（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）tribon与spar数据接口技术研究.pdf

哈尔滨i ：私人学硕十学何论文 摘要 随着全球造船业信息化进程的不断推进，计算机技术逐渐应用到造船业 的各个领域。在船舶制造领域中，船舶设计软件t r i b o n 系统和船舶生产管 理软件s p a r 系统使船舶的设计与管理都实现了信息化。但是设计信息与管 理信息的分离，造成了诸多信息孤岛，因此，两个系统间的数据交换需求十 分强烈。 在此背景下本文研究了船舶c a d 设计软件t r i b o n 和船舶管理软件 s p a r 问的数据接口技术，以基于统一b o m 的集成方法来研究船舶设计系统 t r i b o n 与生产管理系统s p a r 之间的数据接口问题，提出t r i b o n 与s p a r 系统数据交换方案并设计出接口原型系统，自主研发出t r i b o n 与s p a r 系 统之i 日j 的接口技术。 首先参考国内外的研究现状，研究各种船舶设计软件和船舶生产管理软 件的数据交换案例，分析了现阶段数据交换的方法。针对t r i b o n 与s p a r 两个软件的特点，选择s q ls e r v e r2 0 0 0 数掘库作为数据交换的中间数据库。 其次，研究了s p a r 系统的数据库存储特点，分析s p a r 中的c o m 组件对 象方法。再次，研究了t r i b o n 系统的数据存储特点，从理论上研究了用 v i t e s s e 工具提取数据的方法，并对该方法在实践中的应用进行了深入研 究。最后，通过建立统一b o m 的方法，开发出t r i b o n 与s p a r 问的数据 接口原型系统。 本文以s q ls e r v e r2 0 0 0 作为中间数据库，利用p y t h o n 语言编程实现数 据提取过程，利用d e l p h i 语言编程实现数据导入过程，建立数据从提取到导 入的完整流程，开发出相关的原型系统，实现了t r i b o n 与s p a r 系统问的 数扼传递。 关键词：t r i b o n ；s p a r ；数据交换；统一b o m 哈尔滨t 稃人学硕十学何论文 a b s t r a c t a st h ei n c r e a s i n g l yd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , t h ec o m p u t e r t e c h n o l o g yh a sb e e na p p l i e di nv a r i o u sf i e l d si ns h i p b u i l d i n gi n d u s t r y t r i b o n s y s t e mw h i c hi sav e r yp o p u l a rs h i pd e s i g nc a ds o f t w a r ea n ds p a rs y s t e m w h i c hi sa ne x c e l l e n c es h i pb u i l d i n gm a n a g e m e n ts o f t w a r e ，h a v eb e e nw i d e l y u s e di n s h i p c o n s t r u c t i o na n dr e p a i rw i t ht h e i ro w na d v a n t a g e s b u tt h e i n f o r m a t i o na r ei s o l a t e di nt h et w od i f f e r e n ts y s t e m ，t h e r e f o r e ，t h ed a t ae x c h a n g e b e t w e e nt h e mi sn e c e s s a r yi n t e n s i v e l y t h e r e f o r e ，t h i st h e s i sr e s e a r c h e dt h ed a t ae x c h a n g eo fh u l lm o d e l i n gd a t a b e t w e e nt r i b o na n ds p a r t h ed a t ae x c h a n g em e t h o db e t w e e nt r i b o na n d s p a ri ss t u d i e d ，b a s i n go nt h eu n i t e db o m ，i nt h i sp a p e r f i r s t l y , a c c o r d i n gt ot h es u c c e s s f u li n t e g r a t i o nc a s e sb e t w e e nc a ds y s t e m s a n d m a n a g e m e n ts y s t e m s ，s t u d yt h e m e t h o d so