（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）采用vb对solidworks二次开发的海洋平台三维建模.pdf

中文摘要 本文主要讨论了运用v i s u a lb a s i c 对机械设计软件s o l i dw o r k s 进行二次 开发，实现快速自动建立海洋平台三维模型，对海洋平台的建造和拆除进行模拟 的内容。 运用v i s u a lb a s i c 二次开发主要利用了s o l i dw o r k s 提供的a p i 编程接口， 通过建立标准化结构模板，并且扩展m i c r o s o f to f f i c ea c c e s s 数据库为工程数 据库，以实现海洋平台三维设计实体建模参数化、自动化，大幅度地减少设计工 作量和周期。 在开发初期，确定了系统的总目标和总功能，并针对本系统进行了较为全面 的需求分析和可行性分析，最终得到了开发的系统整体规划和方案。在进行系统 分析的期间，分析对比了几种常见的分析方法。确定了i d e f o 的分析方法，对系 统功能进行分解和归类，得到了系统的逻辑关系模型，即系统的功能模型，划分 了几大功能模块。并从概念模型中获得了系统的数据流，分析得到了系统的数据 模型，并且建立了相应的数据库。在最后阶段，完成了系统的程序代码设计和界 面设计，将整个系统封装为一个完善的软件程序。 通过利用本系统完成的结构实体模型示例表明：运用本系统可以实现参数 化，自动化的建立海洋平台的三维实体模型，而且操作简便易学；实现了结构的 工程数据的存储、处理、管理和共享；设计人员可以对平台的安装和拆除进行模 拟。该系统对于平台设计三维化、加快设计速度、动态模拟等方面都有很大的意 义。 关键词：s o l i d w o r k s 、二次开发、海洋工程、三维建模、a p i 、v i s u a lb a s i c 、 工程数据库 a b s t r a c t t h i sp a p e rm a i n l yd i s c u s s e st h ea p p l i c a t i o no ns e c o n dd e v e l o p m e n tw i t hv bo f t h e3 dd e s i g ns o f t w a r e s o l i d w o r k s ，t oe s t a b l i s h3 do f f s h o r e p l a t f o r mm o d e l a u t o m a t i c a l l ya n dr a p i d l y , a n dt os i m u l a t et h ei n s t a l l a t i o na n dr e m o v eo ft h eo f f s h o r e p l a t f o r m t h es e c o n dd e v e l o p m e n tw i t hv bh a v em a k eu s eo fa p i ( 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 ) s u p p o r t e db ys o l i d w o r k s p a r a m e t e r i z e da n da u t o m a t i c e s t a b l i s h i n g3 dm o d eo ft h eo f f s h o r ep l a t f o r mi sc a r r i e do u tb ys e t t i n gu ps t a n d a r d s t r u c t u r et e m p l a t ea n de x t e n d i n gm i c r o s o f to f f i c ea c c e s sa st h ee n g i n e e r i n g d a t a b a s e ，w h i c hr e d u c et h ew o r k l o a da n dt i m eo ft h ed e s i g n d u r i n gt h ef i r s ts t a g e ，s y s t e m st o t a la i m sa n dm a i nf u n c t i o n sa r ed e f i n e d t h o r o u g hf e a s i b i l i t ya n a l y s i sa n dr e q u i r e m e n ta n a l y s i sa r ec a r r i e dt h r o u g h ，a n df i n a l l y t h ew h o l es y s t e ms c h e m ei so b t a i n e d t h e nd u r i n gt h es y s t e ma n a l y s i sp h a s e ，s e v e r a l r e g u l a rm e t h o d sa r ec o m p a r e dt of i g u r eo u tt h ea p p r o p r i a t eo n e u s i n gt h ei d e f o ， s y s t e mf u n c t i o n sa r ed e c o m p o s e da n dc l a s s i f i e dt os e tu ps y s t e m sl o g i cm o d e l ， n a m e l yf u n c t i o nm o d e l 。