e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  ECAD

基于数字协同设计平台的船舶电气设计研究

2021/4/18    来源:互联网    作者:冯雷  雷秉霖  王云帆  罗伟      
关键字:数字协同设计  船舶电气设计  过程控制  三维设计  
本文通过分析新形势下船舶电气设计存在的问题,提出了构建基于数字协同设计的船舶电气设计平台。明确了设计平台目标,构建了基于五大模块的平台总体架构以及各模块具体架构。通过电力负荷功能的实际开发应用,验证了此设计平台架构能够满足预定设计目标,对提高船舶电气总体设计效率和质量有着重要意义。

0 引言

    随着信息数字化技术的发展,设计手段不断提高,目前大型CAD/CAE/CAM一体化软件广泛的应用于航空、航天、船舶等领域。相比于传统的二维设计,基于三维的设计模式能快速准确的进行电力负荷统计分析工作,保证电气原理图与三维数字样机的一致性,直观和准确的反映电气设备、电缆敷设路径、支吊架的空间布置,更加准确快速的生成电气附件清单、电缆清单等统计信息,并且能更好的方便设计人员跨专业协同设计。

    三维设计结果已处于设计流程末端,是一种偏向设计结果的对外展现。当前处于从二维设计模式向三维设计模式转变的过程中,设计方法与设计平台之间的不匹配导致了从设计源头到三维设计的过程控制不优化以及设计人员对软件使用的不适应,未能充分发挥三维设计一体化软件的优势,反而使设计效率及质量下降等问题出现。

    本文中,作者结合国内船舶电气设计特点,构建数字化协同设计平台,优化设计人员与三维软件之间过程控制,提高设计效率和产品质量,使设计知识成果数字化管控。

1 新形势下船舶电气设计分析

    随着船舶电气设计模式由二维设计向三维设计转变,由于各种客观因素的影响,暴露出了认识不足,设计方法选用不当,设计流程、计划管理混乱和协同工作无序等问题:

    1)设计思维惯性:三维设计平台首次使用,标志着船舶电气设计工作正式由二维设计向三维设计推进,但是设计思想上并没有跟上设计平台前进的步伐,习惯于二维设计模式,对三维设计有一定抵触情绪。

    2)设计方法选用:同一设计目标三维设计平台会有多种方法,但是由于各种客观因素,未选取能体现三维设计优势的设计方法,而选择了一种目前看来可以兼顾传统设计思路,但是从长远来看得不偿失的方法。

    3)设计流程:目前设计过程中过分重视三维数字样机,轻视二维原理图设计。例如先有三维数字样机后有二维原理图,导致设计者做三维设计时缺少设计依据,事后反复修改,以至于长时间之后设计状态设计者都无法掌握,需要花大量的时间进行检查。

    4)多专业协同设计:船舶电气设计是多专业设计工程,不同专业之间互为设计输入输出,若多专业同步设计会导致大量的错误和反复修改,且进度并没有加快反而会滞后,设计质量也未得到提高。

    综上所述,目前导致这些电气设计问题的主要矛盾是缺少一个协同设计平台去确定恰当的三维设计方法、梳理合适的三维设计流程、协调多个设计者与三维设计平台之间的关系。因此让设计者认识到三维设计优势,搭建一个数字化协同设计平台,十分必要。

2 数字化协同设计平台目标

    船舶电气数字化协同设计平台旨在帮助电总体科室建立、完善、优化电气设计和管理体制,实现对船舶电气设计三个阶段(方案设计、技术设计、施工设计)、三个过程(型号设计历史过程、系统设计历史过程、设备设计历史过程)、九个管理项目(电力负荷管理、电缆库管理、干线电缆管理、电气设备库管理、接口信息管理、原理图设计要素管理、采标信息管理、通用图信息管理、技术文件信息管理)的智能数据化管理,为电总体科室在船舶电气设计前计划、设计中控制、设计后总结分析提供有效的工具和必要的手段。实现设计流程标准化、设计内容规范化、设计方法模板化、设计过程可溯化、设计责任明确化、设计结果系统化、知识成果可读可学习化,最终达到设计高效率、产品高质量、知识可传承以及全面调动人力资源的目标。

3 数字协同设计平台架构

    1)总体架构。其主要架构如图1所示。

总体架构

图1 总体架构

    2)数据库管理模块。数据库管理模块是数字协同设计平台核心模块,是其他四大模块连接枢纽,其主要功能是将面向全体设计者交互界面模块的输入数据按照预定的规则进行处理,并将结果通过数据提取输出模块、设计结果管理及展示模块、电气三维设计接口模块进行输出。

    3)面向全体设计者交互界面模块。本模块包括9个编辑界面:“电力负荷编辑界面”、“电缆信息编辑界面”、“干线电缆信息编辑界面”、“设备信息编辑界面”、“接口信息编辑界面”、“原理图设计要素管理界面”、“采标信息编辑界面”、“通用图信息编辑界面”、“技术文件信息编辑界面”,具体架构如图2所示。

面向全体设计者交互界面模块架构

图2 面向全体设计者交互界面模块架构

    4)数据提取输出模块。本模块主要功能是

    将经过数据库管理模块处理过的数据按照相关模板规范输出对应的统计清单或列表,方便主任设计师或管理者进行状态把控。具体架构如图3所示。

数据提取输出模块架构

图3 数据提取输出模块架构

    5)设计结果管理及展示模块。本模块主要由“结果展示界面”、“提醒界面”和“三个阶段和三个过程历史修改结果记录界”面组成。“结果展示界面”和“提醒界面”分别以二维原理图和设备为关键节点进行结果展示和提醒,而“三个阶段和三个过程历史修改结果记录界面”主要是详细记录相关组成要素详细的历史过程,具体架构如图4所示。

设计结果管理及展示模块架构

图4 设计结果管理及展示模块架构

    6)电气三维设计接口模块。本模块主要是将已经固化的三维数字样机设计要素自动输出,具体架构如图5所示。

电气三维设计接口模块架构

图5 电气三维设计接口模块架构

4 应用结果

    目前根据以上船舶电气设计数字化协同设计平台架构,完成了电力负荷的输入、数据处理和输出功能的开发、调试以及实际应用。最高同时在线使用人数达到100人,按照预定要求快速获得了标准化结果,并且通过展示界面形象的展现给电气总体设计人员,如图6所示。根据此项功能实际应用结果,充分验证了此平台架构完全可以达到预定设计目标,为后续其他功能开发奠定了坚实基础。

电力负荷接口展示界面

图6 电力负荷接口展示界面

5 结束语

    本文结合三维设计平台在船舶电气设计过程中实际使用情况,分析了存在的问题,并针对相关问题详细构建了基于数字协同工作的电气设计平台架构,其中电力负荷相关功能已经实际应用,有效的提高了设计效率和质量。

责任编辑:程玥
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并已尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