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基于PDM的三维模型集成框架及设计流程研究

2021-01-06陈晗鸣 应文烨 朱英富 何刚

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通过对Windchill系统二次开发将三维模型集成到PDM系统中,通过电子化的审签流程,提高了产品设计效率,减轻了设计人员及相关管理人员的工作负担,最终达到了缩短设计周期、提高生产效率的目的。

    船舶设计是一个多专业、多系统、大规模的协同设计过程,周期长、过程复杂。为不同专业的设计人员提供一个并行协同设计系统,设计人员在同一时间、同一设计空间中,在计算机网络的不同界面上利用三维设计软件设计同一产品,需要各个专业进行频繁的设计协同。把三维并行协同设计纳入到项目中进行管理并建立三维模型的电子化审签工作流程管理机制,利用PDM管理平台及时发现船舶三维设计中可能出现的冲突;而且,当设计人员对设计内容进行更新时,相关的其他专业设计人员能够自动获得通知,并能够及时获得最新版本的设计数据进行新的协调,保证设计的正确性以及在建造过程中一次成功。管理人员也能及时获得船舶设计过程的各种信息,通过可视化的有效工具,协调设计过程中的各种关系,解决设计过程中出现的问题,对设计过程实施并行、动态、实时控制。

1 三维CAD设计软件与PDM系统集成平台搭建

    通过Windchill中间件Workgroup Manager整合三维设计工具实现船舶设计产品模型结构管理。把三维模型的设计工作纳入到项目中进行管理,并建立三维模型的电子化审签工作流程管理机制,使设计完成的三维模型发布数据到Windchill中,通过整合可视化工具ProductView自动将三维模型的可视化结果关联到产品目录中,进行基于Windchill的三维模型设计流程的客户化定制,具体集成过程如图1所示。

三维设计软件与PDM集成框架

图1 三维设计软件与PDM集成框架

    1.1 可视化服务

    对于三维设计软件Solidworks和CATIA等创建的三维部件和装配模型,可以使用Windchill提供的GS工具将其转换为ProductView可识别的格式,用户可以通过URL连接的方式使用ProductView访问这些三维设计数据。

    ProductView可以为相关人员查看来自于多种资源的数据,而无需访问创建这些数据的应用程序。可以分析产品设计、注释文件以指明审阅注释、获取产品结构中部件的有关信息,并以动态方式与其它有关设计或文档内容进行协调。

    ProductView可以查看和注释3D模型、2D图纸、文档、图像和ECAD文件。此外,它还可以度量和分析3D数据,这些数据可能来自多个不同CAD系统。可视数据以压缩表示法形式存储在Windchill中。每一表示法都有其关联的标注,并ProductView允许相关人员查看、编辑并将此信息重新保存在Windchill中。

    1.2 三维设计软件集成

    通过Windchill系统和三维设计软件的集成接口进行集成。集成应用模式如下:

    1)船舶设计人员在三维设计软件中完成模型设计后,即可以在该系统中通过Windchill菜单检入到Windchill系统中。

    2)在Windchill系统中,在船舶顶层产品结构树相应的节点中,可以导入对应的模型导出文件和对应的数据表,系统自动创建轻量级的实体可视化模型,提取的模型、零件可以在结构树上建立关系。

    3)Windchill系统中,可以以产品结构为核心组织舰船产品设计数据,包括模型文件、零件信息和图纸信息,并可以针对这些舰船设计数据设定版本控制规则和工作流程,同时,可以支持模型更新后,重新抽取的模型文件导入到Windchill系统中后,可以进行相应的产品结构树的更新,以及版本的升级。

    4)Windchill系统中可以通过基线等技术状态控制手段管理以产品结构为核心的设计数据,固化模型设计结果,对舰船设计过程进行有效控制。

    5)Windchill系统中进行管理的各专业、各舱段的Tribon船舶可视化模型,可以利用ProductView进行虚拟装配、综合布置分析、碰撞分析和干涉检查等动作,并可以结合工作流技术,对可视化模型在Windchill系统中,进行可视化签审管理。