t h es y s t e mi sd e c o m p o s e di n t os e v e r a lm o d u l e s 乃ed a t a s t r e a mi sf o u n da n da n a l y z e dt oe s t a b l i s ht h ed a t am o d e la n dd a t a b a s eo ft h es y s t e m d u r i n gt h el a s tp h a s e ，s y s t e mp r o g r a m m i n go fc o d ed e s i g na n di n t e r f a c ed e s i g na l e a c c o m p l i s h e db yv bl a n g u a g e ，a n dt h ew h o l es y s t e mi se n c a p s u l a t e d a sa c o n s u m m a t es o f t w a r e e x a m p l e so fs t r u c t u r ee n t i t ym o d e lt h a ta r ee s t a b l i s h e db yt h i ss y s t e mi n d i c a t e t h a t ：t h i ss y s t e mn o to n l yc a nm a k ee s t a b l i s h m e n to f3 do f f s h o r ep l a t f o r mm o d e l m o r ea u t o m a t i c a la n dp a r a m e t e r i z e d ，b u ta l s oc a nb es i m p l e l ya n dc o n v e n i e n t l y o p e r a t e d a n dl e a r n e d i tr e a l i z e st h es t o r a g e ，m a n a g e ra n ds h a r eo fs t r u c t u r a l e n g i n e e r i n gd a t a d e s i g n e ra l s oc a ns i m u l a t et h ei n s t a l l a t i o na n dr e m o v eo ft h e p l a t f o r m i th a sg r e a ts i g n i f i c a n c et od e s i g n3 dp l a t f o r mm o d e l ，e x p e d i t ed e s i g na n d d y n a m i cs i m u l a t i o na n ds oo n k e yw o r d s ：s o l i d w o r k s ，s e c o n dd e v e l o p m e n t ，o c e a ne n g i n e e r i n g ，3 dm o d e l i n g ，a p i ， v i s u a lb a s i c ，e n g i n e e r i n gd a t a b a s e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特另, j j j i l 以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨盗盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：张潮澎、 签字日期： 叩年j l , v 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：孤剖双 签字日期：矿7 年，月户日 导师签名：方撕 签字醐：秒钆月2 相 天津大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1c a d c a m 技术的发展概述及其在海洋工程中的应用 c a d c a m 技术诞生至今已经约有4 0 年的历史了，这项技术工程已经成为 当今世界设计、制造和管理领域内重大的新兴技术工程，备受世人的瞩目。该技 术应用的范围及其广泛，它可以应用于航空航天、船舶、海洋工程、汽车、电子、 医学等诸多领域。它的广泛使用使得产品的开发周期大幅度的缩减，推动了的各 行业的快速发展。 c m ) c d v l 技术的发展经历了三代【1 1 。