1 概述
國內造船企業在生產過程中不同程度的應用了數字化造船技術，引進或自主研發了一系列信息系統，如NAPA、TRIBON、SPD、工時物量管理系統、圖檔管理系統、流程管理系統等。這些軟件和系統解決了部分問題，改變了原有的粗放式生產設計流程，但也帶來了一些問題，如系統之間的數據相互獨立，造成了數據孤島，導致設計生產數據不能在各個系統之間高效傳遞，反而降低了生產效率。另，各數字化軟件系統只是對現有造船流程的復刻，沒有將已有的數據應用起來，進行流程再造，提升整體的管理水平。
企業自身的研發能力有限，自主開發的系統較小，需要引入現有的已經較為成熟的PDM系統進行船廠的流程管理與優化。在航空航天和汽車制造業等行業，已經引入西門子公司的先進PDM管理軟件Teamcenter，進行生產流程的管理。韓國現代船廠、大宇船廠等也引入Teamcenter進行船舶流程再造，提升數字化水平。Teamcenter軟件在開放式PLM基礎架構之上，提供了一整套全方位的數字化生命周期管理解決方案，將人員、流程與知識有機地聯系起來，在產品生命周期中的每一個階段提高盈利能力和生產效率。船廠采用Teamcenter作為企業PDM系統，存在著一定的技術問題，如，船廠主流設計軟件Tribon與Teamcenter等系統沒有接口，數據格式不兼容，需要開發高效的船體數據導入接口，實現從Tribon M3和原有的數據管理系統中讀取生產設計信息，處理后按要求寫入/更新/修訂到PDM系統。
Tribon與Teamcenter接口采用插件集成的方式。Tribon與Teamcenter的集成接口，實現將Tribon等系統產生的產品數據導入到PDM系統，實現在PDM系統中能夠有效管理船舶設計屬性、結構等元數據、三維模型數據和二維DWG/PDF圖檔數據，其中三維模型須滿足三維工藝設計及生產的要求，并支持PDM系統與Tribon系統的交互，實現對設計過程的管理。
2 系統架構
集成接口通過組件，為用戶提供交互手段，從Tribon M3/JNIDS系統中獲取數據存為中間文件或寫入中間數據庫。然后存入Simens Teamcenter。集成接口主要技術路線如圖1所示：
圖1 集成接口技術路線
根據集成接口的需求及Tribon M3和Teamcenter系統的特點，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。集成接口系統架構如圖2所示：
圖2 集成接口架構圖
(1)menu組件實現Tribon各應用模塊中增加Teamcenter菜單的功能，包括保存、更新、修訂菜單項，及各菜單項所對應的命令腳本，命令腳本用于啟動外部程序。通過Tribon M3的vitesse技術實現。
(2)ui組件是應用界面層，實現保存、更新、修訂、選擇模型等主要用戶界面。
(3)biz組件是業務邏輯層，組件提供保存、更新、修訂等業務邏輯的操作，包括本地屬性、結構樹轉換。
(4)tc組件實現對Teamcenter ITK中權限管理、目錄管理、對象管理、版本管理、事務處理等組件的封裝，并實現集成接口中Teamc enter相關業務邏輯的封裝。
(5)Server組件是應用層，組件在服務端提供提交隊列管理、JT模型生成等功能。
(6)core組件實現Tribon結構樹、屬性、模型抽取，三維模型重構等核心功能。
(7)util組件實現集成接口的其他輔助功能。
3 船舶產品數據抽取
PDM系統的數據源主要包括兩部分，分別是Tribon系統中的設計數據和船長自主開發的管理系統中的通用數據。因此，通過使用COM組件和Vitesse開發接口的方式，獲取Tribon M3中的結構樹、屬性、模型信息；通過通用數據系統提供的接口，獲取已有的各種管理系統相關數據。在此基礎上，對獲取的數據進行處理，處理后的結構樹和屬性信息存入中間數據庫，并建立數據間的關聯關系。包括船體特征數據文件和其他專業的面片模型文件保存為中間文件。
3.1 數據抽取
通過Tribon M3數據抽取接口（COM數據抽取接口、Vitesse、中間文件、命令行），直接從設計系統抽取結構樹和屬性數據。首先，創建屬性數據庫的基本架構，將屬牲數據按照專業分為船體屬性數據（船體分段屬性表、船體零件屬性表等）和舾裝屬性數據（管系屬性表、鐵舾屬性表、電舾屬性表、設備屬性表等），并按數據之間的關系在在數據庫中建立關聯關系。
然后，按照對象方式抽取模型的結構樹（設計結構樹、裝配結構樹）和屬性數據（船體零件的內部名稱、外部名稱、AS3、AS4、重量、重心、材質等，舾裝構件舾裝件的名稱、物理屬性、安裝尺寸等），存儲到數據庫中。
3.2 模型重構
針對不同的專業和需求，提供了兩種不同的數據抽取方式：a1通過Vitesse直接批量獲取各專業的3DDXF格式模型，用于后續的轉換；b）通過組合使用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據，用于后續的幾何重構。從Tribon系統中獲取的三維模型信息為幾何特征數據，需要通過使用三維圖形核心開發包、JTOpen、OSG等工具，將數據轉換為所需格式的幾何模型。
