1 概述
国内造船企业在生产过程中不同程度的应用了数字化造船技术，引进或自主研发了一系列信息系统，如NAPA、TRIBON、SPD、工时物量管理系统、图档管理系统、流程管理系统等。这些软件和系统解决了部分问题，改变了原有的粗放式生产设计流程，但也带来了一些问题，如系统之间的数据相互独立，造成了数据孤岛，导致设计生产数据不能在各个系统之间高效传递，反而降低了生产效率。另，各数字化软件系统只是对现有造船流程的复刻，没有将已有的数据应用起来，进行流程再造，提升整体的管理水平。
企业自身的研发能力有限，自主开发的系统较小，需要引入现有的已经较为成熟的PDM系统进行船厂的流程管理与优化。在航空航天和汽车制造业等行业，已经引入西门子公司的先进PDM管理软件Teamcenter，进行生产流程的管理。韩国现代船厂、大宇船厂等也引入Teamcenter进行船舶流程再造，提升数字化水平。Teamcenter软件在开放式PLM基础架构之上，提供了一整套全方位的数字化生命周期管理解决方案，将人员、流程与知识有机地联系起来，在产品生命周期中的每一个阶段提高盈利能力和生产效率。船厂采用Teamcenter作为企业PDM系统，存在着一定的技术问题，如，船厂主流设计软件Tribon与Teamcenter等系统没有接口，数据格式不兼容，需要开发高效的船体数据导入接口，实现从Tribon M3和原有的数据管理系统中读取生产设计信息，处理后按要求写入/更新/修订到PDM系统。
Tribon与Teamcenter接口采用插件集成的方式。Tribon与Teamcenter的集成接口，实现将Tribon等系统产生的产品数据导入到PDM系统，实现在PDM系统中能够有效管理船舶设计属性、结构等元数据、三维模型数据和二维DWG/PDF图档数据，其中三维模型须满足三维工艺设计及生产的要求，并支持PDM系统与Tribon系统的交互，实现对设计过程的管理。
2 系统架构
集成接口通过组件，为用户提供交互手段，从Tribon M3/JNIDS系统中获取数据存为中间文件或写入中间数据库。然后存入Simens Teamcenter。集成接口主要技术路线如图1所示：
图1 集成接口技术路线
根据集成接口的需求及Tribon M3和Teamcenter系统的特点，将集成接口的主要功能模块分为menu组件、Ui组件、server组件、biz组件、tc组件、core组件、util组件。集成接口系统架构如图2所示：
图2 集成接口架构图
(1)menu组件实现Tribon各应用模块中增加Teamcenter菜单的功能，包括保存、更新、修订菜单项，及各菜单项所对应的命令脚本，命令脚本用于启动外部程序。通过Tribon M3的vitesse技术实现。
(2)ui组件是应用界面层，实现保存、更新、修订、选择模型等主要用户界面。
(3)biz组件是业务逻辑层，组件提供保存、更新、修订等业务逻辑的操作，包括本地属性、结构树转换。
(4)tc组件实现对Teamcenter ITK中权限管理、目录管理、对象管理、版本管理、事务处理等组件的封装，并实现集成接口中Teamc enter相关业务逻辑的封装。
(5)Server组件是应用层，组件在服务端提供提交队列管理、JT模型生成等功能。
(6)core组件实现Tribon结构树、属性、模型抽取，三维模型重构等核心功能。
(7)util组件实现集成接口的其他辅助功能。
3 船舶产品数据抽取
PDM系统的数据源主要包括两部分，分别是Tribon系统中的设计数据和船长自主开发的管理系统中的通用数据。因此，通过使用COM组件和Vitesse开发接口的方式，获取Tribon M3中的结构树、属性、模型信息；通过通用数据系统提供的接口，获取已有的各种管理系统相关数据。在此基础上，对获取的数据进行处理，处理后的结构树和属性信息存入中间数据库，并建立数据间的关联关系。包括船体特征数据文件和其他专业的面片模型文件保存为中间文件。
3.1 数据抽取
通过Tribon M3数据抽取接口（COM数据抽取接口、Vitesse、中间文件、命令行），直接从设计系统抽取结构树和属性数据。首先，创建属性数据库的基本架构，将属牲数据按照专业分为船体属性数据（船体分段属性表、船体零件属性表等）和舾装属性数据（管系属性表、铁舾属性表、电舾属性表、设备属性表等），并按数据之间的关系在在数据库中建立关联关系。
然后，按照对象方式抽取模型的结构树（设计结构树、装配结构树）和属性数据（船体零件的内部名称、外部名称、AS3、AS4、重量、重心、材质等，舾装构件舾装件的名称、物理属性、安装尺寸等），存储到数据库中。
3.2 模型重构
针对不同的专业和需求，提供了两种不同的数据抽取方式：a1通过Vitesse直接批量获取各专业的3DDXF格式模型，用于后续的转换；b）通过组合使用COM接口、中间文件和命令行，抽取船体和管子阀件的几何特征数据，用于后续的几何重构。从Tribon系统中获取的三维模型信息为几何特征数据，需要通过使用三维图形核心开发包、JTOpen、OSG等工具，将数据转换为所需格式的几何模型。