第一代c a d c a m 软件的开发开始于 二十世纪6 0 年代中期，是以交互式图形生成技术为基础而建立的应用技术系统， 主要解决二维绘图和简单的数据加工，如：i b m 的s m s 、s 删s t ，通用汽车 公司的c a d l ，美国航空空间协会( a i a ) 的a p t 、a p t i i 和a p t i i i 。但第一 代产品的共同缺点是以二维绘图为主、规模庞大、价格昂贵。 第二代c a d c a m 系统软件的开发是在二十世纪7 0 年代，这一时期以小型 和超级小型计算机为主机的c a d c a m 系统成为主流，同时涌现了大批专门经 营c a d c a m 系统软硬件的企业。这一时期的c a d c a m 的特点是：可实现二、 三维绘图和数据加工；线框、曲面、和实体建模；有限元分析等，属于多数据库 和分散数据结构、顺序设计过程的系统，但是其缺点是：难以实现系统的真正集 成、数据分散、缺乏管理，三维技术不成熟。 第二代c a d c a m 系统软件的开发是在二十世纪7 0 年代后期，工作站的出 现再次推动了c a d c a m 技术的快速发展。工作站，是以个人计算环境和分布 式网络环境为前提的高性能计算机。以工程工作站为基础的c 觥a m 系统具 有较高的响应速度，其功能已超过了小型的c a d c a m 系统。这一代的主要特 点是：使用单一数据库和统一的数据结构，实现了系统的集成和各分系统的全关 联，提供了数据管理功能。 c a d c a m 技术发展至今，也已经研发了诸多的软件系统，其中应用较为广 泛的c a d c a m 软件有：a u t o d e s k 公司的a u t o c a d 、3 dm a x ；s o l i d w o r k s 公 司的s o l i d w o r k s ；c v 公司的c a d d sp e r s o n a ld e s i g n e r ；p r o e 软件；m i c r o - c a d a m 软件、i n t e r g r a p h 公司的s o l i d e d g e 软件等p 。 天津大学硕士学位论文第一章绪论 二十世纪7 0 年代末，我国开始引进c a d c a m 技术，并且最早在机械行业 开始应用。近4 0 年来，经过“六五”探索、“七五”技术攻关、“八五 普及推 广、“九五”深化应用的促进，c a d c a m 技术已经取得了长足的发展，亦为我 国社会主义现代化建设作出来突出的贡献。但是，我国企业c a d c a m 技术应 用方面，在很长的一段时期内主要停留在二维绘图水平上，只是在近几年三维技 术才有了较为迅速的发展。随着三维c a d 技术的日趋完善，微机的普及及其性 价比的提高，工程数据库管理系统( e n g i n e e r i n gd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ， e d b m s ) 的在工程绘图中应用，从长远发展观点三维绘图技术必将替代二维绘 图技术【2 引。 近年来，随着海洋工程的迅猛发展，c a d c a m 技术越来越广泛的应用到海 洋工程当中来，似的海洋工程领域的设计、制造水平和生产效率得到了很大程度 的提高。其中运用较为广泛的是a u t o c a d 、3 dm a x 、a u t o p l a n 以及计算软件s t r u c a d 、a n s y s 、a b a q u s 、m a r c s 等。其中a u t o c a d 的运用最广、最多。在过 去的很长一段时间内，国内外海洋平台的设计都是采用a u t o c a d 的二维设计。 但是这种设计方式已经不能满足不断发展的海洋工程事业的设计要求。设计人员 开始将目光转向功能日趋强大的三维c a d c a m 软件，其中包括3 dm a x 、s o l i d w o r k s 、s o l i d e d g e 等三维c a d 软件【3 0 】。 特别是近年来随着海洋工程的发展，早期的海洋工程结构物特别是固定式结 构因为达到其使用年限或者是所处油田石油资源开采殆尽，纷纷即将退役。这样 就向设计人员提出了海洋平台等结构物拆除的问题。但是，国内甚至国际上这方 面的技术和经验较少，为了保证拆除过程当中的人员和设备安全，以及尽可能的 降低成本，使用三维c a d 软件对这个过程进行模拟是必要的，也是切实可行的 一种控制方法。这是一个发展的趋势。 目前，国内的海洋平台的设计基本海停留在二维绘图水平上，三维技术应用 的较少。设计人员在完成三维设计构思之后，必须将三维结构转化成多张二维图 纸，并且逐一进行尺寸标注。这样就会造成重复工作较多，工作量大且繁琐容易 出错，不易修改，工作效率相对低下，设计数据管理混乱等诸多问题。 随着海洋工程对设计的要求日益提高，这种设计方式已经不能满足设计需 求；随着我国加入w t o 和全球经济一体化进程的推进，国内企业面临着西方经 济强国企业的竞争，必须采用更合理、高效的设计方式而改变现行的方式，具有 足够的技术储备以及研制和创新能力，才能在竞争中生存并且发展下去，否则就 将面临淘汰的命运。