船體特征模型通過UGNX的UGOpen API（在服務端）進行幾何重構，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操作存入Teamcenter。其他專業的面片模型通過JT Open Toolkit進行幾何重構，完成盾生成小平面JT文件。所獲得的模型由后續操作存入Teamcenter。為提高系統的穩定性和性能，本組件的主要功能將在服務端進行調用。
4 創建產品模型對象
4.1 創建業務對象
Teamcenter中主要采用Folders、Item、Item Revision、Form、Datasets幾種數據對象進行數據管理。Folders是其它對象的容器，如項、項版本、表單、數據集、其它目錄等。Item管理需要進行版本控制的數據，主要用來管理船舶產品、零件、部件、申請單、文檔等。ItemRevision是Item的船舶產品的版本信息，代表對產品、零件和部件的修改，同時也是Form和Datasets的容器，Form存儲結構化數據，如零件重量、材料等，Datasets主要存儲二維圖檔和文件等附件信息。
PDM系統，首先需要針對船廠主要業務場景進行業務場景和業務對象建模。建模工具采用業務建模器（Business Modeler IDE，簡稱BMIDE）。Teamcenter為面向對象的管理系統，每種船體產品都可以抽象為一個業務對象，并且對象間可以創建子類和父類的繼承關系。父類的屬性與方法都可以繼承到子類，父類的API可以由子類調用。船舶產品業務對象的管系，如圖3類繼承關系所示：
圖3 BMIDE類繼承關系
4.2 項目部署
在BMIDE中創建好業務對象后，需要將業務對象部署到PDM系統中。部署過程如圖4部署界面所示：
圖4 業務對象部署界面
5 產品數據導入
Teamcenter系統是一款功能強大且接口豐富的PDM系統，為用戶提供了多種數據接口形式，主要包括針對服務端的集成開發工具包(Integration Toolkit，簡稱ITK)和針對客戶端的JAVA開發接口和ASP.NET開發接口。數據導入功能屬于Teamcenter系統的服務器端底層功能，主要應用ITK接口進行開發。其中ITK分為External ITK和Internal ITK，ExternalITK可單獨執行，Internal ITK必須在客戶端接口內由系統調用，因此，選用ExternalITK。
5.1 接口主要功能
集成接口采用在Tribon系統中提供Teamcenter的插件菜單功能，將Tribon系統中產品零部件的屬性和結構信息提取到中間文件，然后集成接口調用Teamcenter的API把中間文件按PDM系統設計方案的相關要求寫入。
集成接口采用在Tribon系統中提供Teamcenter的插件菜單功能，將Tribon系統數據庫中專用格式三維模型數據轉換成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導入到Teamcenter系統中，生成相應的數據集對象進行管理。
集成接口采用在Tribon系統中提供Teamcenter的插件菜單功能，將Tribon系統數據庫中專用格式的二維工程圖數據直接轉換成Teamc enter可以管理的DWG或PDF格式的文件，然后將DWG或PDF文件導入到Teamcenter系統中，生成相應的數據集對象進行管理。
集成接口功能將傳遞到Teamcenter系統中的JT和DWG（或PDF）對象與相應的零部件對象按PDM系統詳細設計要求進行關聯。
5.2 接口業務場景
集成接口包括“保存”、“更新”和“修訂”三種業務場景。
5.2.1 保存
“保存”定義了工程技術人員在生產設計過程中采用Tribon M3進行產品設計后，通過集成接口將保存在Tribon M3數據庫中的所設計的全部或部分產品數據首次保存到Teamcenter中的業務過程。“保存”的邏輯過程如圖5所示：
圖5 保存的邏輯過程
5.2.2 更新
“更新”定義了工程技術人員在生產設計過程中采用Tribon M3進行產品設計后，通過集成接口將保存在Tribon M3數據庫中的所設計的全部或部分產品數據更新到Teamcenter中的業務過程。“更新”的邏輯過程如圖6所示：
圖6 更新的邏輯過程
5.2.3 修訂
“修訂”定義了工程技術人員在生產設計過程中采用Tribon M3進行產品設計后，通過集成接口將保存在Tribon M3數據庫中的所設計的全部或部分產品數據修訂到Teamcenter中的業務過程。“修訂”的邏輯過程如圖7所示：
圖7 修訂的邏輯過程
6 結束語
接口將屬性和結構樹數據，按模型對象的關聯關系，存儲于統一的開放數據庫SQLite中屬性和結構樹數據的抽取過程是完全自動和批量化的，轉換過程完全不需要人工干預，轉換過程簡單易用，轉換效率高。輸出數據完整，并且屬性數據和結構樹數據可通過零件名創建與三維模型零件的關聯。
PDM系統接口支持三維模型、屬性和結構樹數據的抽取和轉換，該接口能夠直接將TribonM3中的生產設計數據轉換到PDM系統中應用，達到一次建模，重復利用的效果。解決船廠PDM系統的數據輸入的效率問題，實現船舶設計信息向管理信息的轉化，提高船廠信息化管理的效率。
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本文標題：船廠PDM系統數據接口的開發與應用
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