1 概述

    國(guó)內(nèi)造船企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中不同程度的應(yīng)用了數(shù)字化造船技術(shù)，引進(jìn)或自主研發(fā)了一系列信息系統(tǒng)，如NAPA、TRIBON、SPD、工時(shí)物量管理系統(tǒng)、圖檔管理系統(tǒng)、流程管理系統(tǒng)等。這些軟件和系統(tǒng)解決了部分問(wèn)題，改變了原有的粗放式生產(chǎn)設(shè)計(jì)流程，但也帶來(lái)了一些問(wèn)題，如系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，造成了數(shù)據(jù)孤島，導(dǎo)致設(shè)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)不能在各個(gè)系統(tǒng)之間高效傳遞，反而降低了生產(chǎn)效率。另，各數(shù)字化軟件系統(tǒng)只是對(duì)現(xiàn)有造船流程的復(fù)刻，沒(méi)有將已有的數(shù)據(jù)應(yīng)用起來(lái)，進(jìn)行流程再造，提升整體的管理水平。

    企業(yè)自身的研發(fā)能力有限，自主開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)較小，需要引入現(xiàn)有的已經(jīng)較為成熟的PDM系統(tǒng)進(jìn)行船廠的流程管理與優(yōu)化。在航空航天和汽車制造業(yè)等行業(yè)，已經(jīng)引入西門子公司的先進(jìn)PDM管理軟件Teamcenter，進(jìn)行生產(chǎn)流程的管理。韓國(guó)現(xiàn)代船廠、大宇船廠等也引入Teamcenter進(jìn)行船舶流程再造，提升數(shù)字化水平。Teamcenter軟件在開(kāi)放式PLM基礎(chǔ)架構(gòu)之上，提供了一整套全方位的數(shù)字化生命周期管理解決方案，將人員、流程與知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，在產(chǎn)品生命周期中的每一個(gè)階段提高盈利能力和生產(chǎn)效率。船廠采用Teamcenter作為企業(yè)PDM系統(tǒng)，存在著一定的技術(shù)問(wèn)題，如，船廠主流設(shè)計(jì)軟件Tribon與Teamcenter等系統(tǒng)沒(méi)有接口，數(shù)據(jù)格式不兼容，需要開(kāi)發(fā)高效的船體數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口，實(shí)現(xiàn)從Tribon M3和原有的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中讀取生產(chǎn)設(shè)計(jì)信息，處理后按要求寫(xiě)入/更新/修訂到PDM系統(tǒng)。

    Tribon與Teamcenter接口采用插件集成的方式。Tribon與Teamcenter的集成接口，實(shí)現(xiàn)將Tribon等系統(tǒng)產(chǎn)生的產(chǎn)品數(shù)據(jù)導(dǎo)入到PDM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在PDM系統(tǒng)中能夠有效管理船舶設(shè)計(jì)屬性、結(jié)構(gòu)等元數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)和二維DWG/PDF圖檔數(shù)據(jù)，其中三維模型須滿足三維工藝設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的要求，并支持PDM系統(tǒng)與Tribon系統(tǒng)的交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的管理。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

    集成接口通過(guò)組件，為用戶提供交互手段，從Tribon M3/JNIDS系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)存為中間文件或?qū)懭胫虚g數(shù)據(jù)庫(kù)。然后存入Simens Teamcenter。集成接口主要技術(shù)路線如圖1所示：

圖1 集成接口技術(shù)路線

    根據(jù)集成接口的需求及Tribon M3和Teamcenter系統(tǒng)的特點(diǎn)，將集成接口的主要功能模塊分為menu組件、Ui組件、server組件、biz組件、tc組件、core組件、util組件。集成接口系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：

圖2 集成接口架構(gòu)圖

    (1)menu組件實(shí)現(xiàn)Tribon各應(yīng)用模塊中增加Teamcenter菜單的功能，包括保存、更新、修訂菜單項(xiàng)，及各菜單項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的命令腳本，命令腳本用于啟動(dòng)外部程序。通過(guò)Tribon M3的vitesse技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

    (2)ui組件是應(yīng)用界面層，實(shí)現(xiàn)保存、更新、修訂、選擇模型等主要用戶界面。

    (3)biz組件是業(yè)務(wù)邏輯層，組件提供保存、更新、修訂等業(yè)務(wù)邏輯的操作，包括本地屬性、結(jié)構(gòu)樹(shù)轉(zhuǎn)換。

    (4)tc組件實(shí)現(xiàn)對(duì)Teamcenter ITK中權(quán)限管理、目錄管理、對(duì)象管理、版本管理、事務(wù)處理等組件的封裝，并實(shí)現(xiàn)集成接口中Teamc enter相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯的封裝。

