【摘要】阐述了管子加工车间工艺设计软件包的开发过程，综合使用Asp．net、OfficeVBE与SketchUpAPI开发环境，该软件具有工艺设计计算、工艺知识库管理、三维建模功能。本软件包的开发旨在规范化工艺设计，提高设计人员的计算机应用水平。
【关键词】造船工艺;管子加工车间;计算机辅助设计;软件包
【中图分类号】TU275.3;TU201.4【文献标识码】A【文章编号】1674－7461
1开发背景
随着计算机技术在工程设计当中的广泛应用，实用而且功能强大的工艺专业计算机辅助设计(CAD)软件包必然成为船厂工艺设计的一个重要工具。我国的煤矿开采、机械设计、石油化工、水电、金属铸造等行业，都开发有成熟的CAD软件包。中船九院工艺专业已经普及设计过程的CAD应用，但仍存在设计计算过程不规范、CAD工具应用自动化程度较低等不足，在设计手段软件化方面落后于土建、公用专业。作为船舶工业建设的“国家队”，中船九院成立六十余载承担了我国绝大多数船厂的规划、设计、建设任务，掌握着我国主要船厂的工艺设计方案及参数，这些数据资源既是项目设计的参考标的，又是制造业服务化趋势下中船九院进军船厂全生命周期服务业务的珍贵资源，是中船九院独有的历史积淀，有待进行知识工程建设。使用软件包进行工艺设计，可以减轻设计人员工作量，减少查阅资料的时间，使他们把精力集中到工艺设计上［1］。软件包开发团队根据船体、舾装、涂装三大工艺专业的情况进行反复讨论与酝酿，最终选取舾装专业的管子加工车间作为开发的示范试点。待开发成功后，逐步推广到船体、涂装专业。
2开发目标
2．1需求分析软件开发团队由经验丰富的工艺设计人员与软件开发人员组成。开发前期，经过团队内外多轮讨论，软件开发团队总结出工艺专业在设计过程中有以下问题需要解决:1)工艺设计计算过程不规范;2)工艺项目设计资料零散;3)不同人员在设计指标取值上差距较大;4)CAD工具应用自动化程度较低;5)工艺专业没有三维设计，游离于公司BIM设计之外。2．2总体目标根据前期的需求分析，开发团队明确了软件研发目标，即开发一款具有工艺设计计算、工艺知识数据库管理和绘图制图功能的船厂工艺设计软件包。软件包成果可作为工艺专业在方案、可研设计阶段的设计工具。其中CAD工具二次开发的图形、模型插件，亦可在初步设计、施工图设计的多专业BIM协同设计中进行衔接使用。2．3开发思路(1)在软件包的“工艺设计数据库”、“工艺设计计算程序”以及“三维CAD工具”三项开发内容中，“工艺设计计算程序”占据主导地位，而在“工艺设计计算程序”起灵魂作用的是“管子车间的工艺设计思想”，包括以下三个方面:1)“管子族”思想。管子族按类型成组，以加工过程为导向;2)以先焊后弯工艺作为主导工艺，以充分体现节能、节材的绿色制造思想;3)两化深度融合(自动化、数字化、智能化)，硬件软件并重的思想。(2)设计程序同时应体现工程项目的特点，体现设计对业主需求、设计阶段、项目性质、项目规模、社会环境等的把握与满足。(3)设计程序的使用界面设计上，除了满足(1)、(2)的要求外，灵活应用不同的内容表达方式，避免使用界面的生硬、枯燥。(4)在软件包的工艺流程图、工艺布置图、工艺设备表、设备图形库功能之间建立关联关系，使设计工作更便捷。
3软件设计
软件包的设计包括架构设计、流程设计、开发环境设计、数据接口设计、数据库设计、界面设计等内容。3．1架构设计架构设计是系统功能上的架构，主要是定义软件包的各个功能模块之间的关系。软件包包括基础数据层和设计应用层两层结构。通过研究工艺设计数据在两个层次之间的信息交互，工艺设计软件包的结构如图1所示。工艺计算、各类设计文档人机交互采用B/S(浏览器/服务器)方式，CAD绘图功能利用CAD设计的功能实现。3．2流程设计流程设计是针对管子加工车间工艺设计流程，将软件包功能架构转换为软件的过程描述。按设计阶段划分，工程设计分为规划方案、项目建议书、可行性研究、初步设计、施工图设计等五个阶段;按项目性质划分，又可分为新建项目与改扩建项目。不同设计阶段与性质的项目，有着各自的设计内容、深度要求。典型的初步设计新建项目的工艺专业设计流程，见图2所示。考虑到现阶段九院公司船厂工业项目设计仍以AutoCAD二维制图为主的状况，开发团队按管子车间常用工艺设备的类型与规格整理DWG文件图块，在公司局域网建立FTP站点供设计人员使用AutoCAD调用。