fd a t ae x c h a n g eb e t w e e nt h e s e s y s t e m s s q ls e r v e r2 0 0a r ec h o s e na sai n d i r e c td a t a b a s ef o rt h es p e c i a l i t yo f t r i b o na n ds p a r s e c o n d l y ，t h ed a t as t o r a g ec h a r a c t e r so fs p a rs y s t e mw e r e r e s e a r c h e d t h ec o m o b j e c tm e t h o di ns p a ri sr e s e a r c h e dt h e o r e t i c a l l ya n dh o w t oa p p l yt h i sm e t h o dp r a c t i c a l l yw a sa l s oi n v e s t i g a t e dd e e p l y t h i r d l y , t h ed a t a s t o r a g ec h a r a c t e r so ft r i b o ns y s t e mw e r er e s e a r c h e d t h ed a t ae x t r a c tm e t h o d w i t hv i t e s s ew a sr e s e a r c h e dt h e o r e t i c a l l ya n dh o wt oa p p l yt h i sm e t h o d p r a c t i c a l l yw a sa l s oi n v e s t i g a t e dd e e p l y f i n a l l y , t h ep r o t o t y p ei n t e r f a c es y s t e m b e t w e e ns p a rs y s t e ma n dt r i b o ns y s t e mi sw o r k e do u tb yf o r m i n gau n i t e d b o m t h ed a t ae x c h a n g eo fh u l lm o d e l i n gd a t ab e t w e e nt r i b o na n ds p a ri s a c h i e v e dw i t ha ni n d i r e c td a t a b a s eo fs q ls e r v e r2 0 0 0 t h ei n t e r f a c es y s t e mi s d e s i g n e d b yd e l p h i7 k e yw o r d s ：t r i b o n ；s p a r ；d a t ae x c h a n g e ；u n i t e db o m 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在 文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：齐为勰 日期： 炒呷年；月侈日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨 工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据 库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈 尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文( 母往授予学位后即可口在授予学位1 2 个月后 口 解密后) 由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者( 签字) ：舳互氯 日期：妒1 年 月f ) ，日 导师( 签字) ： 如幛 y 仵弓月眵日 哈尔滨下程人学硕十学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究背景 近几年以来，随着我国造船工业及经济的迅猛发展，信息化不仅支撑了 企业的设计、制造和管理等各个方面，并且正在深刻地影响和改变着我国造 船工业的体系结构和造船模式。 我国造船企业在信息化方面起步较晚，直至上世纪9 0 年代初，国内大部 分船厂还在致力于c a d c a m 的开发和推广应用，进行的是企业初级信息化 工作。早期信息化应用是一些自我开发的小程序，后来八大骨干船厂引进了 瑞典的t r i b o n 系统，从而使c a d 应用有了一个集成平台。但真正意义上的 信息技术推进，还是始于9 0 年代中后期国家8 6 3 计划的c i m s 工程，当时广州 广船国际、上海沪东造船厂、渤海造船厂等单位参加了该项计划，对造船c i m s 进行了多个项目的开发和应用。