    (5)Server組件是應(yīng)用層，組件在服務(wù)端提供提交隊(duì)列管理、JT模型生成等功能。

    (6)core組件實(shí)現(xiàn)Tribon結(jié)構(gòu)樹(shù)、屬性、模型抽取，三維模型重構(gòu)等核心功能。

    (7)util組件實(shí)現(xiàn)集成接口的其他輔助功能。

3 船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)抽取

    PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源主要包括兩部分，分別是Tribon系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和船長(zhǎng)自主開(kāi)發(fā)的管理系統(tǒng)中的通用數(shù)據(jù)。因此，通過(guò)使用COM組件和Vitesse開(kāi)發(fā)接口的方式，獲取Tribon M3中的結(jié)構(gòu)樹(shù)、屬性、模型信息；通過(guò)通用數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供的接口，獲取已有的各種管理系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的結(jié)構(gòu)樹(shù)和屬性信息存入中間數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。包括船體特征數(shù)據(jù)文件和其他專業(yè)的面片模型文件保存為中間文件。

    3.1 數(shù)據(jù)抽取

    通過(guò)Tribon M3數(shù)據(jù)抽取接口（COM數(shù)據(jù)抽取接口、Vitesse、中間文件、命令行），直接從設(shè)計(jì)系統(tǒng)抽取結(jié)構(gòu)樹(shù)和屬性數(shù)據(jù)。首先，創(chuàng)建屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的基本架構(gòu)，將屬牲數(shù)據(jù)按照專業(yè)分為船體屬性數(shù)據(jù)（船體分段屬性表、船體零件屬性表等）和舾裝屬性數(shù)據(jù)（管系屬性表、鐵舾屬性表、電舾屬性表、設(shè)備屬性表等），并按數(shù)據(jù)之間的關(guān)系在在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。

    然后，按照對(duì)象方式抽取模型的結(jié)構(gòu)樹(shù)（設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)樹(shù)、裝配結(jié)構(gòu)樹(shù)）和屬性數(shù)據(jù)（船體零件的內(nèi)部名稱、外部名稱、AS3、AS4、重量、重心、材質(zhì)等，舾裝構(gòu)件舾裝件的名稱、物理屬性、安裝尺寸等），存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

    3.2 模型重構(gòu)

    針對(duì)不同的專業(yè)和需求，提供了兩種不同的數(shù)據(jù)抽取方式：a1通過(guò)Vitesse直接批量獲取各專業(yè)的3DDXF格式模型，用于后續(xù)的轉(zhuǎn)換；b）通過(guò)組合使用COM接口、中間文件和命令行，抽取船體和管子閥件的幾何特征數(shù)據(jù)，用于后續(xù)的幾何重構(gòu)。從Tribon系統(tǒng)中獲取的三維模型信息為幾何特征數(shù)據(jù)，需要通過(guò)使用三維圖形核心開(kāi)發(fā)包、JTOpen、OSG等工具，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需格式的幾何模型。

    船體特征模型通過(guò)UGNX的UGOpen API（在服務(wù)端）進(jìn)行幾何重構(gòu)，完成后獲得精確體JT文件和UGNX Part文件。所獲得的模型由后續(xù)操作存入Teamcenter。其他專業(yè)的面片模型通過(guò)JT Open Toolkit進(jìn)行幾何重構(gòu)，完成盾生成小平面JT文件。所獲得的模型由后續(xù)操作存入Teamcenter。為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能，本組件的主要功能將在服務(wù)端進(jìn)行調(diào)用。

4 創(chuàng)建產(chǎn)品模型對(duì)象

    4.1 創(chuàng)建業(yè)務(wù)對(duì)象

    Teamcenter中主要采用Folders、Item、Item Revision、Form、Datasets幾種數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。Folders是其它對(duì)象的容器，如項(xiàng)、項(xiàng)版本、表單、數(shù)據(jù)集、其它目錄等。Item管理需要進(jìn)行版本控制的數(shù)據(jù)，主要用來(lái)管理船舶產(chǎn)品、零件、部件、申請(qǐng)單、文檔等。ItemRevision是Item的船舶產(chǎn)品的版本信息，代表對(duì)產(chǎn)品、零件和部件的修改，同時(shí)也是Form和Datasets的容器，F(xiàn)orm存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如零件重量、材料等，Datasets主要存儲(chǔ)二維圖檔和文件等附件信息。

    PDM系統(tǒng)，首先需要針對(duì)船廠主要業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行業(yè)務(wù)場(chǎng)景和業(yè)務(wù)對(duì)象建模。建模工具采用業(yè)務(wù)建模器（Business Modeler IDE，簡(jiǎn)稱BMIDE）。Teamcenter為面向?qū)ο蟮墓芾硐到y(tǒng)，每種船體產(chǎn)品都可以抽象為一個(gè)業(yè)務(wù)對(duì)象，并且對(duì)象間可以創(chuàng)建子類和父類的繼承關(guān)系。父類的屬性與方法都可以繼承到子類，父類的API可以由子類調(diào)用。船舶產(chǎn)品業(yè)務(wù)對(duì)象的管系，如圖3類繼承關(guān)系所示：

圖3 BMIDE類繼承關(guān)系

    4.2 項(xiàng)目部署

    在BMIDE中創(chuàng)建好業(yè)務(wù)對(duì)象后，需要將業(yè)務(wù)對(duì)象部署到PDM系統(tǒng)中。部署過(guò)程如圖4部署界面所示：

