广船国际船舶cad/cam系统工程

一、前言 
　　广船国际股份有限公司是中国船舶工业总公司下属的八大船厂之一，其股票于1993年在香港和上海同时上市，是国内船舶行业中唯一的一家上市公司。广船国际为华南地区最大的现代综合性造船企业，产品包括船舶、集装箱、钢结构、压力容器、机械工程等等，每年产值达20余亿，效益位于同行业之前列。随着经营形势的不断发展，年造船能力的不断提高，对设计、制造提出了更高的要求。为了有效地缩短船舶设计建造周期和提高产品质量，有必要利用现代高科技来更新现有设计建造方式。为此，公司决定建立广船国际船舶cad/cam系统工程（gsi－cad/cam），并将其作为广船国际cims（gsi－scims）的先行项目来实施。
　　1992年至1993年期间，gsi－cad/cam工程刚成立之际，广船国际就cad/cam软硬件进行广泛的调研和论证，最后决定硬件平台采用美国dec公司alpha机型，应用支撑平台采用瑞典kcs公司的tribon系统。下面就gsi－cad/cam的软硬件平台、应用情况，做一个简单介绍。
二、广船国际ｃａｄ/ｃａｍ系统
　　我公司于1994年7月引进了cad/cam支撑软件── tribon系统，该软件由瑞典kcs（kockumcomputersystemab）公司开发，是一套用于辅助船舶设计与建造的计算机软件集成系统，也是一个较先进和实用的专家系统。gsi－cad/cam以此为平台，开发出了具有广船国际特色的cad/cam系统。1994年初，根据gsi－cad/cam开发需求，我们成立了多个课题开发小组，如开发小组、舱室布置系统开发小组、管子系统开发小组、电缆系统开发小组、图形接口系统开发小组等。各小组分工合作，协调开发，建立了许多基础数据库，例如舱室部件库、管子部件库、管子电气符号库、设备库等大部分建立完毕，同时还我公司的实际情况，对各个部件制定了相关编码原则，建立了一整套编码体系。现在各课题组都已取得较好的成果，船体设计系统、舱室布置信息计算机辅助系统、图形及汉字转换接口系统、管子数据接口系统、电缆应用系统等，都已圆满开发成功。
　　gsi－cad/cam系统由四大子系统构成：
　　（1）船体设计子系统
　　船体设计子系统由船舶初步设计、线型光顺、船体建模、船体放样四个模块组成，包括从初步设计、性能计算开始到线型光顺、船体结构建模、零件生成、套料，最后生成切割指令。能计算各零件的重量、重心及面积，并可以进行干涉检查，能准确的检查零件之间是否有碰撞。
　　（2）舱室布置设计子系统
　　舱室布置系统主要是以计算机为工具，辅助专业人员进行舱室布置设计，并能统计各零件的数量，计算零件的重量、重心，实现计算机绘制各种布置图、安装图、制作图以及打印各种明细表清单、材料统计清单。
　　（3）管子设计子系统
　　管子设计系统包括管子原理图设计与绘制、管子建模、生产信息生成与输出等主要模块。管子原理图设计与绘制模块主要通过人机交互方式来绘制管子原理图，该模块提供了许多专业绘图工具，能大大地提高绘图的效率。不但能输出管子原理图、管子制作图、管子安装图，而且能提供数据清单，如阀件清单、管子材料清单等。
　　（4）电缆设计子系统
　　电缆设计子系统可分为电缆原理图设计和电缆放样两大模块。原理图设计类似管子原理图设计，通过人机交互的方式来设计，系统能输出电缆原理图及有关清单。电缆放样是在三维图形环境上进行的，提供了相关的船体分段、管子以及其它专业设备的调入、电气设备及其支架布置、构成电缆路径、托架和贯通、检查电缆路径的连结情况、电缆敷设、检查电缆路径等功能。
　　三、硬件平台特点
　　由于船舶设计图纸量庞大，一艘万吨级船图纸量达数万份之多，所以造船cad/cam系统对主机速度、网络带宽、工作站速度有较高要求，但价格上也要能为企业所承受得起。经过对多家计算机公司的方案、产品性能价格比及售后服务的比较，最后选择了dec的alphaaxp产品。其原因有：
　　当时tribon系统仅能运行在dec的openvms平台上；