但是，a u t o p l a n 这样的大型软件不仅要花费大量的资金，而 且因为系统庞大复杂，需要专业人员进行维护，而且在很大方面并不适合于专业 需求。所以，在一般的设计研究部门难以引进和实行。因此，需要根据国内的设 计需求进行c a d c a m 软件进行必要的二次开发，使之专业化、参数化和系统 天津大学硕士学位论文第一章绪论 化。 1 2s o ii d w o r k s 简介以及应用 s o l i d w o r k s 软件是美国d a s s a u rs y s t e m ss a ( n a s d a q ：s a s t n 公司的 下属子公司s o l i d w o r k sc o r p o r a t i o n 推出的一款三维实体造型设计软件，是一个 基于w i n d o w s 平台的三维设计软件。闭 s o l i d w o r k s 与传统的c a d 软件的设计思路和方法有很大的不同与其他的c a d c a m 系统相比，具有很多的特征和优点： s o l i d w o r k s 运用了特征管理器f e a t u r em a n a g e r ，使得原本复杂零部件的 细节和局部设计安排条理、清晰、明了，操作简单； s o l i d w o r k s 的全相关技术使得零部件之间和零部件与图纸之间的更新完 全同步；s o l i d w o r k s 能自动进行动态约束检查，具有强劲的复杂曲面造 型能力，能设计表面形状复杂的曲面零件； s o l i d w o r k s 既可以先设计立体的钣金零件也可以按零件的平面展开图进 行设计； s o l i d w o r k s 为装配体提供了很好的配合特征，可以方便快捷的实现零件 的组合装配； s o l i d w o r k s 能爆炸视图、为零件的运动添加运动方程，模拟零件的运动 过程，录制动画。 s o l i d w o r k s 软件与其他的三维实体造型设计软件相比有很大的优势，那就是 在它不仅提供了智能标注的功能，很大程度上加快了设计的速度；而且允许用户 在实体生成之后根据设计需要重新编辑尺寸、几何关系、特征类型和参数，实现 实体模型的重建。 此外，s o l i d w o r k s 还为设计人员提供一系列的工具。分析工具：c o s m o s o l i d w o r k s o r k s t m 、c o s m o s m o t i o n t m 、c o s m o s f l o w o r k s t m 。产品数据管理 工具：p d m w o r k s t m 、s m a r t e a m 。设计交流与协作工具：e d r a w i n g s 、3 d i n s t a n tw e b s i t e 、p h o t o w o r k s t m 、s o l i d w o r k sa n i m a t o r 。c a d 生产力工具：s o l i d w o r k st o o l b o x 、s o l i d w o r k su t i l i t i e s 、f e a t u r ew o r k s 。专业设计工具：s o l i d w o r k sp i p i n g 、s o l i d w o r k sm o l d b a s e 。 由于以上特点，s o l i d w o r k s 的运用很快得到了推广，超越a u t o c a d 等，成 为国际上目前微机平台上的主流三维设计软件。图1 1 是运行s o l i d w o r k s 进行 常规工程设计的基本步骤【2 j ： 天津大学硕士学位论文第一章绪论 图1 1s o l i d w o r k s 设计过程 随着s o l i d w o r k s 的不断完善，其逐渐的运用到国内生产制造业的各个行业 之中，对加快设计和建造速度，降低生产成本有很大的意义。特别是在汽车制造、 机械设计，模具生产等行业，s o l i d w o r k s 的运用程度已经达到了较高的水平。而 且，在各个行业也针对本行业的一些具体的规范和要求，对s o l i d w o r k s 的二次 开发进行了深入的分析和研究，并且在一些领域已经产生了具有一定实用价值的 产品。例如一些适用于国内特定行业的s o l i d w o r k s 标准部件库、模具库、s o l i d w o r k s 内部宏文件、以及基于s o l i d w o r k s 开发的软件系统、利用s o l i d w o r k s 对 零部件进行分析的二次开发产品。 1 3s o ii d w o r k s 在我国海洋工程中的运用前景 虽然s o l i d w o r k s 已经开始在机械以及其他一些相近的行业广泛的运用开来， 但是，目前s o l i d w o r k s 在我国乃至全世界的海洋工程行业的运用还很少。 首先，国内海洋工程的设计水平基本还停留在二维绘图水平上，而三维c a d c a m 建模技术还处于起步的阶段。为了追赶国际先进技术水平，与国际标准 接轨，国内的设计人员正在不断的探索三维c a d c a m 技术在海洋工程的应用。 