2 三维模型工作流程管理

    工作流程管理主要实现产品的设计与修改过程的跟踪与控制。包括工程数据的提交与修改控制或监视审批、文档的发布控制、自动通知控制等。它主要管理多个用户对数据进行操作时,数据的流动以及在一个项目的生命周期内跟踪所有事务和数据的活动。这一模块为产品开发过程的自动管理提供了保证,并支持企业产品开发过程的重组以获取最大的经济效益。同时提供流程动态监控功能,使相关人员能够了解当前工作的运行状态,合理调整进度和资源的使用。

    2.1 三维模型生命周期的创建

    船舶设计人员根据工作任务在三维CAD软件中进行三维模型的设计,设计完成的三维模型通过如下图标中Windchill检入到PDM系统中,并自动将三维模型的可视化结果关联到产品目录中的部件,同时获取部件审签的工作流等属性,进行后续部件的审签流程。

Solidworks中集成Windchill菜单

图2 Solidworks中集成Windchill菜单

    三维模型的审签过程有严格的规范,基本结构图的审签的全流程一般为:设计、校对、审核、标检、审定、归档。如图3所示。

三维模型的审签流程

图3 三维模型的审签流程

    2.2 三维模型设计流程的设计

    在Windchill中产品生命周期的每个阶段都存在一个相应的工作流,各个阶段的工作流分析为:在三维并行协同设计系统中,设计人员依据设计要求进行三维模型的设计,设计完成后提交到Windchill中该文档相应的审签流程,如设计人员提交部件到校对环节,如图3所示。校对人员可以在ProductView中查看设计人员提交的部件的可视化模型,如果校对人员对模型有修改意见,可以在可视化模型上添加批注,也可在“意见”中填写修改建议;如果部件被驳回,设计人员可结合其意见和可视化模型中的批注,重新设计三维模型。该过程的审签流程模板如图4所示。

审签工作流模板

图4 审签工作流模板

    2.3 三维模型审签流程演示

    总体、结构、舾装、电气等专业设计人员在本地电脑上分别并行的进行相应的设计工作,并将设计完成的模型提交到文档的审签流程中。在审签过程中,如果各阶段的工作人员都批准该模型,则该文档从设计→校对→审核→标检→审定直到归档,完成其生命周期。假定该三维部件模型的校对环节不通过,则相关的操作和方法如下:

    三维部件模型的校对人员用自己的用户名和密码登陆到Windchill系统中。在“我的任务”列表中点击所要校对的三维模型的工作项。点击查看要校对的三维部件,进入其属性页面,如图5所示。点击查看要校对三维部件可视化模型的缩略图,进入到ProductView页面。点击注释集,查看设计人员在三维部件可视化模型上添加的注释。

三维部件属性页面

图5 三维部件属性页面

    如图6所示。校对人员可以在三维部件可视化模型上添加注释,并保存为审核环节注释集。如果需要驳回设计任务,由三维模型的设计人员进行修改,则在“我的任务中”点击该任务项的“审阅”按钮,添加审阅意见,提交审阅任务。设计人员在“我的任务”中收到了校对人员驳回的三维模型,在“我的任务中”点击该任务项的“修改”按钮。

查看校对人员添加的注释

图6 查看校对人员添加的注释

3 结论

    通过对Windchill系统二次开发将三维模型集成到PDM系统中,通过电子化的审签流程,提高了产品设计效率,减轻了设计人员及相关管理人员的工作负担,最终达到了缩短设计周期、提高生产效率的目的。但是由于船舶设计涉及不同的专业,各个专业使用的设计软件及设计环境不同,而且不同的船舶三维设计文档的审签流程也不同,要想实现船舶设计整个系统的电子化流程,还需要大量的研究工作。

责任编辑:程玥
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