工艺设计计算的中间文档通过Of-ficeVBA开发，可以自动生成提资文件、工艺设备表与工艺说明书等Office文件，AutoCAD二维制图由设计人员人工进行。同时，考虑到工程项目的三维设计渐成趋势，软件包开发团队同步开发了基于SketchUp的工艺方案参数化建模插件，初步实现了包括管子加工车间在内的船厂主要厂房、设备、生产线的参数化建模与布局。工艺设计计算中间文档不仅可以生成最终Office文档，而且是SketchUp三维建模的参数数据源。对于方案、可研、项目建议书等无需多专业协同设计的设计阶段，使用SketchUp的LayOut出图。对于初步设计、施工图等设计阶段，将SketchUp模型导入Bentley平台后出图。3．3开发环境设计CAD软件、Office软件以及Web浏览器是工艺工程师设计过程中的常用工具。开发团队决定选取某一款CAD软件作为软件包的运行环境，并充分利用Office软件以及Web浏览器提供的便利功能，以这些软件作为软件包的开发环境。(1)CAD绘图制图功能的开发环境为Sketch-UpAPI;(2)工艺计算功能的开发环境为Asp．net与Access;(3)设计文档自动生成功能的开发环境为Of-ficeVBE。图3工艺计算程序使用界面图4车间设备用电资料表3．4数据接口设计为提高软件包的整体性能和使用体验，需通过数据接口将Asp．net与Access环境下开发的工艺设计计算功能，以及OfficeVBE环境下开发的文档自动生成功能通过数据接口集成到SketchUp中。开发团队将Office中间文档，作为Asp．net、OfficeVBE、SketchUpAPI三者之间的公共数据接口。3．5数据库设计开发团队选用Access2010作为软件包的数据库管理软件。软件包的数据库由船舶产品管子物量库、典型工程母型库、工艺知识情报库、工艺设计指标库、工艺设备库、项目提资库等部分组成。3．6界面设计友好的用户界面是保证软件能为普通用户所接受的先决条件［2］。软件包的使用界面包括三部分。(1)软件包SketchUp主界面开发SketchUp工具栏和命令按钮作为软件包各个功能模块的入口;(2)基于web开发的工艺计算程序界面点击工具栏命令按钮后，可以进入工艺计算程序的登录界面和使用界面［3］，如图3～4所示;(3)Office文档的界面在Office模板文件上添加控件，开发数据自动填写功能。例如，可以在车间设备用电资料表的word文件里，添加“自动填表”和“自动清除”按钮［4］，如图4所示。
4软件包与协同设计的衔接中船九院主要的BIM
设计软件为BentleyMi-crostation，协同设计管理软件为BentleyProjectWise，而工艺设计软件包的三维CAD功能是基于Sketch-Up软件进行开发的，因此设计团队需要考虑工艺设计软件包在初步设计与施工图设计阶段与其他专业的协同设计问题，解决方案见表1所示。
5软件包开发成果与小结
目前开发团队已经完成完初步设计新建项目阶段成果，其中包含“工艺设计计算程序”，“工艺设计数据库”、“工艺设备二维DWG图块FTP站点”，并开发了Office文档一键生成功能以及SketchUp参数化建模插件。管子加工车间工艺设计软件包的开发内容将工艺专业传统设计方式与信息技术的相结合，并对三维设计软件SketchUp进行了较为深度的定制开发，实现工艺设计与三维设计的关联，是本软件包的亮点与特色。同时软件包开发团队也认识到，与勘察设计行业内的先进企业相比，中船九院的工艺设计软件包开发工作，仍处于起步阶段［5］，开发团队在后续研究中，会进一步将软件包与院内协同设计平台进行深度对接，并与现有BIM软件平台进行数据集成应用，在此基础上，搭建“建造+运营”的创新服务模式，延伸工业设计院原有的业务链，为业主提供了更多的增值服务。
参考文献
［1］李莉．计算机辅助铸造工艺设计软件研制［J］．铸造技术，2009，30(2):232-234．
［2］周梓荣等．机械工厂设计CAD软件开发［J］．机械与电子，1999(5):232-234．
［3］陈景辉．基于Asp．net技术的网页设计与实现［J］．科技与创新，2015，16:85-87．
［4］伍云辉．精通ExcelVBA［M］．北京:电子工业出版社．2013(5)．
［5］杨斌．机械工厂设计CAD软件开发［J］．工厂建设与设计，1993(6):22-27．
作者：王真 丁炜杰 郑鹏飞 黄宏 胡世南 单位：中船第九设计研究院工程有限公司