中国船舶总公司高级工程师周愫承在船舶与海洋平台三维实体造型数据库的构 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 筑中就船舶与海洋工程结构专业在设计中如何去构建三维参数化实体造型及其 数据库的实现提出一些方法和途径【3 1 。天津大学港1 2 1 、海岸与近海工程专业的陈 越在海洋平台三维建模c a d 系统的开发研究建立了一个比较系统的基于a u t o c a d ，扩展s q ls e r v e r 为工程数据库的系统【4 】。我国处于三维c a d c a m 技 术起步阶段，对三维c a d c a m 技术的发展提出迫切和具体的要求的同时，它 也提供了十分广泛的、潜在的市场。s o l i d w o r k s 作为一个十分优秀的实体建模软 件，有实力承担起这个任务。 其次，三维c a d c a m 在完成必要实体建模之外，还可以帮助设计人员在 设计阶段对结构物上部设备的设置，平台构件的占位、交叉，管汇的布置以及管 结点等情况进行充分的观察。避免因为设计中的失误和不足造成建造安装和布置 的问题。在发现设计问题时，还必须及时的更改数据，更新模型。同时可以更好 的指导建造、安装等工作的进行。 最后，在我国乃至世界海洋工程发展了近百年以来，很多早期的海洋结构物 已经接近、达到甚至于超过了其使用寿命的年限。这样，自然而然的把海洋结构 物的退役、拆除等提上了工作的日程。合理的拆除方案不仅可以节省资金、人力 和物力的开销，带来直接的经济利益。同时，合理的方案可以帮助设计和施工人 员对于现场操作进行充分的模拟，避免施工的事故和危险，这对于进行作业的船 只、设备以及工作人员的安全也有很重要的意义。切实可行的拆除方案也可以降 低平台的遗留物等造成的环境污染。 我国海洋工程不仅对于s o l i d w o r k s 的运用提供了很好的市场环境，同时也 提出了相应的要求。而s o i d w o r k s 由于其强大的功能和便捷的操作等优势，必然 可以胜任。随着s o l i d w o r k s 的推广，s o l i d w o r k s 必然可以得到广大设计人员的 认可和青睐，成为国内海洋工程三维实体建模技术的先锋，为我国海洋工程事业 做出突出的贡献。 但是，要将s o l i d w o r k s 直接作为我国海洋工程的c a d c a m 软件也是不行 的，它的运用和推广还是存在着很多问题的： 首先，s o l i d w o r k s 是一个主要针对国外设计人员的机械设计类的c a d c a m 软件，所以它的很多功能都是以满足机械设计的需求和习惯为前提的，而并不适 用于海洋工程的设计和建造的需求。 其次，虽然s o l i d w o r k s 公司也发行了中文版，但它带有的部件标准库是按 照国际通用建立的，并没有包含符合我国国情的部件标准库，而不能满足国内海 洋工程设计的特定需求。 再次，s o l i d w o r k s 软件本身的数据库是用户不可以直接编辑和查看的，它的 数据的类型和内容不能满足工程设计人员的要求，不是满足海洋工程需求的工程 数据库。必须扩展其他的数据库成为工程数据库才能实现工程设计人员管理和处 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 理数据的要求。 所以，s o l i d w o r k s 要成为我国海洋工程行业的c a d c a m 软件还需要进行必 要的二次开发，使之符合我国具体国情的特殊要求。 1 4 本文的研究目的、意义和内容 本文主要讨论的是对s o l i d w o r k s 的二次开发在海洋平台三维建模中的应用， 即针对国内海洋平台设计和制造的现状，按照结构化生命周期法的原理，采用v i s u a lb a s i c 6 0 对s o l i d w o r k s 进行二次开发，并且扩展m i c r o s o f ta c c e s s 数据库为 工程数据库，开发得到一个适合于海洋平台三维模型设计的系统。 本课题要实现的主要内容有以下几点： 设计一个以s o l i d w o r k s 为平台的海洋平台计算机辅助三维模型设计软 件：实现海洋平台等结构的三维模型设计的自动化和智能化。该软件应 该具备自动化、智能化的特点，使之实用性强、操作简单明了，具有很 好的技术支持，适用范围广，才能被广大的设计人员所接受。 设计一个与该系统配套的完善的工程数据库：必须包含模型的模板、零 件、装配体，拆除方案等数据；实现数据之间的关联，用户可以通过对 图形界面和工程数据的交互式操作，完成三维实体模型的自动修改编辑， 实现设计方案的动态修改更新、设计数据的有效管理和数据共享的功能。 引进结构模板的设计机制：对于海洋平台很多相同或相似的部分建立标 准结构零件模板，用户可以使用模板，并对之修改参数、添加或删除构 建，大幅度的减少设计中重复劳动的开销。 实现对平台模型的动态控制：可以实现平台结构模型模板、装配体、零 件可以分别显示和编辑；方便用户可以控制视角，从各个角度观察模型， 便于用户进行修改和演示。 实现平台模型的动态模拟：可以根据用户的设计要求，生成、修改平台 安装和拆除的方案，并且生成安装或拆除作业过程中的模拟动画。 