从项目的进展和应用效果来看，各船厂的进 展和应用效果各有不同，有的企业应用深度不断加强，有的则由于资金及其 他技术条件的限制，停留在原来的基础上，应用深度远远不够，有的企业仅 对c i m s 的部分模块或子系统进行了开发，还没有覆盖到造船的各个业务过 程，离真正c i m s 的要求还有一段距离，与日本、韩国等造船先进企业的信息 化水平也存在较大差距。 目前，由于我国大多数船舶生产仍采用以调度建造为主导的粗放型管理， 尚未实现精良的目标细化的准时生产，使得造船生产效率低，建造工时是日 韩的5 1 0 倍【l 】。船舶企业的信息资源尚未实现统一管理。从合同签订开始， 设计、生产、物资、计划、财务、管理等各个方面都汇集了大量的信息。但 是由于流程不清晰，造成生产效率低且存在大量的浪费。各船厂的信息资源、 信息化建设没有实现集成应用，大多属于单项应用，分隔成信息孤削2 。由 于信息孤岛，设计和生产无法实现协同，生产成本无法得到管控。 为使效率达到最高，应该选择合适的生产管理形式和生产技术。只有依 托信息技术来实现数字化模拟造船、数字化管理与决策，从而使企业获得卓 越效率【3 j 。而船舶设计系统与船舶生产管理系统之间的数据交换是建立一体 化系统，使信息全面集成的关键一环。 哈尔滨t 稃大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状 1 2 1 数据接口技术研究现状 美国和欧洲一些研究单位对数据交换的研究主要集中在建立企业内和企 业间信息集成的框架。如w r i g h t p a t t e r s o n 空军基地等单位进行的e i s 项目； i b m 、m o t o r o l a 、g e 等l o 家公司( 单位) 参加的企业集成框架研究项目；由美 国制造技术委员会等单位主持的d a p r o 项目；欧洲a n s a ( a d v a n c e d n e t w o r k e ds y s t e m sa r c h i t e c t u r e ) 和欧共体e s p r i t i s a 项目共同研制的开发环 境a n s a w a r e ；欧共体c c e 项目等【4 j 。 浙江大学提出了基于集成数学模型的产品数据集成方法，系统中的数学 组织的逻辑结构表示构成系统的数据集成模型，它是经过对企业信息进行合 理组织后抽象出来的。用户界面函数作用在集成数据模型上，但需要准确的 表示两个系统的数据组织结构，只有这样，才能实现两个系统的无缝集成【5 】。 中南大学提出了利用数据接口与操作接口来实现数据交换的方法。采用 设计专用的接口方式，访问有关生产计划、库存状况、市场需求等方面的信 息。但是此方法需要针对具体的系统开发专用的数据接口，在操作接口的设 计中没有考虑互操作的安全性，因此，其缺乏广泛的适用性和应用能力【6 】。 武汉理工大学提出七层沙漏转换、编码式数据交换集成的方法，利用系 统之间的“模块化”技术进行数据交换。但是只提供了建模思路，并未经过 实践检验【。 华中科技大学提出了一类由产品数据管理中的工程变更单对象组织设计 评审后的结果数据，通过工作流中的特定节点触发数据发布，经过中间件将 数据传输到企业资源规划系统的集成方法降j 。 1 2 2 船舶数据接口技术现状 l 、利用通讯服务传递b o m 渤海造船厂的b s c i m s i 程【9 j 由工程设计、生产管理、经营、财务、建 造作业和质量管理6 个应用分系统组成，这6 个应用分系统的应用软件功能， 由计算机网络数据库分系统来支持实现。6 个分系统之间的信息集成靠网络、 数据库和集成服务器实现。 2 哈尔滨t i 手- i 大学硕十学位论文 其中工程设计分系统利用t r i b o n 软件和v b 、p b 实现，经营、财务、生 产、质量和建造分系统采用b a a n 软件实现。各系统之间的信息界面如下图。 图1 1b s c i m s 分系统之间主要信息界面 以上船舶设计系统与其他分系统之间的信息传递是通过通讯服务来完成 的。可以看出，对于工艺设计系统和其他分系统来说，b o m 信息需要分别传 递，也就意味着每次设计信息更改都要重新发送两份b o m 。 2 、通过核心系统交换数据 在韩国造船业得到成功应用的h a n a c i m s 系统【1 0 】( 在上海外高桥造船 基地实施过) 中，将a d e s ( 自动设计系统) 作为核心系统。它从t 对b o n 系 统中提取设计信息，并形成完整的物料清单，保证物料清单和制造清单的准 确性以及在车间实际使用的工艺路线文件的准确性和可靠性。 3 、建立专门的船舶产品数据系统 广船国际造船计算机集成制造系统g s i c i m s t l 0 】建立了一个子系统 船舶产品数据( s p d m ) 系统。以它作为c a d c a m 与物流系统、生产计划 生产管理系统的信息交换中心，也作为物流系统、成本、生产计划生产管理 等系统的信息应用基础。s p d m 系统能产生统一格式的完整船冉f l b o m 表、建 造工时，管理设计产生的图纸及其它信息，实现与t r i b o n 系统的信息集成， 为物流系统、成本系统、生产计划生产管理系统提供信息源。 1 3 研究目的及意义 毋庸置疑，近年来，伴随长兴、龙穴、环渤海湾世界级造船基地的崛起， 信息化在中国船舶企业战略决策中的地位越来越突出。