船用CAD軟件比較.doc

會展信息 制作：大連船舶重工集團有限公司 2011-2-15船用CAD軟件比較目前，中國船舶行業(yè)應用較多的CAD軟件系統(tǒng)主要有TRIBON、CATIA、CADDS5系統(tǒng)以及逐漸嶄露頭角的FORAN。 由于工作需要，筆者有機會不同程度地接觸和使用這幾種軟件，在此就這幾種軟件的特點結合實際工程做一些分析比較。1 TRIBON專業(yè)造船系統(tǒng) TRIBON系統(tǒng)是由瑞典KCS (Kockums Computer System AB)公司設計開發(fā)用于輔助船舶設計與建造的計算機軟件集成系統(tǒng)，也是一個先進的專家系統(tǒng)。TRIBON的前身產(chǎn)品是STEELBEAR，KCS公司從1958年就開始開發(fā)此產(chǎn)品，后來該公司兼并了AU-TOKON公司和SCI-IIPPKO公司，將STEEL-BEAR， AUTOKON和SCHIFFKO三大船舶設計系統(tǒng)合并，于1992年推出了TRIBON系統(tǒng)M1版，此后陸續(xù)升級到M3版本，2006年該公司被英國AVEVA公司收購，推出AVEVA系列船舶行業(yè)版本。 該軟件的特點在于用計算機建立船舶的生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫，通過在計算機建立一個實船模型，不僅完成繪制生產(chǎn)用圖紙，還能進行各種信息數(shù)據(jù)的計算、管理和統(tǒng)計，這些生產(chǎn)信息可以提取，用于生產(chǎn)制造，實現(xiàn)設計與生產(chǎn)準備的統(tǒng)一。圖1 TRIBON專業(yè)造船系統(tǒng) 進人20世紀90年代以來，我國有多家船舶設計單位和科研院所購買了該軟件。在一定時期內(nèi)TRIBON軟件的大量使用提高了我國的船舶造船水平，TRIBON軟件集成制造系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮，大大提高設計效率，減少工作量，縮短造船周期，使我國的造船水平與國際接軌，能夠參與到國際競爭當中。 應用中TRIBON軟件的不足之處也顯而易見： 1)開發(fā)環(huán)境落后 TRIBON系統(tǒng)是在DOS系統(tǒng)環(huán)境下開發(fā)并逐漸完善的系統(tǒng)，這使得在Windows環(huán)境下操作繁瑣，可視化程度低，一定程度上阻礙了它的應用和發(fā)展。 2)初始化數(shù)據(jù)不能共享 在TRIBON系統(tǒng)中，每一個工程項目的建立 (project)都要進行重復的數(shù)據(jù)準備工作，包括系統(tǒng)的初始化、船號定義、基礎數(shù)據(jù)庫設立與拷貝、缺省文件設置、用戶權限設置等，缺一不可。而初始化文件多為表格和文本文件，填寫修改它們不僅浪費大量時間，而且極易造成錯誤。 3)數(shù)據(jù)庫維護及管理不便 TR IBON系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)都帶有多個共享的數(shù)據(jù)庫。如SBD _VOLUME、SB _HULL、SB _CGDB、SB_PSDB、SBP_SKETCH_DB等，這些數(shù)據(jù)庫可以被追加、復制、刪除、修改等。但這些數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息是通過一個文本文件（d065）被調(diào)用的，這也能反映出該軟件在數(shù)據(jù)庫方面的不足。 4)不能完全適應國內(nèi)船廠情況，二次開發(fā)繁瑣 TRIBON系統(tǒng)本身提供了兩種語言供用戶提取數(shù)據(jù)，一種是宏語言MACRO，另一種是建模語言PLM。按照原文件存儲性質不同，可分為三類，即圖形文件、建模數(shù)據(jù)文件、標準部件數(shù)據(jù)文件。針對這三種不同類型的數(shù)據(jù)，又采用了三種不同類型的提取方法。目前，只有科研能力較強的造船廠和研究所可以把這些數(shù)據(jù)抽取到外面的SQL和Oracle數(shù)據(jù)庫中進行后續(xù)的處理和輸出到其他CAD三維系統(tǒng)中進行更進一步的建模加工處理。如在二次開發(fā)比較成有滬東中華造船廠、廣船國際和渤海造船廠。 