模型设计数据转化功能：将s o l i d w o r k s 三维模型中的基本设计数据转换 成单根构件的数据，用户可以根据可使用的有限元分析软件，例如a r t s y s 、a b a q u s ，将数据进行处理，实现从s o l i d w o r k s 三维模型数据到有限 元模型数据的快速转化，使模型的分析过程快速甚至自动化。 进行本课题研究意义如下： 1 本系统是针对国内海洋工程行业而开发的海洋平台三维设计软件，具有一 定的创新意义，使海洋平台的设计更为自动化、智能化，使工作效率有较大的提 高，并且具有一定的通用性。 天津大学硕士学位论文第一章绪论 2 海洋平台三维设计和模拟技术的应用，是当前海洋工程行业中平台设计的 发展方向，不仅对于提高设计水平、加快设计速度，降低设计成本有重要的意义， 而且是企业加强技术创新和技术储备，提高市场竞争能力的有力手段，可以达到 与国际接轨，领跑国内行业的目的。 3 使用本系统不仅可以减少设计人员的工作量、加快设计速度，而且可以实 现工程数据的信息化管理和共享，同时也适用于其他海洋结构。 4 本系统所采用的标准化结构模板的设计方法，在建立基本的标准模板的同 时，还支持用户通过自定义、修改已有模板来生成新的结构模板，不仅使设计简 化，而且使本系统具有很大的可扩展的空间和适用范围，具有一定的推广和实用 价值。 5 本系统提供的数据转化功能，可以完成三维模型数据到有限元计算模型数 据的转化，减少了设计与性能计算校核之间的重复工作，将设计和计算校核的过 程有机的结合起来，成为一个整体。使得设计人员可以将更多的时间和精力放在 平台结构的结构构思和设计优化上来，从而设计出更好的平台。 6 本系统提供的模拟建造、拆除的功能，有利于设计和施工人员根据实际情 况制定合理可行的安装、拆除方案。 本课题研究的主要内容包括： 1 进行系统规划，确定系统的总体目标和功能，对系统开发的必要性和可行 性进行分析讨论，选择系统开发方法和设计模式。 2 进行系统分析：采用合理的系统分析方法对系统进行系统分析，将系统功 能进行分类、分解，确定各个功能的层次，最后形成几个大的功能模块，并建立 它们之间的关联。最终，得到整个系统的逻辑模型。 3 进行工程数据库的构思和设计：确定工程数据库的开发模式，根据设计思 路，建立系统合理的工程数据库结构，实现对结构模型各种数据的存储、提取和 更新等处理。本系统采用的是m i c r o s o f to f f i c e 提供的a c c e s s 数据库，当运用到 大型企业环境下时可以扩展功能更为强大的s q ls e r v e r 关系数据库，实现工程 数据的网络发布和共享功能。 4 进行整个系统的程序设计和实现：采用结构化设计方法，结合系统的功能 模型，对系统功能进行划分和设计，使用v i s u a lb a s i c6 0 对s o l i d w o r k s 进行二 次开发，实现海洋平台的三维模型的参数化建模，设计美观大方的用户操作界面。 天津大学硕士学位论文 第二章s w 二次开发的系统规划 第二章s oi id w o r k s 二次开发的系统规划 本章节主要对二次开发系统进行系统规划，确定系统的总体目标和功能，对 系统开发的必要性和可行性进行分析讨论，选择系统开发方法和设计模式。 规划：是指全面的长远的发展计划。系统规划是每一个软件产品寿命周期当 中最初的一步，也是最重要的一个阶段。在这一个阶段，设计人员必须明确整个 软件系统在其受命周期中的发展方向和开发计划、方法。所以说，系统规划是软 件系统开发中至关重要的一个环节，甚至要比具体的设计编程阶段更为重要【5 1 ， 软件系统是否合理、实用，很大程度上取决于系统规划是否合理。 2 1 确定系统的总目标和总功能 目前，国内的海洋平台的设计基本海停留在二维绘图水平上，三维技术应用 的较少。设计人员在完成三维设计构思之后，必须将三维结构转化成多张二维图 纸，并且逐一进行尺寸标注。这样就会造成重复工作较多，工作量大且繁琐容易 出错，不易修改，工作效率相对低下，设计数据管理混乱等诸多问题。这些都会 造成企业在激烈的市场竞争中生存和发展下去的不良因素，这种低效率高消耗的 设计方式已经无法适用越来越高的设计需求。面对着信息时代和全球经济一体化 带来的诸多机遇和随之而来的挑战，我国企业也必须具备新技术、新产品的开发 和研制能力，才能与西方发达国家具有先进技术的大型企业抗衡、竞争，而不是 被淘汰掉。 作为一个合理、实用的建模系统，必须根据国情出发，满足国内的设计和建 造需求，能够进行维护和管理。所以，本系统应该达到的总目标和总功能如下： 1 开发出的软件系统应该满足国内设计和建造需求。 2 软件系统应该具备操作简单明了、实用性强、价格合理、技术支持好等 特点，易于广大设计人员所接受。 3 软件系统应该具备三维建模和模拟建造、拆除等功能 4 软件系统应该配备有完善的工程数据库，具有强大的数据库管理和共享 功能以及模犁数据转化。 5 软件系统可以为用户提供图形交互式，支持图形的动态显示和模拟。 