2 0 0 5 年，中船集团花 费数百万元请i b m 进行的企业信息化咨询诊断，足以说明信息化在船舶行业 哈尔滨t 程大学硕+ 学位论文 中越来越受重视。 但是，大部分企业存在设计系统与生产管理系统之间联系不够紧密，缺 乏一体化和实时集成的问题。虽然国内很多企业引进了一些集成程度较好的 设计系统，但应用程度不一，一些企业仅仅解决了大部分“甩图板 的工作， 其生产设计图纸中物量及制造信息没能充分及时反映，相关数据库有待建立 与充实，不能自动更改设计错误，不能自动、无缝地抽取有关信息生成b o m 表。由此导致设计系统产生的大量有效信息都不能高效地自动导入后续的管 理系统，造成后续管理系统因为缺乏及时、准确的设计数据源，而无法发挥 更强的管理效果。 根据以上分析可以看出，设计系统与生产管理系统之间信息脱节是实现 船舶企业信息化的一大瓶颈。从国内外的研究现状中可以看出，作为船舶企 业信息化的重要一环，船舶设计软件和船舶生产管理软件的集成案例有很多， 各大船厂在这方面都投入了大量的精力。所以本文研究船舶设计系统 t r i b o n 与船舶生产管理系统s p a r 之间的数据交换具有很强的现实意义。 随着数字化设计在船舶行业的不断发展，t r i b o n 俨然成为国内的主流 船舶设计软件，不管是对其的使用还是二次开发都有较成熟的经验。而s p a r 系统作为专业的船舶生产管理软件，经过三十多年的发展，在国外已经有了 很多与c a d 软件集成的成功经验。所以本文研究二者的数据交换是可行的。 1 4 主要研究内容 船舶设计与管理系统间的数据交换是解决船舶企业产品信息孤岛，实现 信息全面集成的必要工作。本文以3 0 0 0 0 吨多用途船为研究对象，针对当前的 数据交换技术，结合国内外集成研究的最新成果和制造业实际现状，提出 t r i b o n 与s p a r 系统数据交换方案。拟研究和解决的问题如下： 1 、分析现阶段数据接口的主要方法，对本课题可采取的方案从理论上进 行详细的分析。 2 、研究分析t r i b o n 的数据提取方式。 3 、研究分析s p a r 的系统结构和数据库。 4 、根据需求分析，制定出可行的系统方案。 5 、根据系统方案完成数据接口设计。 4 第2 章船舶设计系统与生产管理系统的数据交换 2 1 船舶计算机辅助设计( c a d ) 系统 船舶计算机辅助设计( c o m p u t e r a i d e dd e s i g n ，c a d ) 系统主要用于产 品的几何设计和几何分析，主要功能】有线型、曲面、实体造型、运动机构、 特征造型、数控、有限元分析、库管理等。 21 1 船舶计算机辅助设计概述 船镕f l c a d 技术从大中企业向小企业扩展，从发达国家向发展中国家扩 展，并从产品设计发展到工程设计。目前，设计过程的数字化已经成为了现 代船舶企业设计部门的主要特征，c a d 系统经过近3 0 年的发展历程，随着 计算机技术的飞速发展，系统的性能与功能得到了大幅度的提高。计算机辅 助设计已经通过几何建模、结构强度分折、动态仿真、结构分析、系统优化 以及科学计算可视化和虚拟现实等环节，极大的支持了设计人员的设计工作。 对一个船舶企业来说，产品设计是企业首先必须解决的问题，它是企业 一切生产活动的源泉，在企业的生产活动中占有举足轻重的地位。一般来说， 产品设计费用在产品总成本中所占的比重并不大，通常只有1 8 9 扣2 0 ，但是 产品的设计工作却决定了产品7 5 的成本( 见图21 ) 。通常产品的设计过程 占整个产品生命周期的2 5 3 0 ，现代船舶业对于设计活动的质量和效率的 要求，迫使现在越来越多的企业和工厂采用计算机辅助设计这一现代化的设 计技术，以提高自身的竞争力。 e 嘹e 槲 产品成本对产j 占成本的实际影响 尉2l 产品设计对产品成本的影响 5 哈尔滨t 程大学硕士学位论文 2 i 2t r i b o n 系统介绍 t r i b o n 系统是集船舶设计和数据信息管理于一体的先进的船舶辅助设 计软件，它的作用不仅仅是绘制施工图，更重要的是能进行各种信息和数据 的计算、管理和统计【1 3 】。t r i b o n 系统兼有c a d c a m ( 计算机辅助设计和制 造) 与m i s ( 信息集成) 的功能，并覆盖了船体、管系、电缆、舱室、涂装 等各个专业的一个专家系统( 图2 2 ) 。 型线 船体标准 初始化 型l 忌 平面板架 生成曲面 板架 生成甲面 板架 蜘工i 商 _ ji i定义 = 二 二 l 焊接计划 i 焊接机器人 接口 型材草图和 列表 嚣 箧青型扫翮 哈尔演 稗大学硕十学位论文 由于t r i b o n 系统采用了较好的硬件平台和网络环境，加之又将船体详 细设计和生产设计融为一体，各个专业之间的数据具有良好的共享性和兼容 性，所以t b o n 系统在世界造船软件中占有相当大的比重，我国大型造船 厂也开始引进该系统【9 1 。t r i b o n 系统具有以下特点【1 4 】： 1 ) 详细设计与生产设计一体化 t r i b o n 系统实现了船体c a d c a m 的集成，将详细设计和生产设计有 机的结合起来。