雷洪涛， 贾成军， 王 炎

(江南造船(集团)有限责任公司， 上海 201913)

0 引 言

船舶产品相比其他产品而言，不仅结构复杂，而且零件繁多、系统庞大，其设计建造具有多专业、多变更的特点，导致在设计各个阶段，专业之间及专业内部都存在着频繁的技术交流、信息反馈和设计变更，设计中常处于边设计、边更改、边制造的重复过程。如果不加以管控，将造成设计责任无法追溯、设计状态不能跟踪、模型权限不可控制等问题。为保证船舶产品设计数据的完整性、有效性、一致性和可跟踪性，需要对设计过程进行有效管控，不仅需要保证设计过程的过程控制和权限控制，而且需要正确、及时地传递设计信息。

1 船舶设计管理现状

船舶产品常处于边设计、边更改、边制造的迭代设计过程，导致其设计状态很难实现有效管控。目前业内针对船舶设计更改管理研究较少，国内外针对船舶设计过程进行研究的文献也较为少见，现有可查阅文献大多针对设计成熟度进行研究，通常将设计与管理分开，设计与管理为两个相对独立的过程，未能实现基于设计流程驱动设计管理。另外，现有船舶设计管理可参考研究大多只停留在理论阶段，并没有应用于实际船舶生产设计之中。

三维体验平台融合CATIA端三维设计和ENOVIA端产品设计管理，在飞机和汽车设计制造行业得到广泛的推广和应用[1]，但在船舶行业的应用还处于起步阶段。虽然该平台为实现设计管理提供可能，但尚无有效功能和方法实现船舶设计管理，业内更是鲜有文献针对该平台开展船舶设计更改管理研究。

2 船舶管系通舱件设计管理方法

为实现船舶设计过程的有效管控，以船舶管系通舱件为研究对象，利用三维体验平台成熟度的理念，重点围绕基于设计流程驱动的设计管理、设计管理流程梳理、设计管理流程与设计任务的关联等方面展开相应研究，最终实现通过设计流程驱动管系通舱件的设计管理。

2.1 基于设计流程驱动的设计管理

传统的船舶设计管理方法中，设计过程与管理过程相互独立，管理人员有时无法完全了解和控制设计人员的任务状态。为解决这些问题，研究基于设计流程驱动设计管理的方法，通过在设计流程中管控设计任务对象成熟度的方式[2]，使得设计和管理实现有效融合。

研究发现，将任务定义为独立的对象，可有效实现设计与管理过程的融合。任务对象作为独立的数据类型，可定义必要的属性信息，同时也可关联设计模型、执行人员、审核人员、参考文档等。任务对象间也可定义必要的关联关系，包括从属关系、串并联关系等。基于上述定义的属性和关系，设计任务的执行过程受到严格的管控，管理人员只需通过跟踪任务对象成熟度状态，即可实现设计任务的管理[3]。

根据任务内容和任务场景的不同需创建不同的任务对象类型，管系通舱件设计任务对象类型分为任务指令(CO)、任务执行(CA)和更改请求(CR)，如表1所示。

表1 管系通舱件任务对象类型

设计任务的管理主要与任务对象的成熟度管理相关，通过对设计对象成熟度的管控可清楚了解各项设计任务的设计内容和设计状态[4]。以CA对象为例，当设计任务达到一定阶段时，通过切换CA成熟度状态实现对设计任务的控制，进而实现CA的过程管理。所以，任务对象成熟度划分的科学性将决定管理过程的复杂程度。经研究归纳，管系通舱件设计任务对象、模型成熟度及成熟度之间的关系如图1所示，审核过程自下而上完成，流程关闭过程自上而下完成。

图1 管系通舱件设计任务对象、模型成熟度及成熟度之间的关系

2.2 设计管理流程梳理

为有效实现基于设计流程驱动的设计管理，针对管系通舱件的设计特点，对其设计管理流程进行梳理，主要包括设计任务分配、设计任务交接及设计CR等3方面内容[5]。

管系通舱件设计任务分配主要指专业主办人员将设计任务下发至专业相关设计人员的过程。需要专业主办人员和设计人员两种角色共同参与，通过基于设计流程驱动的设计管理，创建CO及CA对象，完成任务创建、分派、执行、审核过程，最终实现设计任务的闭环管控过程。管系通舱件设计任务分配管理流程如图2所示。