5)拓撲關系不能動態(tài)更新 雖然TRIBON建立了統(tǒng)一的生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫，建立了構件間的拓撲關系，使得某一構件的數(shù)據(jù)一旦被修改，有拓撲關系的構件數(shù)據(jù)同時發(fā)生變化（假設修改合理），但它的變化是“假變化”，需要對這些構件的編輯對話框重新運行后，才能在三維視圖中看到改動后構件的樣貌。另外，在系統(tǒng)中，一旦模型修改，相應的圖紙也會相應的發(fā)生更新，這種更新不是實時更新，需要操作者從數(shù)據(jù)庫中重新調(diào)用，這在操作中往往會帶來其他小麻煩。 圖2 編輯對話框 6)熟悉軟件時間長，培訓費用高 由于TRIBON軟件操作復雜，對技術人員專業(yè)素質要求高，使得許多企業(yè)和研究院所放棄了正規(guī)培訓，靠幫助文件在實踐中摸索，往往只應用了其中部分功能，并通過二次開發(fā)或結合其他軟件共同應用。 2 CATIA軟件系統(tǒng) CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的縮寫，是世界上一種主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟件，隸屬于法國Dassault System公司?，F(xiàn)在的V5版本應用于UNIX和Windows 兩種平臺，功能強大， 廣泛應用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造等行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設計與制造領域，全球用戶超過13000個，目前國內(nèi)船舶行業(yè)的主要的客戶是廣州文沖船廠和煙臺萊佛士船廠，使用CATIA 進行船舶三維設計，取代了傳統(tǒng)的二維設計。 1)為船廠提供系統(tǒng)級的解決方案 國內(nèi)造船業(yè)的特點是建造船舶種類繁多，批量小，這樣就加大了設計、制造和管理的難度。同時，從產(chǎn)品全生命周期的角度來講，一艘船交付以后的整個維護費用，應該是造船本身成本的34倍，在幾十年的運營周期里隨時面臨著維護的問題。CATIA軟件系統(tǒng)提供了這種功能，幫助船廠提高在造船行業(yè)特別是民船市場的競爭力。 2)DMU電子樣機功能推動生產(chǎn)力的提高 與CATIA共同構成PLM系列的產(chǎn)品DELIMIA，采用新一代的虛擬仿真技術，在計算機上完全實現(xiàn)設計、制造全部流程，直接可觀測到制造結果，可對不合理的地方及時修改，達到全生產(chǎn)過程的最優(yōu)。 3)支持不同應用層次的可擴充性 CATIA V5對于開發(fā)過程、功能和硬件平臺可以進行靈活的搭配組合，可為產(chǎn)品開發(fā)鏈中的每個專業(yè)成員配置最合理的解決方案。允許任意配置的解決方案，可滿足大中小型船舶企的需要。 4)內(nèi)核與操作平臺的選擇 CATIA V5是在Windows NT平臺和UNIX平臺上開發(fā)完成的，并在所支持的硬件平臺上具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、功能、版本發(fā)放日期、操作環(huán)境和應用支持。CATIA V5在Windows平臺的應用可使設計師更加簡便地同辦公應用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而UNIX平臺上NT風格的用戶界面，可使用戶在UNIX平臺上高效地處理復雜的工作圖3 舾裝設 5)可視化程度高，易學易用 CATIA軟件的界面友好，三維模型立體逼真，操作符合人們習慣，易學易用。 在國內(nèi)船舶行業(yè)實際應用中表現(xiàn)出的主要不足之處： 1)并非專業(yè)造船軟件 CATIA軟件率先用于飛機航天、汽車行業(yè)，后由于其強大的功能和良好的口碑，繼而開發(fā)出船舶設計模塊。從軟件設計理念、操作習慣來看不是完全符合船舶行業(yè)的特點和習慣，這就使得在船舶設計尤其是生產(chǎn)設計中產(chǎn)生一些不便。 2)仿真缺陷 CATIA軟件是基于點、面、體素開發(fā)的實體軟件，對于船舶行業(yè)中的聲、光、電無法做逼真的仿真。 與CATIA軟件的強大功能和系統(tǒng)技術結構相比，軟件在造船模塊方面的一些缺陷不影響其成為船舶行業(yè)優(yōu)秀的系統(tǒng)級PLM軟件。3 FORAN專業(yè)造船系統(tǒng) FORAN專業(yè)造船系統(tǒng)是西班牙SENER工程系統(tǒng)公司研發(fā)的。