详细设计阶段所产生的图形和信息可以直接用于生产阶段， 避免了详细设计与生产设计相分离所造成的大量重复劳动，缩短了设计周期， 也为生产阶段提供了信息。 2 ) 通过船体模型分解输出零件表 船体模型建立以后，用专门的模块将船体模型分解成独立的零件，并存 入相应的板材数据库和型材数据库中，同时也将所需的j n q - 信息增加到零件 信息中去，为零件放样做好数据准备。船体模型经分解得到零件后，可以用 零件表编辑输出模块输出零件表。一般情况下，输出的零件表的格式不能直 接用于物料采购和生产计划编制，要对零件表的格式进行相应的调整。 3 ) 数据提取功能 t r i b o n 系统具有专门的数据提取子语言可根据用户需要提取数据库中 的有关信息，并可生成文件或输出清单。 4 ) 数据共享 t r i b o n 系统有一套可共享的数据库体系，它的各个子系统、子模块都 可以相互共享，并可调用该数据库体系中各阶段的任何信息( 包括数据和图 形) ，使产品的设计成为一个统一的整体，大大方便了各专业间的协作。尤 其能在设计阶段发现各专业间的矛盾并及时协调，减少了返工量，提高了设 计效率，缩短了设计时间。 5 ) 数据库管理 t r i b o n 系统提供了丰富的数据库管理工具。对于船舶产品中大量的相 同或相似的结构，可以直接对数据库中的相应文件进行复制，并对复制后的 文件做相应的修改，就成为一个新的结构，把这个新结构保存在数据库中， 可以为以后的设计所用，这样大大减少了重复设计。 t r i b o nm 3 用于详细设计阶段的主要应用程序【4 1 1 有船体设计、管系设 7 哈尔滨工程大学硕士学位论文 计、管支架设计、电气设计、通风设计、铁舾件设计等。其中船体设计包括： 平面和曲面钢结构件的详细设计：钢材零件加工信息( 包括余量、坡n 和收 缩量) ：零件自动编号：舾装件舱壁贯通孔：涂装面积计算：板材套料及切 n 4 票图和数控切割信息；型材套料及切割小票图和数控切割信息；船壳板 弯曲样板：曲面板架装配胎架；直型和曲型材加工信息：钢材清单。管系设 计包括：设备布置：管路布置；管子小票图；管子材料清单。管支架设计包 括：管支架建模；加工小票图。通风设计包括：设备布置；风管布置；风管 小票图；风管材料清单。电气设计包括：设备布置；电缆托架；电缆托架内 电缆布置；电缆明细表；电缆和电缆托架材料清单。铁舾件设计包括：铁舾 件建模 加工信息。 t p d b o nm 3 提供的信息支持生产管理系统的生产计划和工程施工 15 1 ( 图 2 3 ) 。t r b o nm 3 确保在进行设计的同时并行创建各阶段装各件的生产体 系。这意味着各有关零件和设备均可算着设计的体系被添加到建造方针的各 各相关装配工序中去。t r b o n m 3 可随时提供有关计划的关键数据，如分段 和装配件的重量、表面面积、焊缝长度和其它相关统计数据。这些数据用来 对各个生产工序的工作能力进行合理安排。无论从设计角度还是从生产角度， t p j b o nm 3 这种严谨有序的设计数据管理方法都能与传统的计划系统一同 使用，并成为传统系统的信息提供源。 图23t r i b o n 与生产管理系统的联系 豫i b o nm 3 的设计数据是生产信息的主要来源。通过t p d b o nm 3 的各 种a p i ( 应用程序接口) ，可将生产信息传递到计划和资源管理系统中，使 每个装配阶段的生产管理人员都能得到正确的生产信息，从而可确保生产计 划的平衡。 乏磊_ 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 用于生产计划和工程执行的t r i b o nm 3 应用程序： 装配计划：建造方针；装配属性等级体系( 包括装配节点， 设计状态等) ；装配图纸；装配件零件表；重量中心计算。 焊接计划：自动焊缝生成；焊缝修改。 工厂自动化：型材切割机器人接口；焊接机器人控制参数； 量点。 施工工位和 精度控制测 同时t r i b o nm 3 提供的信息也能支持船厂的物料计划和采购工作。 t r i b o nm 3 根据设计的进度，不断为相关的物料计划和采购系统提供有关物料 数量的详细信息。在设计中的所有零件和设备信息都是船舶系统的组成部分。 用于物料计划和采购的t r i b o nm 3 应用程序： 基本设计：钢材估算。 船体设计：早期物料定义；钢材清单。 管系设计：早期物料定义；管子物料清单。 电气设计：早期物料定义；电缆和电缆托架物料清单。 通风设计：早期物料定义；风管物料清单。 2 2 船舶生产管理系统 2 2 1 船舶生产管理系统概述 目前，我国造船行业基本上还在沿用传统的管理模式，大部分企业在管 理信息化方面没有从管理思想、管理理念、组织模型、业务流程等根本问题 上进行改造，而仅仅是在原有管理方法下采用了信息技术手段。 例如，在生产计划、日程安排方面，仍基本为人工安排，尚未采用资源 计划的自动排程。由于造船业的变动因素多，人工计划调整相当困难，造成 设计、生产计划粗放，负荷不均，难以形成均衡、有节奏的生产，影响了生 产效率和制造周期。在物料的采购、供应、生产方面，没有按照生产设计所 获得的物料需求信息，结合有效库存量进行计算，获得精确的采购计划和生 产计划，因而往往造成库存的积压或物料供应的缺失。 造船生产管理的现代化需要信息化的支撑，需要有软件载体来体现先进 的管理思想。