天津大学硕士学位论文第二章s w 二次开发的系统规划 2 2 可行性分析 可行性分析( f e a s i b i l i t ya n a l y s i s ) ：也称为可行性研究，是通过对项目的主 要内容和配套条件，如市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、 环境影响、资金筹措、盈利能力等，从技术、经济、工程等方面进行调查研究和 分析比较，并对项目建成以后可能取得的财务、经济效益及社会环境影响进行预 测，从而提出该项目是否值得投资和如何进行建设的咨询意见，为项目决策提供 依据的一种综合性的系统分析方法。可行性研究是一个工程项目最初的一步工 作，也是这个项目成功与否的关键。可行性研究应具有预见性、公正性、可靠性、 科学性的特点。【6 】 2 2 1 系统必要性分析 必要性分析主要就是对于即将开发的软件系统的市场分析、市场趋势综合分 析等。对于这个二次开发的软件系统来说，主要的就是分析其可能存在的庞大的 用户群体和市场，以及预测在未来的一段时间内这个群体和市场的发展趋势。 而海洋平台的三维建模，是当前世界海洋平台设计、建造发展的必然趋势， 它对于提高整体设计水平、加快设计速度、与国际同行业相接轨、提高企业的市 场竞争力等都有重大意义。 目前就国内海洋工程行业来看，基本上还是停留在以a u t o c a d 等软件手工 绘制、编辑二维图纸和人工采集结构信息的阶段，在可视化、智能化、工作效率 等诸多方面都还处于较低的层次。而且，在工程数据库已经广泛的应用到各个工 程领域的同时，国内的海洋工程平台设计方面还处于一个起步阶段。目前，还没 有一个较为完善和系统的工程数据库系统被运用。对于大量的工程原始数据的处 理都是依靠人力手工来完成，数据的管理也比较混乱。建立一个合理的工程数据 库可以大大的提高设计的速度和质量。 在实际的工程项目当中，设计方案不可能一次性的确定、通过，经常会因为 建造、拖航、施工和运营的过程中修改。而目前二维设计图纸和人工管理工程数 据的设计方式并不支持动态的修改、补充方案，其工作量往往会很大，甚至不亚 于重新设计。 对于平台的建造、施工和拆除方面，现在基本是通过设计人员的图纸和以往 的经验来确定，远远落后于国外企业。而平台模拟建造拆除技术，可以充分考虑 到建造工程中平台占位、加叉情况，更能将在设计阶段就模拟建造、施工、拆除 阶段的情况，可以帮助设计人员提前预测各种可能出现的情况的方案，避免不必 要的损失和浪费。 天津大学硕士学位论文第二章s w 二次开发的系统规划 所有，国内迫切需要一个合理、价格适中和系统化的软件来弥补这些空缺。 而本文讨论的软件系统就是针对上面提到的设计、建造的缺点而开发的。它将以 其合理的设计、操作简便、智能化、动态控制和模拟等功能和优点得到广大设计 人员的青睐。 2 2 2 可执行性分析 1 硬件方面：s o l i d w o r k s 、v i s u a lb a s i c 、a c c e s s 以及其依托的操作系统， 如w i n d o w sx p 2 0 0 0 ，对于计算机各种硬件的要求并不高，即使是小型的研究、 设计部门甚至是一般家庭的p c 也可以进行本系统的设计开发的工作。 2 软件方面：本系统开发所需要的基本软件有s o l i d w o r k s 和v i s u a lb a s i c 以及a c c e s s ，操作系统可以是w i n d o w s 2 0 0 0p r o f e s s i o n a l 或者w i n d o w sx p 。整 个系统所需求的软件不仅比较普遍，易于获取，而且是价格相对低廉。当运用到 大型企业时，需要扩展系统的数据库功能则需要安装w i n d o w s 2 0 0 0s e v e r 或者w i n d o w s 2 0 0 3s e v e r 以及s q ls e r v e r 。 3 设计人员：天津大学海洋工程系具备了一批由教授、研究生等所组成的 专业开发队伍，他们不仅具有丰富的海洋平台的实际设计经验，而且精通s o l i d w o r k s 及其二次开发技术，熟练的掌握了数据库管理软件。 4 技术方面：s o l i d w o r k s 本身不仅操作简单，而且它提供了a p i 接口支持 s u 地b a s i c 、v i s u a lb a s i c a 、v c 等编程软件的开发，提供录制宏的功 能：另一方面，v i s u a lb a s i c 6 0 已经面试多年，并且升级到s e r v i c ep a c k 6 ，不仅 技术发展成熟，而且具有强大和全面技术服务体系，为广大程序设计人员所喜爱。 5 经济方面：本系统所使用s o l i d w b r k s 、v i s u a lb a s i c 、a c c e s s 以及w i n d o w s 操作系统都是价格适中，而后两者更是计算必备的软件。所以，必然能够为 广大企业和设计研究单位所能接受。 2 3 确定系统开发方案 基于以上的必要性分析和可执行性分析的结果，可以得到这样的一个结论： 海洋平台三维设计软件的开发是行业朝着高科技发展的一个必然趋势和阶段，它 具有庞大的市场和用户，有着良好的技术支持和经济保证，具有广阔的利润空间， 所以说，它是切实可行的。