盧永進，秦峰,2，龔偉,2，韓海榮

MBD裝船設(shè)備質(zhì)量檢查開發(fā)技術(shù)

盧永進1，秦峰1,2，龔偉1,2，韓海榮1

（1.中國艦船研究設(shè)計中心，湖北 武漢 430064；2.武漢船舶設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430064）

為解決對MBD裝船設(shè)備模型實施質(zhì)量管控的難題，緊密結(jié)合船舶研制特點，系統(tǒng)梳理了船舶設(shè)備質(zhì)量檢查流程和實施細則，并建立了可行的技術(shù)開發(fā)路線。基于CAA進行二次開發(fā)，實現(xiàn)船舶和設(shè)備入庫、設(shè)備庫狀態(tài)和艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查功能，質(zhì)檢人員通過界面選取和鼠標操作即可自動生成檢查結(jié)果。最后，結(jié)合裝船設(shè)備具體工程實例，依托3D Experience平臺對質(zhì)檢開發(fā)工具進行部署和應(yīng)用實施，能大幅度降低質(zhì)檢工作量并保證檢查質(zhì)量。

MBD；裝船設(shè)備；質(zhì)量檢查；CAA；二次開發(fā)

船舶數(shù)字化MBD（Model Based Definition，基于模型的定義）技術(shù)正在型號產(chǎn)品中推進實施，三維設(shè)計模型作為設(shè)計交付載體，成為復(fù)雜產(chǎn)品研制過程的唯一依據(jù)，迫切需要保證其完整性和準確性。航空、汽車等領(lǐng)域已構(gòu)建起以模型為核心的復(fù)雜產(chǎn)品質(zhì)量管理方法，建立相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和業(yè)務(wù)流程，以支持研制過程中的質(zhì)量業(yè)務(wù)協(xié)同[1-6]。船舶上搭載了大量用于動力、電氣、作戰(zhàn)和生活保障等系統(tǒng)的設(shè)備和裝置，數(shù)量以千、萬型計[7]。在研制過程中，為有效提升型號產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，質(zhì)量管理部門會提前制定設(shè)備建模檢查細則，針對具體任務(wù)，組織專人進行質(zhì)量檢查，并形成質(zhì)量過程記錄表，要求相關(guān)設(shè)計人員完成整改工作，實現(xiàn)質(zhì)量歸零。

裝船設(shè)備建模布置是船舶研制過程中的重要工作之一。裝船設(shè)備技術(shù)成熟度不僅受限于采購狀態(tài)，還受自身技術(shù)狀態(tài)和艙室布置要求確定性的影響。此外，艙室位置、艙容、船體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)狀態(tài)等頻繁調(diào)整，使得艙室設(shè)備布置協(xié)調(diào)變更頻繁。而對應(yīng)不同設(shè)計階段的任務(wù)節(jié)點，均需對裝船設(shè)備開展質(zhì)量檢查，以往依靠人工逐項校對審核，費時費力，且易產(chǎn)生誤檢查。因此，有必要結(jié)合研制業(yè)務(wù)流程，采用信息化手段正確梳理質(zhì)量檢查過程中的相互作用與制約關(guān)系，開發(fā)質(zhì)量檢查工具，從而有效提升檢查效率和準確率。

1 裝船設(shè)備質(zhì)量檢查過程描述

在三維設(shè)計時，機電專業(yè)設(shè)計人員往往根據(jù)設(shè)備資料，基于3D Experience（3DE）平臺進行設(shè)備建模，經(jīng)質(zhì)量檢查合格后完成設(shè)備入庫。隨著設(shè)備技術(shù)資料和納期資料的不斷提交，設(shè)備庫的模型逐漸增加并趨于完善。艙室布置時從設(shè)備庫調(diào)取相應(yīng)設(shè)備進行布置，隨著總體設(shè)計狀態(tài)的不斷深化，艙室設(shè)備布置狀態(tài)也相應(yīng)變化。因此，迫切需要對設(shè)備庫和艙室布置狀態(tài)進行定期質(zhì)量檢查。