生产管理系统的基本思想是，把企业作为一个有机整体，从整 体优化的角度出发，运用科学的方法，对企业各种制造资源和产、供、销、 9 哈尔滨工程火学硕士学位论文 财务等各个环节进行合理有效的计划、组织、控制和调整，使它们在生产过 程中协调有序，并充分发挥作用，从而提高企业的管理水平和经济效益。现 在引进的船舶生产管理系统是国外先进的船厂根据其成功管理模式开发出来 的。所以引进以后不仅要学会使用也应该学习其中的优秀管理思想。 2 22s p a r 系统介绍 s p a r 系统是专门为船舶建造和维修过程中的计划、评估、劳动力管理、 材料和转包而设计的船舶生产管理系统【】q 。s p a r 系统由已经经过验证的应 用软件模块组成，这些软件模块可以独立地进行操作，或者作为一个整体运 作，可以为管理提供晟大的利润m 】。 发展到今天，s p a r 系统己经成为集生产规划、调度、管理、成本估算、 成本控制为一体的大型生产管理系统。在船厂中，利用这一系统可以在生产 初期进行成本估算，给出一个成本范围，从而对船厂在造船整个过程的成本 预算提供一个可靠的预估值，其流程图见图2 4 。 图2 4 生产管理流程图 哈尔滨下程大学硕十学何论文 s p a r 各模块功能如下： e s t i m a t e l l 8 1 ：为新船建造和船舶维修、商业合同和政府合同提供成本 估计。 图2 5s p a r 成本估算流程图 p e r t p a c l l 9 】：整体计划、设计计划、工程、采购、生产、供应商和转 包。 w o r k p a c l 2 0 】：工单赢得价值系统；工作进度；人力计划以及合同劳动 力成本和绩效报告。 m a t p a c 2 1 】：根据工程材料清单的材料控制、采购单需求、运输、入 舱费、收货单，具有全面的数量和合同工作成本控制。 成本估算模块( e s t i m a t e ) 给计算全面、准确的合同成本提供了保障 和灵活性，从而减小风险，使得能成功获得合同。它还估算了新船建造和维 修现代化工程，具有支持标准建造和外源转包的价格选择。e s t i m a t e 通过 工作分解结构( 图2 6 ) 来组织成本，工作分解结构与建造区域和生产模块是 相关的。这些数据库还可以采用能反应实际建造率的标准工作包和参数函数。 该系统可综合多个工程合同，可以分时间地在计划建造进度中安排费用和比 率。 进度与计划模块( p e r t p a c ) 采用严格的路径方法来开发完整的工程购 买和生产建造模块，这些模块除了反映资源、设施和时间按的期限外，还反 映必要的工作安排。使用p e r t p a c ，你可以定义时间段的资源限制，使得 资源可以在短期供应内自动地重新进行分配。你还可以开发常规工作进度的 模板，来加快计划进度。该系统对实际的进度管理和材料运输的影响进行评 堕玺鋈苫蛋銮兰堡圭兰堡鲨吝 估和分析，采用的是w o r k - p a c 和m a t - p a c 模块提供的真实时日j 数据。 结构c e rj 机乜 图26 产晶导向的工作分解结构 人力和工单管理模块( w o r k - p a c ) 从工单的级别计划和跟踪人力消耗及 进管理，并总结工作分解结构的进度。该系统直接与时间费用紧密相关，自 动地评估工作进度、在人力和劳力方面预报最后的消耗。人力需求可以作为 单个合同的计划和预报，或者在整个公司管理中使用。 购买和材料控制模块m a t p a c 直接为合同提供专门的采购需求及物料 需求，并且补充供应。m a t - p a c 有效地处理了实际的购买问题，如使用外币、 政府纳税，并为长期合同增加条款。采用m a t - p a c ，你可以主管材料需求的 清单并使用完全个性化的购买函数，包括报价单、购买订单款项、打印和修 正等等。该系统可以记录质量控制监督、管理数量、耗资以及多个储存位置， 并支持产品收货单。 s p a r 软件的所有模块都可以按照各个船厂自己的要求定制坨能够使船 舶建造从开始到结束的运作一体化，并提供详细的材料状况报告、购买情况、 计划安排、运作指导，预算编入，成本分析，执行进度等等。 由于e s t l m a t e 模块需要大量束自设计的数据，所以本论文主要研究 t r i b o n 与e s t i m a t e 模块的数据交换。 e s t i m a t e 按照工作细分结构( w b s ) 来组织各项成本，可以与旆工工 哈尔滨下程大学硕十学位论文 程联系起来。例如船体、设备、管系、电气、涂装等等。该模块也可以按照 任意工程导向的工作细分结构( p w b s ) 来组织各项成本，以船体分段来定 义建造单元和模块。 w b s ( w o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ) 一般是以工程系统为导向来组织船舶 建造。每个工程都要求它自己w b s ，所以每个工程的w b s 都不同。对于船舶 修理和非建造工程，w b s 可以分解以适合特定合同要求的工作量。 p w b s ( p r o d u c tw o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ) 以整船的建造分段来定义建 造单元和模块。