并且，可以初步的确定系统开发的基本方案：即运用 v i s u a lb a s i c6 0 为手段，并扩展m i c r o s o f to f f i c e 的a c c e s s 为单用户集中式工 程数据库对s o l i d w o r k s 进行二次开发，实现海洋平台结构三维建模、数据管理， 模拟施工等功能，要实现系统的自动化和智能化。 具体的开发方法： 天津大学硕士学位论文第二章s w 二次开发的系统规划 1 软件设计开发人员与平台设计、使用技术人员紧密配合，按照结构化周 期法的原理进行系统的开发，使开发的软件系统能够符合结构设计人员 的使用要求。 2 运用v i s u a lb a s i c6 0 ，利用s o l i d w o r k s 的a p i 接口技术对其进行开发， 通过编写程序完成该软件系统的开发。 3 在工程数据库的设计中，建立系统中各种工程数据之间的关系数据模 型，扩展m i c r o s o ro f f i c e 的数据库管理软件a c c e s s 为工程数据库，最 终通过v i s u a lb a s i c 程序设计统一的管理系统，建立用户管理窗口 界面，实现模型图形元素和工程数据的紧密联系。 4 采用标准化结构模板的设计模式：针对海洋平台结构的特点，对于很多 相同、相似的结构建立标准化结构模板，简化操作过程、大大的减少设 计时间和工作量。在达到基本数据的统一的同时，又给了用户根据实际 情扩展结构的要求。 另外，需要说明的：本系统在开发的过程当中扩展的是a c c e s s 数据库，对 于大型企业可以进一步扩展功能更为强大的s q ls e v e r 为工程数据库，可以更好 的实现工程数据的关联、发布和共享。 2 4 制定系统整体开发计划 根据以上的系统开发方案，制定以下的系统开发计划 1 2 0 0 6 年1 月2 0 0 6 年3 月准备阶段：收集、整理与s o l i d w o r k s 及其 二次开发、v i s u a lb a s i c6 0 相关资料，熟悉s o l i d w o r k s 、v i s u a lb a s i c 6 0 的基本使用。 2 2 0 0 6 年4 月- - - - 2 0 0 6 年5 月需求分析阶段：软件设计开发人员与平台 设计、使用技术人员紧密配合，对平台设计过程进行分析研究，确定系 统开发的总目标和总功能。 3 2 0 0 6 年6 月- - - 2 0 0 6 年7 月系统分析设计阶段：采用结构化系统分析方 法，对其功能进行分解、归类和整合，建立系统的逻辑关系模型，实现 模型化分、功能分配等目的，并且在征求专家和技术人员的意见之后， 修改和完善模型。 4 2 0 0 6 年8 月 - - 2 0 0 6 年9 月工程数据库设计阶段：根据系统的逻辑关 系模型和实际工程数据，分离出系统所需的基本数据及其形式，分析得 到逻辑关系模型中数据流程，建立合理的数据关系模型，生成工程数据 库整体框架结构。 5 2 0 0 6 年1 0 月 - - 2 0 0 6 年1 1 月实现代码第一阶段：使用v i s u a lb a s i 天津大学硕士学位论文第二章s w 二次开发的系统规划 c 编程，使各个功能转化为各种代码模块，并且对各个模块功能进行调 试。最终实现各个模块预设的功能。 6 2 0 0 6 年1 1 月 - - - 2 0 0 6 年1 2 月实现代码第二阶段：为每个模块建立窗 口界面，以及建立软件系统的整体用户界面和系统菜单，完成嵌入式菜 单和工具栏的工作，将其集成为一个完善的海洋平台三维建模系统 7 2 0 0 7 年1 月安装调试阶段：将设计完成的v i s u a lb a s i c 代码封装 成一个可安装执行的w i n d o w s 应用程序，并且在多个不同的软硬件环境 下进行各个功能模块的全面、细致的调试，找出在系统中潜在的问题和 不足的地方，进一步的进行修改和完善。由专家和技术人员该系统进行 试用，并且征求意见，以增强系统的实用性、可操作性、美观性等。 2 5 本章小结 本章首先明确了本系统的总目标和总功能，并且对系统的开发过程进行了必 要的可行性分析，确定本系统的开发是必须可行的。同时，确定了本系统开发的 方法：即为即运用v i s u a lb a s i c6 0 为手段，并扩展m i c r o s o f to f f i c e 的a c c e s s 为单用户集中式工程数据库对s o l i d w o r k s 进行二次开发，实现海洋平台结构三 维建模、数据管理，模拟施工等功能，要实现系统的自动化和智能化。最终，制 定了整个系统详细的系统开发计划。 天津大学硕士学位论文第三章s w 二次开发的系统分析 第三章s o l id w o r k s 二次开发的系统分析 系统分析是任何一个软件开发过程中至关重要的一个阶段，它必须详细的确 定软件系统的功能，即回答“要做什么”的问题，必须进行系统的逻辑设计，建 立合理的系统的逻辑关系模型。 3 1 确定系统分析的具体方法口1 3 1 1 结构化系统分析方法 结构化系统分析方法( s t r u c t u r e ds y s t e ma n a l y s i sa n dd e s i g n , s s a & d ，) 又 称结构化生命周期法，其基本思想是用系统的思想，系统工程的方法，