[摘要] 本文分析了现代船舶设计制造的特点及随着信息化的发展而存在的一些局限性，在此基础上分析了进行并行协同设计的必要性，同时对协同设计管
本文分析了现代船舶设计制造的特点及随着信息化的发展而存在的一些局限性，在此基础上分析了进行并行协同设计的必要性，同时对协同设计管理软件Windchill进行了深入的研究和应用，通过中间件构建了三维设计软件SolidWorks与Windchill的集成平台，并分析了其关键技术，结合船舶设计实例实现了三维协同设计的工作流程，为进一步对设计过程实施并行、动态、实时控制创造了条件。
0 引言
20世纪90年代随着信息化技术的发展，出现了不同形式的船舶计算机集成制造(computer integrated manufacturing，CIM)系统。自2000年以来，随着信息化技术和网络技术的进一步发展，为了缩短船舶设计、建造周期，实现船舶并行协同设计已经成为必然的技术选择。与此同时，现代船舶设计方式和理念也发生了根本性的改变。船舶设计从计算机辅助绘图到计算机辅助设计，从2D，3D几何模型到3D PDM模型；船舶工程从面向设计的工程到面向制造的工程，从串行工程到并行工程，等等。
船舶三维设计是一个多专业、多系统、大规模的协同工作过程，需要各个专业进行频繁的设计协同。以往的单用户CAD已不能满足设计人员的要求，设计者之间在设计时必须进行沟通和信息共享，以免造成不必要的数据不一致和重复设计。本研究将船舶三维CAD设计技术与PDM协同管理技术有机的整合到设计过程中，建立基于集成平台的船舶并行协同设计系统，从而提高设计效率。
目前，国内外已有比较典型的协同设计管理软件，如PTC公司的Windchill，EDS公司的TeamCenter，MatrixOne公司的e-Matrix，IBM公司的SmartTeam，SAP公司的mySAP等，它们基本上代表了现今PDM技术的最高水平。随着PDM技术逐渐为国内所重视，国内许多软件厂商也看到了PDM市场的巨大潜力，纷纷开发出自己的PDM产品，如清华大学英泰公司的TiPAM3.6和TiPLM、爱克斯特软件公司的XTPDM3.5、华中理工大学华中软件公司的INTEPDM、四川的TOPPDM、中科院的凯思公司、南京的同创公司及东北大学的阿尔派公司的产品等。
与其它产品相比，Windchill已经在一些国内、国外的船舶企业得到应用，并取得了较好的应用成果；Windchill的web工作能力更加强大，提供了丰富的基于Web的开发工具，易于实现面向虚拟企业的分布式产品数据管理；Windchill可以通过本身提供的标准接口Info Engine实现与其它PDM软件如Metaphase以及ERP软件如BANN，Oracle Manufacturing等实现集成。目前，windchill能够与Pro/E实现无缝链接；Windchili能够通过OPtegra与CADDS5紧密集成，国内已经有设计所使用CADDS5进行舰船的三维设计，并通过与Windchill的集成实现船舶设计并行协同管理；windchill通过Workgroup Manager forCATIA实现与CATIA的集成进行相关企业的并行协同设计管理．本文根据设计需要研究将Windchill与SolidWorks集成实现船舶三维协同设计流程管理。
1 SolidWorks与Windchill的集成平台的构建
SolidWorks是一套基于Windows平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便的实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。SolidWorks二次开发通常有两种形式：一是独立应用程序(standalone application)，用户程序作为一个独立的应用程序(*.exe)，通过API接口调用SolidWorks提供的服务，完成对SolidWorks的控制和操作；二是插件形式(Addln application)，用户程序作为一个插件(*.d11)集成到SolidWorks中去。插件形式下，用户程序跟SolidWorks程序运行在同一进程空间，运行效率高，而且用户可以在SolidWorks中添加自己的菜单，工具栏，属性页等，使用户程序跟SolidWorks程序浑然容为一体。
本文将采用第二种开发方式通过插件将SolidWorks和Windchill构建逆向工程的异地协同设计平台。Windchill其中的PDM Link模块提供了Workgroup Manager for SolidWorks中间件，通过该中间件船舶设计人员能够在SolidWorks工作界面中直接将设计模型检入到Windchill系统。在构建集成平台的过程中，依据船舶设计的特点对windchill开箱即用的功能进行了一些定制开发，使其易用性得到了增强。