裝船設(shè)備質(zhì)量檢查包含三部分內(nèi)容：

（1）設(shè)備模型入庫檢查。即設(shè)計人員結(jié)合具體檢查項目對創(chuàng)建模型進行檢查，檢查結(jié)果以條目化形式呈現(xiàn)，便于設(shè)計人員作修改處理。設(shè)備模型入庫檢查涉及結(jié)構(gòu)樹創(chuàng)建、建模合規(guī)性檢查、屬性定義、接口定義和發(fā)布必要元素等五大類數(shù)項內(nèi)容，其中僅結(jié)構(gòu)樹創(chuàng)建就包含頂層節(jié)點類型、頂層節(jié)點命名、主節(jié)點類型等十余條檢查項。

（2）設(shè)備庫狀態(tài)檢查。反映設(shè)備庫中模型修改變更情況，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備模型是否修改，且具體哪些項目發(fā)生修改或變更，以便設(shè)計人員掌握最新狀態(tài)。

（3）艙室設(shè)備布置檢查。實時獲取艙室設(shè)備清單，具體包含設(shè)備名稱、數(shù)量、所屬專業(yè)等信息。通過不同階段艙室設(shè)備清單的對比，能夠反映艙室設(shè)備布置變化。

MBD模型質(zhì)量檢查應(yīng)滿足規(guī)范性、便捷性、高效性、定制性和知識性等要求。按技術(shù)規(guī)范和行業(yè)標準對模型實施批量檢查，實現(xiàn)邊界設(shè)計快速檢查。檢查規(guī)則可根據(jù)型號產(chǎn)品特點和業(yè)務(wù)自主設(shè)定檢查要求，個性化定制。檢查結(jié)束后可對模型檢查問題進行統(tǒng)計分析，指導(dǎo)后續(xù)優(yōu)化工作。

質(zhì)量檢查工具應(yīng)實現(xiàn)檢查項目可視化，操作方便簡潔，界面易用性好。

2 質(zhì)量檢查開發(fā)技術(shù)路線

結(jié)合型號產(chǎn)品設(shè)備安裝及艙室布置MBD交付成果，經(jīng)跨專業(yè)技術(shù)融合和系統(tǒng)歸納，梳理出兩類模型表達要素，形成交付模型所必需表達的數(shù)據(jù)信息。MBD交付成果均包含模型幾何、屬性信息和三維標注三大部分，對于設(shè)備安裝交付成果而言，綜合建模規(guī)范及模型檢查標準，確定設(shè)備模型入庫檢查的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)樹、特征、接口定義、屬性信息及三維標注等檢查，通過分類組織研究分析，結(jié)構(gòu)樹檢查包含節(jié)點類型及設(shè)備定義、頂層節(jié)點命名及描述、主節(jié)點類型、主節(jié)點名稱、維修及操作空間節(jié)點類型、維修及操作空間節(jié)點名稱等；三維標注檢查包含定位點、設(shè)備安裝面、螺栓孔、管路輸入輸出接口、電氣接口、特殊要求等，共梳理設(shè)備入庫檢查28項。為實現(xiàn)自動檢查，將具體檢查項程序化，利用正則表達式描述檢查內(nèi)容，如設(shè)備編碼由“五位系統(tǒng)編碼－三位順序號”組成，其正則表達式為“d{5}-d{3}”，當(dāng)設(shè)備編碼不符合“五位數(shù)字－三位數(shù)字”時，該檢查項結(jié)果報錯。

設(shè)備庫狀態(tài)和艙室設(shè)備布置檢查運用開發(fā)工具通過專用API接口讀取模型屬性信息，導(dǎo)出Excel設(shè)備清單，再對不同Excel清單比對分析設(shè)備條目變化，進而獲取設(shè)備庫或艙室布置狀態(tài)，可基于單個或多個艙室進行狀態(tài)檢查。

2.1 開發(fā)工具

3DE平臺作為大型工程應(yīng)用平臺，為用戶提供了多種開發(fā)方式[8-10]：

（1）CAA（Component Application Architecture，組件應(yīng)用架構(gòu)）；

（2）Automation API（自動化應(yīng)用程序接口）；

（3）Knowledge Ware（知識組件）；

（4）Standard Format Import/Export（標準格式導(dǎo)入/導(dǎo)出）；

（5）UDF（User Defined Function，用戶自定義函數(shù)）。

其中，CAA組件應(yīng)用構(gòu)架是3D Experience平臺提供的用于產(chǎn)品擴展和用戶應(yīng)用定制的開發(fā)工具。其開發(fā)過程基于COM（Component Object Model，組件對象模型）技術(shù)，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想，具有較強的集成和交互能力。從而實現(xiàn)組件對象的組合和擴展，確保程序的標準化，使得定制開發(fā)與平臺具有相一致的操作風(fēng)格，有利于系統(tǒng)的集成和開發(fā)。綜合考慮裝船設(shè)備質(zhì)量檢查軟件功能、復(fù)雜程度以及后期維護與擴展性，二次開發(fā)采用基于組件應(yīng)用架構(gòu)CAA。