圖4 業(yè)務(wù)對(duì)象部署界面

5 產(chǎn)品數(shù)據(jù)導(dǎo)入

    Teamcenter系統(tǒng)是一款功能強(qiáng)大且接口豐富的PDM系統(tǒng)，為用戶提供了多種數(shù)據(jù)接口形式，主要包括針對(duì)服務(wù)端的集成開(kāi)發(fā)工具包(Integration Toolkit，簡(jiǎn)稱ITK)和針對(duì)客戶端的JAVA開(kāi)發(fā)接口和ASP.NET開(kāi)發(fā)接口。數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能屬于Teamcenter系統(tǒng)的服務(wù)器端底層功能，主要應(yīng)用ITK接口進(jìn)行開(kāi)發(fā)。其中ITK分為External ITK和Internal ITK，ExternalITK可單獨(dú)執(zhí)行，Internal ITK必須在客戶端接口內(nèi)由系統(tǒng)調(diào)用，因此，選用ExternalITK。

    5.1 接口主要功能

    集成接口采用在Tribon系統(tǒng)中提供Teamcenter的插件菜單功能，將Tribon系統(tǒng)中產(chǎn)品零部件的屬性和結(jié)構(gòu)信息提取到中間文件，然后集成接口調(diào)用Teamcenter的API把中間文件按PDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的相關(guān)要求寫(xiě)入。

    集成接口采用在Tribon系統(tǒng)中提供Teamcenter的插件菜單功能，將Tribon系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中專用格式三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Teamcenter可以管理的JT格式的三維可視化模型，然后集成接口功能將JT導(dǎo)入到Teamcenter系統(tǒng)中，生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)集對(duì)象進(jìn)行管理。

    集成接口采用在Tribon系統(tǒng)中提供Teamcenter的插件菜單功能，將Tribon系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中專用格式的二維工程圖數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成Teamc enter可以管理的DWG或PDF格式的文件，然后將DWG或PDF文件導(dǎo)入到Teamcenter系統(tǒng)中，生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)集對(duì)象進(jìn)行管理。

    集成接口功能將傳遞到Teamcenter系統(tǒng)中的JT和DWG（或PDF）對(duì)象與相應(yīng)的零部件對(duì)象按PDM系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

    5.2 接口業(yè)務(wù)場(chǎng)景

    集成接口包括“保存”、“更新”和“修訂”三種業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

    5.2.1 保存

    “保存”定義了工程技術(shù)人員在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用Tribon M3進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，通過(guò)集成接口將保存在Tribon M3數(shù)據(jù)庫(kù)中的所設(shè)計(jì)的全部或部分產(chǎn)品數(shù)據(jù)首次保存到Teamcenter中的業(yè)務(wù)過(guò)程。“保存”的邏輯過(guò)程如圖5所示：

圖5 保存的邏輯過(guò)程

    5.2.2 更新

    “更新”定義了工程技術(shù)人員在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用Tribon M3進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，通過(guò)集成接口將保存在Tribon M3數(shù)據(jù)庫(kù)中的所設(shè)計(jì)的全部或部分產(chǎn)品數(shù)據(jù)更新到Teamcenter中的業(yè)務(wù)過(guò)程。“更新”的邏輯過(guò)程如圖6所示：

圖6 更新的邏輯過(guò)程

    5.2.3 修訂

    “修訂”定義了工程技術(shù)人員在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用Tribon M3進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，通過(guò)集成接口將保存在Tribon M3數(shù)據(jù)庫(kù)中的所設(shè)計(jì)的全部或部分產(chǎn)品數(shù)據(jù)修訂到Teamcenter中的業(yè)務(wù)過(guò)程。“修訂”的邏輯過(guò)程如圖7所示：

圖7 修訂的邏輯過(guò)程

6 結(jié)束語(yǔ)

    接口將屬性和結(jié)構(gòu)樹(shù)數(shù)據(jù)，按模型對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，存儲(chǔ)于統(tǒng)一的開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite中屬性和結(jié)構(gòu)樹(shù)數(shù)據(jù)的抽取過(guò)程是完全自動(dòng)和批量化的，轉(zhuǎn)換過(guò)程完全不需要人工干預(yù)，轉(zhuǎn)換過(guò)程簡(jiǎn)單易用，轉(zhuǎn)換效率高。輸出數(shù)據(jù)完整，并且屬性數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)樹(shù)數(shù)據(jù)可通過(guò)零件名創(chuàng)建與三維模型零件的關(guān)聯(lián)。

    PDM系統(tǒng)接口支持三維模型、屬性和結(jié)構(gòu)樹(shù)數(shù)據(jù)的抽取和轉(zhuǎn)換，該接口能夠直接將TribonM3中的生產(chǎn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到PDM系統(tǒng)中應(yīng)用，達(dá)到一次建模，重復(fù)利用的效果。解決船廠PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入的效率問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)船舶設(shè)計(jì)信息向管理信息的轉(zhuǎn)化，提高船廠信息化管理的效率。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：船廠PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

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