船体区域被认为是p w b s 的一部分，因为他们按船舶的物理 区域来核算成本。从全船和船体区域到任意零部件级别，系统总共支持7 个级 别，如下图。 图2 7 产品导向作业细分结构 s p a r 可以与各种计算机辅助设计( c a d ) 系统链接，来加快材料的详 细报表或成本估计、请购单以及购买和生产材料控制过程。 2 3 数据交换方法研究 2 3 1 数据交换技术 数据交换是将指定的数据从源数据库中提取出来，以一种容易被各系统 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 接受的中间格式存储，形成交换文件，在需要的情况下，对交换文件进行格 式转换，将其中的数据加载到目的数据库中【2 2 】。 不同的c a d 系统与生产管理系统有不同的接口方法，主要有如下几种： ( 1 ) 内部函数调用 这种集成技术是利用c a d 系统与生产管理系统各自提供的a p i 函数访问 数据库，以便实现两系统之间信息交换。这种方法需要c a d 系统与生产管理 系统都要提供访问底层数据库的函数和a p i 接口，并且往往需要原系统开发 人员的支持。开发工作量大、集成成本高，但可以获得最高的效率。 ( 2 ) 直接数据库访问 这项集成是通过对c a d 系统与生产管理系统数据库的分析，直接对数据 库及其属性进行访问来实现两系统之间信息交换。运用此集成技术是以对 c a d 系统与生产管理系统的数据库结构分析为前提，但大多数c a d 系统与生 产管理系统的数据库系统都经过加密处理，实现这种方法需要了解系统数据 库的结构。 ( 3 ) 中间文件交换 这种集成方式是使c a d 与生产管理两系统按照统一的文件格式和接口 要求，利用系统提供的a p i 函数，编制各自的导入导出程序，实现两系统的 信息交换。这种方式容易实现，但效率、安全性最低。 ( 4 ) q h 间数据库 采用中间数据库表的方式存储两系统间共用的数据，并通过对数据库表 的操作的方式实现两系统的数据交换。 通过上面四种方法的比较，可以看出数据库方法具有更强的数据管理能 力，在进行大量数据交换时具有明显优势。详细分析数据库特点如下【2 3 j ： 1 ) 数据集中控制：在x m l 中，文件是分散的，每个用户或每种处理都 有各自的文件，这些文件之间一般是没有联系的，因此，不能按照统一的方 法来控制、维护和管理。而数据库则很好地克服了这一缺点，可以集中控制、 维护和管理有关数据。 2 ) 数据独立：数据库中的数据独立于应用程序，包括数据的物理独立性 和逻辑独立性，给数据库的使用、调整、优化和进一步扩充提供了方便，提 高了数据库应用系统的稳定性。 1 4 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 3 ) 数据共享：数据库中的数据可以供多个用户使用，每个用户只与库中 的一部分数据发生联系；用户数据可以重叠，用户可以同时存取数据而互不 影响，大大提高了数据库的使用效率。 4 ) 减少数据冗余：数据库中的数据不是面向应用，而是面向系统。数据 统一定义、组织和存储，集中管理，避免了不必要的数据冗余，也提高了数 据的一致性。 5 ) 数据结构化：整个数据库按一定的结构形式构成，数据在记录内部和 记录类型之间相互关联，用户可通过不同的路径存取数据。 6 ) 统一的数据保护功i i 在多用户共享数据资源的情况下，对用户使用 数据有严格的检查，对数据库规定密码或存取权限，拒绝非法用户进入数据 库，以确保数据的安全性、一致性和并发控制。 2 3 2 数据库接口技术 目前访问数据库服务器的主流标准接口主要有o d b c 、o l ed b 和a d o 。 下面分别对这三种接口进行概要介绍。 1 、开放数据库连接( o d b c ) 开放数据库连接( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ，o d b c ) 是由m i c r o s o f t 公司 定义的一种数据库访问标准【3 9 】。使用o d b c 应用程序不仅可以访问存储在本 地计算机的桌面型数据库中的数据，而且可以访问异构平台上的数据库，例 如可以访l h - j s q ls e r v e r 、o r a c l e 、i n f o r m i x 或d b 2 构建的数据库等。 o d b c 是一种重要的访问数据库的应用程序编程接e l ( a p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ，a p i ) ，基于标准的s q l 语句，它的核心就是s q l 语句， 因此，为了通过o d b c 访问数据库服务器，数据库服务器必须支持s q l 语句。 o d b c 通过一组标准的函数( o d b ca p d 调用来实现数据库的访问，但是 程序员不必理解这些o d b c ，a p i 就可以轻松开发基于o d b c 的客户机服务器 应用程序。这是因为在很多流行的程序开发语言中，女i v i s u a lb a s i c 、 p o w e r b u i l d e r 、v i s u a lc + + 等，都提供了封装o d b c 各种标准函数的代码层， 开发人员可以直接使用这些标准函数。 