图2 管系通舱件设计任务分配管理流程

在设计任务分配的整个流程中，伴随着任务对象成熟度状态的变化，当所有任务对象状态达到完成时，任务流程达到闭环状态。流程开始时，专业主办人员创建CO对象，并在该对象下创建两个串联的CA对象，一个用于管控设计任务分配，另一个用于后续专业间设计任务交接。基于定义的串联关系，只有当第1个CA对象任务完成后，第2个CA对象才能被执行。专业主办人员首先通过第1个CA对象指派相关设计人员执行设计任务。当专业主办人员将其成熟度切换至“工作中”时，设计人员收到来自专业主办人员的任务分配，查看任务内容并开展设计工作；当设计任务完成时，将该CA对象成熟度提升至“审核中”，交由专业主办人员审核设计成果。专业主办人员收到来自设计人员的审核通知：若设计无误，则审核通过，CA成熟度变为“完成”状态，设计任务分配流程结束；若设计有误，则专业主办人员拒绝审核通过，CA成熟度降至“工作中”，交由设计人员执行设计修正。当设计任务分配流程闭环时，管系通舱件以列表形式自动呈现在任务交接中。设计任务发起专业主办人员在CA对象中指派交接负责人后，切换成熟度状态至“审核中”，发起交接请求，另一专业或区域主办人员接收到交接申请，若审核通过，则交接流程闭环，同时CA对象及其所在的CO对象成熟度达到完成状态。

设计CR主要指设计人员发现设计内容存在问题需要向专业主办人员发起设计CR并执行设计更改的过程，与设计任务分配流程类似，区别在于需要设计人员创建CR对象，发起CR，若请求通过，再完成任务创建、分派、执行等过程，最终实现任务的闭环管控过程。

2.3 设计管理流程与设计任务的关联

基于设计流程驱动的设计任务管理流程需要与设计任务进行关联，以便在流程上跟踪设计任务状态及管控设计任务的修改权限。当设计任务分配给指定设计人员后，CA对象的名称将作为设计任务的唯一标识贯穿整个CA过程，这就需要将该标识作为模型对象属性添加到模型上，建立任务对象与模型对象的关联关系，以便实现模型的权限管理及任务对象对设计内容的跟踪。另外，在设计更改过程中，还需将更改信息批量添加到模型中，以便实现对更改内容的追溯。设计人员在递交任务时通过批处理方式，将设计任务标识及相关属性批量添加至模型上，并实时同步至相关联的CA对象中，使其可同步显示相关设计内容。

为有效实现设计管理，设计任务对象和设计模型需进行严格的权限管控。设计模型通过识别设计任务对象的成熟度状态，对设计模型的编辑权限进行限制，避免出现设计任务内容被随意修改导致设计管理出现偏差甚至失控。在通常情况下，CO权限归创建者所有，其他人员无权进行任何操作；CA对象只有在“工作中”时，编辑权限才转移至相应的设计任务分配人员，在其他状态下，编辑权限归创建者所有；CR对象虽然由设计人员创建，但是当设计人员递交审核后，CR权限转移至审核人员，设计人员再无编辑权限。设计模型的编辑权限与相关联的CA对象成熟度状态相关，当设计模型与CA任务关联后，只有当CA对象成熟度状态处于“工作中”时，设计人员才拥有编辑权限，其他状态下设计模型处于锁定状态。

3 功能实现与应用实践

基于三维体验平台，通过二次开发手段将研究的管系通舱件设计管理方法及流程以操作界面方式实现设计交互，主要分为管理端和设计端两部分功能的实现，同时，管理端和设计端能够实时共享所管理的数据内容。

3.1 管理端交互功能实现

依托三维体验平台ENOVIA端相关功能模块，通过二次开发可实现流程驱动设计的管理方法实现。基于开发的管理交互界面，不仅可实现CO、CA、CR对象的快速创建、对象属性更改及成熟度状态切换等操作，而且可通过任务对象成熟度状态变化限制设计人员操作执行权限，对设计过程中的设计行为进行有效的管理、记录和跟踪。管理端CO、CA创建交互功能界面如图3所示。

图3 管理端CO、CA对象创建

在整个流程过程中，通过WebService接口服务，实现邮件消息实时推送。例如，任务分配的CA对象成熟度状态由“准备中”切换至“工作中”时，被分配的设计人员会收到相应邮件通知，通知内容全部从CA属性中提取，主要包括CA名称、任务描述、任务节点等信息。通过该消息推送方法，有效提高设计的协同效率。

3.2 设计端交互功能实现

设计端交互功能主要在三维体验平台的CATIA管路设计功能模块实现。设计人员收到来自专业主办人员的任务分配之后，开始执行建模任务工作，并通过开发的交互功能界面实现如下功能：

(1) 自动获取被分配的CA任务名称，并作为任务标识批量写入管系通舱件模型之中，建立任务对象与任务内容的关联。

(2) 一键输出管系通舱件清单，并自动与CA对象进行关联，可通过查看CA直接查看管系通舱件清单。

(3) 通过交互界面递交任务后，直接提升CA任务成熟度，同时锁定设计模型，并通知专业主办人员审核管系通舱件设计任务。

4 总 结

以船舶管系通舱件为研究对象，成功研究出可应用于船舶行业的设计管理方法，目前该研究成果已在实船设计中得到应用，有效提高设计质量和设计效率，并取得设计人员的高度认可。该研究不仅实现三维体验平台在船舶制造领域设计管理方面的应用，而且也为船舶设计过程中其他专业的设计及更改管理过程提供借鉴和参考，具有一定的应用和推广价值。