　　alphaaxp是dec最新的开放式64为risc结构，具有较好的可扩展性和较高可靠性；
　　dec的计算机芯片技术处于世界领先水平，其机器性能较高；
　　dec的新体系结构由单芯片实现，故具有较好的价格性能比。
　　gsi－cad/cam系统的现有硬件配置为：一套服务器（型号为alaphserver41005/533），其内存能力为1024mb，外存能力达56gb。产品设计数据硬盘采用磁盘镜像，为产品数据的可靠性提供了充分保证。整套系统现配备了45套图形工作站（型号为alaphstation2004/233和dec3000/300、alphastation2004/266、5/533），每套配置内存64m或128m，外存1gb、2gb或4.3gb。为了图形处理方便，每套工作站配备了一台21英寸、19英寸、17英寸大屏幕显示器，并配有图形加速卡。操作系统采用openvmaxp7.2，以cluster群机方式构造整个系统。
　　网络方案也采用decnet以太网方案，当时流行的网络技术有以太网10m、快速以太网（100m）、atm三种，但考虑以太网技术支撑的带宽有限，atm的技术还不够成熟，所以我们选择了较成熟和具有较好带宽（100mbps）的快速以太网方案。这样既保证了大量设计图形数据的快速交换，同时也给系统运作提供较高的可靠性。微机无论是dos还是windows环境，都可以很方便地通过pathwors与工作站群联网，这样部分清单文件可传送至微机处理，减轻工作站任务忙碌时的负担。
　　四、应用情况
　　我公司于1994年初成立gsi－cad/cam系统工程，经过开发、推广应用一段时间后，1994年底月正式投入25600t产品设计中使用。到目前为止，利用该系统设计的产品有：
　　捷克25600t干货船；
　　德国44000t散货船；
　　中远27000t散货船；
　　外运27000t散货/运木船；
　　丹麦35 000t成品油轮；
　　伊朗21000t多用途船（型）；
　　丹麦ro－ro（滚装）船；
　　中远28000t多用途集装箱船；
　　军用922救生打捞艇；
　　瑞典ropax船。
　　几年来，gsi－cad/cam系统的开发应用取得了可喜的成绩，为缩短设计周期作出了贡献，设计能力能由1996年的1.7条产品增加到1997年的近3条左右产品，gsi－cad/cam系统的推广应用功不可灭，从以下一些数据可以体现出来。
　　设计的图纸量达20余万份；
　　设计电子文档的数据容量超过8500兆字节；
　　各种围绕gsi－cad/cam系统应用而进行的培训有23次之多，培养gsi－cad/cam
　　专业应用和开发人员120余人；
　　二次开发的专业子系统达6个，部分获得公司科技进步奖；
　　编制和完善5类适应gsi－cad/cam系统的新的编码体系；
　　建立了上万个部件的图形和属性数据库；
　　制定了有关gsi－cad/cam应用、维护的配套标准及管理制度7项。
五、系统应用效益
　　通过使用gsi－cad/cam系统，成功地设计制造了多艘万吨级船舶产品，并取得显著的经济效益。主要体现如下：
　　（1）通过应用该系统，在船舶产品设计中，各专业（船体、机装、电装）的设计周期有了不同程度的缩短，最快的船体设计方面可以缩短一个月的周期，这对劳动密集型、资金密集型的造船业来说是个很了不起的进步，大大缩短了资金的周转周期和零部件的库存周期，因此而提高了公司的市场竞争力。
　　（2）通过应用该系统，设计图纸质量有了大幅度的改进，大大减少了因图纸质量造成的材料浪费，产品质量也因此得以改进。
　　（3）通过应用该系统，我公司建立起了一整套船舶编码体系和庞大的标准部件数据库，使设计更趋标准化、规范化。在应用过程种，还培养了一批懂计算机和专业的技术人才，技术积累本身就是一笔财富。
　　（4）系统的应用给公司整体设计水平的提高提供了基础。由此可见，gsi－cad/cam系统还取得广泛的间接效益。