譚 冬，唐志廣

（大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

AVEVA Marine（AM）是目前世界上最先進(jìn)的船舶三維設(shè)計(jì)軟件之一，由英國AVEVA公司研發(fā)。AM主要分為舾裝設(shè)計(jì)模塊和船體設(shè)計(jì)模塊。舾裝設(shè)計(jì)模塊由工廠設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)（Plant Design Management System，PDMS）升級(jí)而來，船體設(shè)計(jì)模塊由TRIBON軟件升級(jí)而來。AM軟件功能強(qiáng)大，可輕松實(shí)現(xiàn)對船舶設(shè)計(jì)過程中各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)。

三維建模是船體結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，根據(jù)數(shù)字孿生的要求，只有建立正確的模型才能建造出正確的實(shí)船。AM軟件提供了強(qiáng)大的三維建模功能，可幫助船舶設(shè)計(jì)師完成復(fù)雜的建模工作。考慮到自身施工能力，船廠通常將一條船劃分為多個(gè)分段，每個(gè)分段又分為成百上千個(gè)構(gòu)件，構(gòu)件和構(gòu)件之間需要按照設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的連接方式進(jìn)行裝配和焊接。由此可見，要設(shè)計(jì)出正確的模型，不僅要保證構(gòu)件的材質(zhì)正確，也要保證構(gòu)件的位置、大小等幾何特性正確，還要保證構(gòu)件之間的連接方式是正確的。然而，AM并未提供相關(guān)的模型檢查功能，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，模型檢查任務(wù)往往由設(shè)計(jì)師人工完成，在數(shù)量龐大的構(gòu)件之中檢查結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合規(guī)范要求十分耗時(shí)費(fèi)力。為減輕設(shè)計(jì)壓力，利用軟件開發(fā)手段自動(dòng)化檢查模型成為優(yōu)先選擇。本文以變高型材對接處的連接代碼檢查為例，對AM二次開發(fā)在船體模型檢查中的應(yīng)用進(jìn)行探索。

1 變高扶強(qiáng)材對接要求

利用AM進(jìn)行船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)建模時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到變高型材對接的情況，需要對模型對接處進(jìn)行特殊處理。如圖1（a）所示，若不進(jìn)行特殊處理，直接按普通對接方式建模，則會(huì)在2個(gè)型材對接處產(chǎn)生一個(gè)高度差，形成結(jié)構(gòu)缺陷。一般處理方法如圖1（b）所示，從較大的型材上切除陰影部分（切除部分的長度參考規(guī)格書或設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，一般為高度差的4倍），再將角鋼面板（或球扁鋼的球頭）部分向下壓，形成如圖1（c）所示的形狀，然后將角鋼面板（或球扁鋼球頭）與腹板焊接好，最后再焊接2個(gè)型材的對接部分。

圖1 變高型材對接處理方式

針對變高型材，AM軟件提供了如圖2所示的3種端切樣式，配合靈活的參數(shù)設(shè)置（a為切除寬度，b為切除高度，R為切除半徑），基本可覆蓋大多數(shù)情況下的建模需求。若需要特殊形式的端切，可利用AM軟件提供的自定義端切功能，進(jìn)入系統(tǒng)初始化模塊創(chuàng)建自定義的特殊端切樣式，供建模使用。

圖2 變高型材對接端切代碼

由于船體模型中的加強(qiáng)筋規(guī)格繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且建模人員的水平參差不齊，故模型端切代碼難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤設(shè)置。特別是2個(gè)分段的對接處，一旦相關(guān)設(shè)計(jì)人員溝通不及時(shí)，極易出現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，這會(huì)造成較大的返工或材料損失。因此，進(jìn)行模型檢查十分必要?？紤]到人工檢查工作量巨大，可利用AM二次開發(fā)的方法編制程序，自動(dòng)、批量執(zhí)行模型檢查工作，可有效提高模型檢查的效率和準(zhǔn)確性。