該公司原是西班牙著名的多學科工程咨詢公司，由造船工程師于1956年組建。服務領域覆蓋了航空航天、民用建筑、動力工程、流程加工業(yè)以及船舶與海洋工程，其所有部門和業(yè)務活動全部獲得了ISO 9001、ISO 14001和OSHAS18001認證。 作為進入中國造船領域的新貴，F(xiàn)ORAN具有很多優(yōu)點：圖4 FORAN軟件主體框架 1)專業(yè)性 FORAN是一款包含船舶設計所有專業(yè)覆蓋船舶設計全過程的全面而完整的解決方案，為造船的全過程提供了集成化的整體解決方案，50多年來，SENER設計的船舶已超過1000艘。進入中國市場不久，目前擁有七O一所、愛克倫（中國）集團船舶及海洋工程技術中心、江蘇科技大學、哈爾濱工程大學等用戶。 2)軟件設計更加合理 目前的版本是基于windows、面向對象體系、Oracle數(shù)據(jù)庫重新開發(fā)的，可以實現(xiàn)異地協(xié)同設計，很好的實現(xiàn)了單一數(shù)據(jù)共享的并行工程的設計模式，使得設計系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換極為簡單。這就使得用戶界面極為友好、操作方式和設計流程符合船舶設計的工程習慣，F(xiàn)ORAN成為易于學習、易于操作的系統(tǒng)，無需復雜的IT支持。創(chuàng)新與二次開發(fā)更易滿足客戶需求，這也是引起客戶興趣的一個亮點。 FORAN徹底避免了TRIBON軟件初始化數(shù)據(jù)不能共享、數(shù)據(jù)庫維護及管理不便、拓撲關系不能動態(tài)更新的弊病，真正實現(xiàn)了三維可視化總體設計，2D-3D之間無縫轉換，仿真功能，真正實現(xiàn)高效、可靠。圖5 船體建模（不同顏色表示不同厚度的板） 3)提出了數(shù)字化造船解決方案 以實現(xiàn)船舶產(chǎn)品全生命周期管理為目標，現(xiàn)有商業(yè)化的PLM軟件為框架，采用開放式的船舶CAx軟件作為上游的研發(fā)設計工具，以及制造過程管理軟件MPM為下游的制造工具軟件，并能和企業(yè)原有的或準備配置的ERP、CRM、SCM、MES等管理軟件緊密集成并滿足企業(yè)個性化需求的全企業(yè)統(tǒng)一的數(shù)字化造船平臺。 4)軟件本土化 FORAN是唯一考慮研發(fā)中文版的通用造船軟件。目前，部分模塊已有中文版，在即將上市的70版將全面推出中文版的FORAN。軟件操作上也盡量考慮中國船人的行業(yè)習慣。 不足之處主要有以下幾點： 1)性能計算模塊功能較弱 在FORAN的應用過程中，性能計算模塊不能滿足船舶性能計算的需要，有些還需借鑒其他的性能計算軟件。 2)個別操作命令需改進 不通類型的船舶結構相差較大，有些建模命令雖能滿足建模需求但操作方法復雜，不夠直觀。 據(jù)了解這些不足正在軟件的推廣過程中進行改進，相信這個優(yōu)秀的軟件在中國的船舶行業(yè)能夠有更快的發(fā)展。 4 CADDS5 15.0專業(yè)造船軟件 CADDS5i軟件是美國PTC公司提供的、基于UNIX操作系統(tǒng)的計算機輔助設計與繪圖系統(tǒng)軟件，曾服務于制造業(yè)的不同行業(yè)。CADDS5 15.0是PTC公司專門面向造船業(yè)推出的解決方案，它所提供的新特性和擴展功能可以幫助造船企業(yè)提高生產(chǎn)能力、改善易用性并增強協(xié)作性，解決造船業(yè)大裝配結構的規(guī)模和復雜性的獨特需求，并符合行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)標準，已經(jīng)成為我國軍船設計制造的主要軟件產(chǎn)品。 目前，CADDS5 15.0已經(jīng)在武昌造船廠、武漢船舶設計研究所、大連船廠、山海關船舶重工、天津新港造船廠等國內(nèi)客戶中獲得成功應用。實現(xiàn)了以三維設計為統(tǒng)一平臺的數(shù)字化產(chǎn)品建模，建立了協(xié)同設計制造的工作環(huán)境，大大以提高企業(yè)的研發(fā)效率和設計能力。 CADDS5軟件對操作環(huán)境要求較高，雖然安全性較高，還是限制了它在中國船舶企業(yè)的推廣，主要客戶為軍品客戶，民船較少。另外，CADDS5升級較緩慢，界面不夠友好。 幾個軟件的特點匯總如下：5 小結 筆者根據(jù)個人的使用、學習、研究，將四種船舶行業(yè)常用CAD軟件的來源、特點、前景，不足之處等方面予以總結整理，各種軟件均有各自的特點，在國內(nèi)外船舶行業(yè)均有成功應用