML.NET，可以实现PML的增强功能，允许PML程序调用.NET代码，利用.NET编译代码和PML的优势进行定制。因此，需要三维交互时使用PML；涉及到一些复杂的算法或者是抽取船体数据时用.NET[5-10]。

2 舱室绝缘

为了保障船上人员的生命和财产安全，SOLAS公约已经明确了各个防火等级的要求，舱室绝缘可以有效地阻止、控制火灾和火势的蔓延，还可以起到隔音、隔振、防结露和保温的作用。用于舱室的绝缘材料主要有岩棉和陶瓷棉，在隔热、隔音区域选择岩棉，在A-60等级处选用陶瓷棉。舱室钢围壁上的绝缘和水平方向的甲板敷料将舱室单独分隔出来，火灾发生时在一定时间内可以有效防止火势的蔓延。

三维设计可以让设计更直观，方便不同专业之间协同工作。因为居住区舱室都有防火要求，都需要敷设绝缘，以往的设计由于工作量大，很少进行绝缘的三维建模，导致管路布置、设备安放和电缆拉放等工作没有考虑绝缘占据的位置，现场安装时发生阀门无法打开或者设备无法安装等问题，从而引起了一系列的修改。如果在前期建模时将绝缘建模，一些干涉问题在建模阶段提前发现，就会避免上述问题的发生，减少不必要的损失。所以在三维建模阶段建立绝缘模型不仅能够提高生产的准确性，也可以提高材料预估的准确性。

3 绝缘建立

舱室的绝缘模型主要包括平面绝缘、曲面绝缘和型材上的绝缘。以往的绝缘建模是通过PANEL建立的，在整个钢围壁上建立一整块绝缘，没有按照实际工程尺寸进行建模，因此无法统计材料用量。型材的绝缘需要先知道型材的尺寸，然后通过参数化建立型材的绝缘，由于一个板架上有许多型材，因此建模工作量大。绝缘自动建模是为了能够快速建立模型，平面上的绝缘只要按照给定的尺寸就可以实现。型材的尺寸可以通过数据抽取得到，通过抽取到的数据可以实现型材的自动建模。

自动建模的思路是通过顺时针选取船体平面的四个点，由这四个点形成一个平面，将这四个点与平面法线方向形成 BOX。然后在BOX内搜索型材，对于搜索到的型材通过Data Extraction接口抽取型材尺寸，判断面板朝向，最终建立平面和型材的绝缘。创建绝缘流程如图1所示。

在搜索型材时，会搜索到所有与BOX有交集的型材，只有型材的起点和终点都在BOX内的才是目标对象，需对这些型材进行绝缘布置。对于型材而言，有POSS和POSE两个属性可以提取型材的开始点和结束点，但在实际工程中这两个属性为空，无法得到开始点和终点，因此采取模型抽取的方法得到型材的开始点和结束点。AM 船体模型数据的抽取依然延续了Tribon的模式，只有部分属性数据与PDMS一致，因此还是通过船体数据抽取的方法 Data Extraction来抽取型材的位置。Data Extraction按照给定的语法规则来抽取数据，所要抽取的数据由模型对象类型、模型名字和模型属性组合而成，用分隔符“.”来确定层级关系。型材的位置坐标用以下语法抽取数据：HULL.PANEL(s).STIFFENER(i).END(i).POI，其中PANEL是型材所在板架名，STIFFENER是型材的序号，END是型材的两个端点。通过数据抽取的方法得到的是型材二维平面坐标，需要转换成三维坐标后才能使用。在AM中每个部件都有CSGBOX的属性，通过DbElement的GetDoubleArray方法得到CSGBOX的属性值，该方法得到一个长度为 6的数组，前三位和后三位分别是BOX的对角点坐标，再将对角点坐标与之前抽取的二维坐标进行判断可以计算出型材的三维坐标和型材面板的朝向，然后进行型材绝缘的创建。

图1 创建绝缘流程

图2所示是创建绝缘的界面，该界面用PML语言编写，程序中定义了每块平面绝缘和型材绝缘的尺寸，设计人员可以根据实际情况进行修改。型材绝缘有两种形式，一种是 n字形，另一种是几字形，根据需求选择型材的绝缘形式。点击选择平面点图标可以与三维模型交互，平面点选择完成后点击 OK按钮就会按照指定的区域建立平面绝缘和型材绝缘，建模效果如图3所示。

图2 绝缘建模

图3 建模效果

根据绝缘数量的统计向绝缘厂家进行订货，统计的准确性直接影响了整个船舶的造价。以往在CAD上进行统计的方法不够直观，预估量不够准确，往往需要给出 30%的余量，这就造成了不必要的损失。通过三维建模后的绝缘模型能给出较为准确的数量，通过程序直接将绝缘安装分类进行统计，包括数量和面积。图4所示对已经建立的绝缘模型进行数量统计，并求取面积。

4 结论

综上所述，AM为客户化开发提供了丰富的接口，使得用户能够根据自身需求开发所需功能。舱室绝缘布置的开发能够帮助设计人员快速准确地建立绝缘模型，并为绝缘订货提供依据。目前的开发还有缺陷，没有考虑门窗开孔位置绝缘的处理，后续会进一步完善使绝缘布置更加准确。

图4 统计结果

[1] 栾丰一, 陈佳名, 潘秋艳.AM 软件功能研究及实船设计应用[C]//CAD/CAM学术交流会议.2011.

[2] 姚竞争.TRIBON模型的数据抽取及二次开发[D].哈尔滨： 哈尔滨工程大学, 2006.

[3] 肖贵英.TRIBON与CATIA船体模型交互技术研究[D].哈尔滨： 哈尔滨工程大学, 2009.

[4] 李慧蕾.TRIBON模型的数据提取方法及舰船规范测试应用研究[D].江苏镇江： 江苏科技大学,2012.

[5] 朱胤逵.基于 TRIBON多平台数据交换技术研究[D].辽宁大连： 大连理工大学, 2015.

[6] 徐辉.TRIBON与 CATIA船体数据交换研究[D].哈尔滨： 哈尔滨工程大学, 2008.

[7] SON M J, KANG H, KIM T W.AVEVA Marine Scheme-based Modeling for Reuse of Ship Hull Block Model[J].CAD/CAM, 2014, 19(1).

[8] 韩韡.TRIBON与CATIA间船体模型数据交换技术研究[D].上海： 上海交通大学, 2013.

[9] 胡可一.数字化技术在造船业中的应用[J].上海造船, 2011(1)： 31-36.

[10] 胡怀建, 林伟, 钟克焱, 等.浅谈型材二次开发自动套料研究和应用[J].船舶标准化工程师, 2016,49(6)： 22-24.