開發(fā)工具采用C/S架構(gòu)設(shè)計，服務(wù)端進行檢查規(guī)則、模板制定和軟件配置，實現(xiàn)檢查工具的更新、封裝和發(fā)布?？蛻舳俗鳛橘|(zhì)量檢查的執(zhí)行端，運用安裝部署的開發(fā)工具進行質(zhì)量檢查，實時獲取質(zhì)量檢查結(jié)果。

2.2 開發(fā)路線

對于設(shè)備模型入庫檢查，需按照工程研制需求和質(zhì)量管理體系要求，配置設(shè)備模型入庫檢查規(guī)則。設(shè)備入庫檢查技術(shù)思路是軟件自動對模型的結(jié)構(gòu)樹、特征、屬性等各檢查項進行遍歷，對模型相關(guān)信息進行識別和提取，將讀取的相關(guān)信息與提前設(shè)定的規(guī)則進行比較，若滿足質(zhì)檢要求即認為通過相應(yīng)檢查項并顯示YES，若不滿足要求則顯示NO，最終形成設(shè)備質(zhì)量檢查報表，從而對設(shè)備模型進行有效評估，具體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 設(shè)備模型入庫檢查技術(shù)路線

設(shè)備庫狀態(tài)檢查技術(shù)路線如圖2所示，首先配置查詢模板，選擇待查裝船設(shè)備庫，軟件自動遍歷所有設(shè)備模型的設(shè)備代號、設(shè)備名稱、設(shè)備創(chuàng)建時間、最新修改時間、設(shè)備是否為新增設(shè)備、設(shè)備重量、設(shè)備重心是否填寫、主模型是否修改、是否有維修空間等條目，最終生成裝船設(shè)備庫狀態(tài)檢查報表，從而對設(shè)備庫狀態(tài)進行有效評估。

艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查技術(shù)路線如圖3所示，結(jié)合相關(guān)質(zhì)量管理規(guī)則，配置艙室清單模板。選擇待查結(jié)構(gòu)樹節(jié)點，軟件自動遍歷節(jié)點所含艙室，讀取所有設(shè)備的艙室編號、艙室名稱、專業(yè)、設(shè)備代號、設(shè)備名稱、實例化名稱、設(shè)備坐標、設(shè)備重量、設(shè)備重心等信息，最終形成艙室設(shè)備清單。同時，通過與基準艙室設(shè)備清單比對，生成艙室未布置設(shè)備清單，也可通過與前期艙室設(shè)備清單比對，生成艙室設(shè)備增量分析結(jié)果，從而對艙室設(shè)備布置進行質(zhì)量檢查。

圖2 設(shè)備庫狀態(tài)檢查技術(shù)路線

圖3 艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查技術(shù)路線

3 質(zhì)量檢查工具工程應(yīng)用

裝船設(shè)備質(zhì)量檢查工具部署后，進入3DE平臺，視圖界面呈現(xiàn)開發(fā)的操作工具欄，如圖4所示。

圖4 裝船設(shè)備質(zhì)量檢查開發(fā)工具

3.1 設(shè)備模型入庫檢查

設(shè)備入庫檢查服務(wù)端部署時，在CAA開發(fā)程序的安裝部署路徑win_b64codeinATOZ EquipmentCkTool，右鍵點擊EquipmentCkTool文件，并在下拉菜單中選擇[編輯]，結(jié)合結(jié)構(gòu)樹創(chuàng)建、建模合規(guī)性檢查、屬性定義、接口定義和發(fā)布必要元素五大方面進行檢查規(guī)則配置，并可結(jié)合工程實際對檢查項進行刪減。

28項全部檢查內(nèi)容如下：

以某型燃油分油機為對象，在3DE平臺打開燃油分油機模型，點擊圖4工具欄中第一個按鈕Check Equipment（設(shè)備檢查），彈出檢查對話框，在結(jié)構(gòu)樹點選待查設(shè)備，對話框[Equipment]欄自動顯示設(shè)備編碼。根據(jù)需要選擇檢查結(jié)果存放地址，定義Excel清單名稱，點擊[Check]按鈕即可生成檢查結(jié)果，如表1所示，可見，設(shè)備模型維修及操作空間、拆裝節(jié)點未隱藏，重心點幾何未輸出，電氣接口未定義。表1所示結(jié)果將隨質(zhì)量檢查流程反饋設(shè)計人員進行修改。