船体特征模型通过UGNX的UGOpen API（在服务端）进行几何重构，完成后获得精确体JT文件和UGNX Part文件。所获得的模型由后续操作存入Teamcenter。其他专业的面片模型通过JT Open Toolkit进行几何重构，完成盾生成小平面JT文件。所获得的模型由后续操作存入Teamcenter。为提高系统的稳定性和性能，本组件的主要功能将在服务端进行调用。
4 创建产品模型对象
4.1 创建业务对象
Teamcenter中主要采用Folders、Item、Item Revision、Form、Datasets几种数据对象进行数据管理。Folders是其它对象的容器，如项、项版本、表单、数据集、其它目录等。Item管理需要进行版本控制的数据，主要用来管理船舶产品、零件、部件、申请单、文档等。ItemRevision是Item的船舶产品的版本信息，代表对产品、零件和部件的修改，同时也是Form和Datasets的容器，Form存储结构化数据，如零件重量、材料等，Datasets主要存储二维图档和文件等附件信息。
PDM系统，首先需要针对船厂主要业务场景进行业务场景和业务对象建模。建模工具采用业务建模器（Business Modeler IDE，简称BMIDE）。Teamcenter为面向对象的管理系统，每种船体产品都可以抽象为一个业务对象，并且对象间可以创建子类和父类的继承关系。父类的属性与方法都可以继承到子类，父类的API可以由子类调用。船舶产品业务对象的管系，如图3类继承关系所示：
图3 BMIDE类继承关系
4.2 项目部署
在BMIDE中创建好业务对象后，需要将业务对象部署到PDM系统中。部署过程如图4部署界面所示：
图4 业务对象部署界面
5 产品数据导入
Teamcenter系统是一款功能强大且接口丰富的PDM系统，为用户提供了多种数据接口形式，主要包括针对服务端的集成开发工具包(Integration Toolkit，简称ITK)和针对客户端的JAVA开发接口和ASP.NET开发接口。数据导入功能属于Teamcenter系统的服务器端底层功能，主要应用ITK接口进行开发。其中ITK分为External ITK和Internal ITK，ExternalITK可单独执行，Internal ITK必须在客户端接口内由系统调用，因此，选用ExternalITK。
5.1 接口主要功能
集成接口采用在Tribon系统中提供Teamcenter的插件菜单功能，将Tribon系统中产品零部件的属性和结构信息提取到中间文件，然后集成接口调用Teamcenter的API把中间文件按PDM系统设计方案的相关要求写入。
集成接口采用在Tribon系统中提供Teamcenter的插件菜单功能，将Tribon系统数据库中专用格式三维模型数据转换成Teamcenter可以管理的JT格式的三维可视化模型，然后集成接口功能将JT导入到Teamcenter系统中，生成相应的数据集对象进行管理。
集成接口采用在Tribon系统中提供Teamcenter的插件菜单功能，将Tribon系统数据库中专用格式的二维工程图数据直接转换成Teamc enter可以管理的DWG或PDF格式的文件，然后将DWG或PDF文件导入到Teamcenter系统中，生成相应的数据集对象进行管理。
集成接口功能将传递到Teamcenter系统中的JT和DWG（或PDF）对象与相应的零部件对象按PDM系统详细设计要求进行关联。
5.2 接口业务场景
集成接口包括“保存”、“更新”和“修订”三种业务场景。
5.2.1 保存
“保存”定义了工程技术人员在生产设计过程中采用Tribon M3进行产品设计后，通过集成接口将保存在Tribon M3数据库中的所设计的全部或部分产品数据首次保存到Teamcenter中的业务过程。“保存”的逻辑过程如图5所示：
图5 保存的逻辑过程
5.2.2 更新
“更新”定义了工程技术人员在生产设计过程中采用Tribon M3进行产品设计后，通过集成接口将保存在Tribon M3数据库中的所设计的全部或部分产品数据更新到Teamcenter中的业务过程。“更新”的逻辑过程如图6所示：
图6 更新的逻辑过程
5.2.3 修订
“修订”定义了工程技术人员在生产设计过程中采用Tribon M3进行产品设计后，通过集成接口将保存在Tribon M3数据库中的所设计的全部或部分产品数据修订到Teamcenter中的业务过程。“修订”的逻辑过程如图7所示：
图7 修订的逻辑过程
6 结束语
接口将属性和结构树数据，按模型对象的关联关系，存储于统一的开放数据库SQLite中属性和结构树数据的抽取过程是完全自动和批量化的，转换过程完全不需要人工干预，转换过程简单易用，转换效率高。输出数据完整，并且属性数据和结构树数据可通过零件名创建与三维模型零件的关联。
PDM系统接口支持三维模型、属性和结构树数据的抽取和转换，该接口能够直接将TribonM3中的生产设计数据转换到PDM系统中应用，达到一次建模，重复利用的效果。解决船厂PDM系统的数据输入的效率问题，实现船舶设计信息向管理信息的转化，提高船厂信息化管理的效率。
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本文标题：船厂PDM系统数据接口的开发与应用
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