在安装完Workgroup Manager for SolidWorks后，还需配置以下文件
1)Change directory to the＜WindchillInstall＞/codebase：windchill wt.tools.boot.MakeJar jar=wmSolidWorks_config.jar
2)Change directory to the＜Windchill Install＞/codebase/wmSolidWorks：windchill com.icubed.legend.dmc.ui.DMCCreate
3)Change directory to the the＜Windchill Install＞/codebase：windehill com.icubed.setup.ServerUpdate
通过Workgroup Manager for SolidWorks中间件的安装及配置，在SolidWorks菜单栏会增加windchill菜单条。
2 Windchill模型关系
Windchill维持CAD对象与Windchill对象及产品结构之间的关联。Workgroup Manager for SolidWorks使用以下windchill对象：Windchill CAD文档和Windchill企业部件(WTPart)。
Windchill CAD文档包含一个设计文件(如3D图纸)，该设计文件被视为Windchill CAD文档的主要内容。Windchill CAD文档还包含次要或导出的内容，例如可视化图像和其他替代表示形式。
图1显示了CAD文档和部件之间的典型链接或关联。
图1 Windchill CAD文档和WTPart对象模型关系示意图
三维模型的导入流程：进入SolidWorks系统→打开要检入的SolidWorks装配→进入装配关系导入流程→提取装配结构关系组成装配图→进入Windchill对导入的模型进行管理和维护。
3 船舶3D模型在集成系统中的可视化管理实例
以船体145-180分段设计模型为例，实现SolidWorks与Windchill PDMLink的集成平台在船舶协同设计系统中的应用。
1)船舶专业设计人员在SolidWorks中进行船舶三维设计，设计完成后在本地电脑上通过SolidWorks的Windchill菜单栏将模型检入到Windchill PDMLink如图2所示，检入过程中通过登录界面如图3所示系统检查用户是否有检入权限。
图2 三维摸型检入windchill
图3 设计人员登录windchill
2)船体结构是由零件、部件、分段最后是总段组成的。如船体145-180总段是由舱口围板、横舱壁和甲板等组成的。而下一层的舱口围板又是由很多个型材 (如舱口T型材)和板材(舱口围板)构成的。检入到集成系统中的三维模型由船舶设计总工程师进行台理的分解，最终在Windchill PDMLink中 建立船舶设计的产品结构树，如图4所示然后在windchill中进行审签流程。
图4 对145-180分段进行结构分解
3)在管理平台Windchill中进行船舶三维模型的审签流程。船舶设计过程中的模型审签一般历经设计、校对、审核、标检、审定五个阶段才能归档。具体过程如图5所示。
图5 文档审签示意图
在审签工作流模板中，存在审阅批准和不批准两种悄况，此时要在属性中加入路由条件，这里通过代码实现，其代码如下：
具休的审签流程如下：
1)设计者把“145-180分段”设计完成后，在本地电脑上通过SolidWorks的Windchill菜单栏将模型提交到Windchill系统中，如图2～3所示。
2)校对者通过查看工作列表收到审阅任务，在productview中查阅所建的分段，如图6所示，在审阅后认为“145-180分段”中没有问题，选择批准，文档进入“升级”状态，文档将升级到审核阶段。
图6 productview中查阅三维模型
3)若校对者发现文档中还存在问题，选择不批准文档，则文档进入修改状态，修改(设计者)接收到修改任务，将文档检出到本地电脑的 SolidWorks，进行修改并保存，然后再检入到Windchill完成修改，重新按照“设计-校对-审核-标检-审定-归档”进行审签。期间版本将 从A.1变为A.2，直至文档进入“归档”状态。
4)模型审签的其他三个阶段：审核、标检、审定和上面所进行的流程相同，直至达到归档状态，完成三维模型 的摸个审签流程。
4 结束语
本文把船舶三维模型的设计工作纳入到项目中进行管理，并建立三维模型的电子化审签工作流程管理机制，使设计完成的三维模型发布 数据到PDM管理软件Windchill中，自动将三维模型的可视化结果关联到产品结构中，进行三维模型设计流程的客户化定制，利用管理平台通过可视化的 有效工具，及时发现产品的设计、建造、维护过程中可能出现的冲突，解决设计过程中出现的问题，对设计过程实施并行、动态、实时控制