o d b c 获得了巨大成功并大大简化了一些数据库开发工作。但是它也存 在严重的不足，因此m i c r o s o f t 公司又开发了o l ed b 。体系结构见图2 8 。 哈尔滨下程大学硕十学何论文 f 。 i 数据库应用程序 o d b c 驱动程序管理器 、- i 、，7 图2 8o d b c 体系结构示意图 。 数据源 、 、 i ， 2 、【) l ed b o l ed b 是m i c r o s o f t 公司提供的关于数据库系统级程序的接口 f s y s t e m l e v e lp r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) ，是m i c r o s o f t 公司数据库访问的基础1 2 训。 o l ed b 对象本身是c o m ( 组件对象模型) 对象并支持这种对象所有接口。 一般说来，o l ed b 提供了两种访问数据库的方法：一种是通过o d b c 驱动器访问支持s q l 语言的数据库服务器；另一种是直接通过原始的o l ed b 提供程序。因为o d b c 只适用于支持s q l 语言的数据库，因此o d b c 的使用范 围过于狭窄，目前m i c r o s o f t 公司正在逐步用o l ed b 来取代o d b c 。 因为o l ed b 是一个面向对象的接口，特别适合于面向对象语言。然而， 许多数据库应用开发者使用v b s c r i p t 和j s c r i p t 等脚本语言开发程序，所以 m i c r o s o f t 公司在o l ed b 对象的基础上定义了a d o 。 3 、动态数据对象( a d o ) 动态数据对象( a c t i v ed a t ao b j e c t s ，a d o ) 是一种简单的对象模型，可以 被开发者用来处理任何o l ed b 数据，可以由脚本语言或高级语言调用1 2 4 j 。 a d o 对数据库提供了应用程序水平级的接i ( a p p l i c a t i o n - l e v e lp r o g r a m m i n g i m e r f a c e ) ，几乎使用任何语言的程序员都能够通过使用a d o 来使用o l ed b 1 6 哈尔滨t 程大学硕十学何论文 的功能。m i c r o s o f t 公司声称，a d o 将替换其他的数据访问方式，所以a d o 对 于任何使用m i c r o s o f t 公司产品的数据库应用是至关重要的。 2 4 面临的问题 要实现s p a r 系统与t r i b o n 系统的信息集成，关键是要完成以下两项工 作： 1 、t r i b o n 数据信息提取 t r i b o n 系统中的数据作为信息源与s p a r 系统进行集成，最首要的就是 将数据提取出来。但是t r i b o n 系统的数据库作为一个非开放的数据库，不 能进行直接操作，只能通过其提供的各种数据提取方法来得到数据。而这些 数据提取方法本身就是一个研究点。 2 、对s p a r 数据库结构的研究 s p a r 系统作为数据接收方，需要将数据信息写入其数据库。那么必然需 要了解其数据库结构形式，以便操作。但是s p a r 系统在国内的应用是还是一 个空白，对其的研究也是必须的。 2 5 本章小结 本章分别介绍了船舶计算机辅助设计系统和船舶生产管理系统。尤其详 细分析了t r i b o n 系统和s p a r 系统的模型结构。从而引出两种系统之间数据 交换的方法。为t r i b o n 系统和s p a r 系统间的数据接1 2 1 技术研究奠定了理论 基础。最后，根据前面的研究内容提出了本课题面临的关键问题。 哈尔滨1 ：程大学硕十学位论文 第3 章t r i b o n 系统与s p a r 系统分析 3 1t b o n 系统数据库特点及数据提取方法 t r i b o n 系统通过船体标准初始化模块、曲面建模模块、平面建模模块、 装配计划模块、焊接计划模块、生产信息界面和套料模块构建船体的信息模 型【2 5 1 。t r i b o n 系统是一个高度集成的数据库系统，数据管理和数据共享是 它的重要功能之一，但由于t r i b o n 系统是由许多的封闭的数据库组成的， 对用户而言，是看不到数据库本身的任何信息。用户只有利用k e y w o r d 通 过t 刚b o n 服务器来获得船体模型的基本信息和特征信息。 t r i b o n 系统提供给用户一个用于二次开发目的的工具包，在此工具包 中，包含若干用于各种目的的二次开发工具。通过这些二次开发工具，用户 可以创建实现各种功能的基于t r i b o n 系统的程序。此外，利用这些工具， 也可以实现t r i b o n 系统与其他系统间的集成。 使用这个二次开发工具包，能够实现的典型功能有【2 6 五9 】： 1 提取产品信息模型中的数据； 2 定制生成报表的格式； 3 自动化绘图； 4 创建和修改船舶模型信息； 5 创建自定义命令； 6 实现t r i b o n 系统与其他系统问的集成。 二次开发工具包中包含四种二次开发工具【3 0 】：d a t ae