3.2 設(shè)備庫狀態(tài)檢查

根據(jù)工程任務(wù)和研制需求，梳理出裝船設(shè)備庫檢查明細，并在服務(wù)端配置成Excel模板。在平臺中通過CTG搜索命令調(diào)出待查設(shè)備庫CTG_525_機艙設(shè)備，點擊工具欄Check Equipment Library（設(shè)備庫狀態(tài)檢查）按鈕，彈出設(shè)備庫狀態(tài)對話框，選擇待查節(jié)點，指定檢查清單存放地址，定義Excel清單名稱。同時，輸入檢查日期，點擊[Check]按鈕即可實現(xiàn)檢查。工具基于給定日期，分析出該時間點后發(fā)生變更的設(shè)備及新入庫設(shè)備，并在輸出清單中進行標示，生成設(shè)備庫狀態(tài)檢查清單如表2所示。清單統(tǒng)計各設(shè)備三維模型相關(guān)信息。

表1 燃油分油機入庫檢查結(jié)果

表2 裝船設(shè)備庫狀態(tài)檢查清單

3.3 艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查

艙室設(shè)備布置質(zhì)量檢查時，在開發(fā)工具服務(wù)端進行相關(guān)專業(yè)代碼及中文名稱匹配規(guī)則的配置，如CA表示內(nèi)裝，CE表示外裝。進入3DE平臺三維設(shè)計界面，加載待查艙室三維布置。點擊工具欄中的Extract Cabin Equipment List（抽取艙室設(shè)備清單）按鈕，在彈出對話框中交互式選擇艙室節(jié)點，并指定輸出清單的路徑及名稱，程序會自動遍歷艙室節(jié)點下的所有設(shè)備，輸出艙室設(shè)備清單。

未布置艙室設(shè)備檢查時，需準備基準艙室設(shè)備清單，進入平臺并打開待查艙室結(jié)構(gòu)樹節(jié)點。點選工具欄中的Extract Unpacking Cabin Equipment List（抽取未布置艙室設(shè)備清單）按鈕，選中艙室節(jié)點、基準艙室設(shè)備清單和輸出文件名及地址，即可生成未布置艙室設(shè)備清單，清單中的未布置設(shè)備清單欄，正值表示未布置的數(shù)量，負值表示多布置設(shè)備數(shù)量。

艙室設(shè)備增量分析用于當(dāng)艙室設(shè)備布置到某一階段，通過與最初基準艙室設(shè)備清單做對比，分析設(shè)備布置的增量百分比。檢查時，以Excel形式準備基準艙室設(shè)備清單，存放在相應(yīng)位置。點擊工具欄中Cabin Equipment Increment Analysis（艙室設(shè)備增量分析）按鈕，選擇基準艙室設(shè)備清單和待查艙室節(jié)點，平臺快速運行后彈出設(shè)備增量百分比，如圖5所示?；鶞是鍐沃袘?yīng)布置10臺設(shè)備，受技術(shù)狀態(tài)變化影響，實際已布置14臺，則設(shè)備增量百分比為40%。

圖5 增量分析結(jié)果顯示

4 結(jié)論

隨著船舶數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，MBD模型數(shù)據(jù)已經(jīng)成為船舶研制的重要依據(jù)。深入分析裝船設(shè)備質(zhì)量檢查細則，從型號研制任務(wù)入手梳理裝船設(shè)備數(shù)字化質(zhì)量審查流程，探明設(shè)備模型入庫檢查、設(shè)備庫狀態(tài)檢查以及艙室設(shè)備布置檢查技術(shù)路線，基于CAA二次開發(fā)工具實現(xiàn)相關(guān)功能，打通了裝船設(shè)備質(zhì)量檢查的數(shù)據(jù)傳遞。在工程型號中能夠較好應(yīng)用，有助于檢查人員快速高效地完成檢查任務(wù)，避免大量重復(fù)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

國家部委項目（JCKY2017207A001）

盧永進（1982－），男，四川瀘縣人，博士，高級工程師，主要研究方向為船舶設(shè)計信息化，E-mail：soda1998@126.com。