2 AM二次開發(fā)方法簡介

AM軟件使船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)的各個(gè)專業(yè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，大大提高了設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性。然而，由于每個(gè)船廠的客觀條件不同，須考慮到客戶的定制化需求，AM軟件可提供豐富的二次開發(fā)接口和友好的界面，以便用戶根據(jù)本工廠的實(shí)際情況與需求進(jìn)行二次開發(fā)，進(jìn)而解決各種實(shí)際問題。

AM軟件的二次開發(fā)體系架構(gòu)如圖3所示，對AM 軟件進(jìn)行二次開發(fā)可采用可編程的宏語言（Programming Marco Language ，PML）方法和Net方法，以及這2種方法都可調(diào)用的公共應(yīng)用程序框架（Common Application Framework，CAF）數(shù)據(jù)抽取接口。其中PML方法主要用于舾裝模塊，NET方法主要用于船體模塊和舾裝模塊。本文采用NET方法提供的接口和功能進(jìn)行開發(fā)。

圖3 AM二次開發(fā)體系架構(gòu)

3 基于AM二次開發(fā)的變高型材端切代碼檢查方法

模型中各構(gòu)件之間的連接方式通常由1串?dāng)?shù)字代碼表示。AM二次開發(fā)程序首先接收用戶輸入的分段名列表，其中包含需要檢查的分段的名稱。隨后，AM二次開發(fā)程序提取分段名列表中各個(gè)分段的型材，并將這些型材信息另存為1個(gè)型材列表。在此之后，對型材列表中的每個(gè)型材兩兩配對，通過計(jì)算每對型材端頭的距離是否小于某個(gè)特定值δ來判斷型材端頭是否處于對接狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)2個(gè)型材的端頭是對接的，則比較其高度差是否小于特定的差值Δh，如果高度差大于Δh，還需判斷端切代碼是否符合特定的代碼值。為減少程序后續(xù)的編譯次數(shù)并提高通用性，需要將型材的端頭距離δ、型材的高度差Δh、型材端切特定代碼值（列表）設(shè)置于相應(yīng)配置文件中，程序通過配置文件獲取具體的數(shù)值供計(jì)算或判斷時(shí)使用。將上述工作流程繪制成程序流程圖，見圖4。

圖4 變高型材端切代碼檢查程序流程圖

3.1 初始化并讀取配置文件

初始化是在執(zhí)行AM加載項(xiàng)前必要的準(zhǔn)備工作。本程序的配置文件是一個(gè)文本文件，保存有型材端頭的距離δ、型材的高度差Δh以及端切代碼列表等信息，程序開始時(shí)讀取此配置文件中的信息供后續(xù)使用。

3.2 讀取分段中的型材并檢查端切是否正常

在AM模型中，每個(gè)分段包括許多板架，板架中包含眾多的板材、肘板和型材等構(gòu)件。要提取分段中的型材信息，需要先提取分段中的各個(gè)板架信息，然后再提取板架中的型材信息，最后將這些信息合并到一個(gè)列表中。在提取型材列表后，即可對這些型材逐一進(jìn)行端切檢查。

3.3 最終效果

檢查結(jié)果保存在加強(qiáng)筋列表中。將保存在加強(qiáng)筋列表中所有端切異常的加強(qiáng)筋提取出來，即可得到檢查結(jié)果。為方便查看，本程序可將檢查結(jié)果導(dǎo)出為表格，也可將端頭展現(xiàn)在三維視圖中，供設(shè)計(jì)師或?qū)徍巳藛T審閱。

4 結(jié)論

本文為解決人工檢查船體模型工作量大、效率低下、準(zhǔn)確性差的問題，以變高型材對接處的連接代碼檢查為例，對AM二次開發(fā)在船體模型檢查中的應(yīng)用進(jìn)行探索。AM二次開發(fā)程序1 min內(nèi)即可完成人工檢查2 h的工作量，可有效提高模型檢查的效率和準(zhǔn)確性。