依据MBD技术的船舶数据集定义与标注方法

邵明智X李细红2,冯帮顺2,方 伟2
".上海船舶工艺研究所，上海200032； 2.中船黄埔文冲船舶有限公司，广东广州510715)
摘 要：依据基于模型定义(Model BasedDefinition, MBD)技术开展船舶数据集定义与标注方法研
究。介绍MBD技术和MBD数据集，提出船体专业和舾装专业的船舶MBD数据集定义方法及船舶MBD数
二维标注 |
1 管路信息 1 安装工艺 1 物料信息 1 二维标注
快照|
视图|
尺寸I
注释|
j| Spool模 一I阀附件模釦
—1 |
一|视图|
T~^寸 I M a# |
ARM自动批量创建
工艺节点自动创建
PMI数据自动提取、 计算及写入 表面处理工艺 强度试验工艺 安装区域信息 数据管理信息 弯管加工数据 物料数据信息 工序信息
Abstract: According to the Model Based Definition (MBD) technology, the definition and annotation meYhods of ship daYa seYare sYudied. The MBDYechnology and MBD daYa seYare inYroduced, andYhe defini ion method of ship MBD data set for hull specialized line and outfitting specialized line and the annotation method of ship MBDdatasetarepr*p*sed,whichcanpr*videreferencef*rtheshipbuildingenterprisest*impr*vethe level*fshippr*ducti*nanddesignbytheMBDtechn*l*gy.
视图自动创建
图6管系MBD信息表达示例
管系MBD数据集的工艺附注与船体专业MBD 数据集一样，被置于产品结构树中，由一系列指定 的几何集和参数组成，如图7所示。
3船舶MBD数据集标注方法
船舶MBD数据集包括零组件相关信息、零件 坐标信息、装配信息等多方面的非几何制造信息， 通常采用三维工艺标注方法表达。三维工艺标注方 法主要包括标注表达法和属性表达法。
MBD数据集是指产品定义的信息种类和组织 方式，是一个包含产品全生命周期研制信息在内 的、 完整的、 可供产品研制各环节数字化系统直接 解析和使用的信息模型MBD数据集包含三维 模型、设计参考(基准、坐标)、尺寸公差和工艺 等信息3(典型MBD数据集结构如图1所示。
2船舶MBD数据集定义方法
2.1船体专业MBD数据集定义方法 船体专业MBD数据集分为零件级数据集和装
参考文献
潘康华，陆江峰,邵兰英.MBD技术的发展历程与展望 [J*.机械工业标准化与质量,2013(2):1517. 鲁康.强化标准关注体系推进MBD深入应用[J*.航 空制造技术，2010(20)=54-57. 王宏，于勇，印璞，等.基于关联规则的MBD数据集定 义研究与实现北京航空航天大学学报，2015,41 (12#2377-2383
据集标注方法，为造船企业应用MBD技术提高船舶生产设计水平提供参考。
关键词：船舶；MBD；生产设计；数据集定义方法；数据集标注方法
中图分类号：U662. 2
文献标志码：A
Definition and Annotation Methods of Ship Data Set According to MBD Technology
作者简介：邵明智(1987 ),男，工程师，主要从事现代造船模式、船舶智能制造技术研究
邵明智，等：依据MBD技术的船舶数据集定义与标注方法
-81 -
图1典型MBD数据集结构
配级数据集。零件级数据集信息模型完整表达零件 几何形状、名称、类型、尺寸等信息。装配级数据 集信息模型分为装配模型(Assembly Model, AM)和装配表现模型(Assembly Representation Model, ARM)： AM表达装配对象内部零件的位 置和层级关系；ARM存储表达各级组立装配要求 信息的MBD数据对象。船体结构MBD信息表达 总体规划方案如图2所示。
舾装专业涵盖设备、管系、风管、电气、外舾 装、内舾装等各方面，与船体专业类似，舾装专业
MBD数据集也分为零件级数据集和装配级数据集。 以管系为例!管零件级数据集信息模型表达管零件
(Spool)及其内部零件的位置和装配关系。管装配 级数据集信息模型由2个信息模型组成，分别为 AM和ARM： AM表达装配对象内部管、支架、 阀门、附件等的位置和装配关系；ARM存储表达 管的装配、 工艺等安装信息的 MBD 数据对象， 分 为制作ARM和安装ARM。管系MBD信息表达总 体规划方案如图5所示。
—•!零件几何模型 零件实体 零件规格
J 零件材质
一|零件模型一］
一|安措模型J
|
|
装配工艺方法］ 装配工艺流程1 装配技术附注］ 焊接工艺附注］ 精度工艺附注|
二维标注
w
基准等
W
© I腳:曲1
DK1BA.1 (DK1^ ARM_DK1BA.1(ARM_DK1B)
FR104AA1 (FR1O4A) BM95AA.1 (BM95A) We198AA.1(BM9W) FR1O7AA.1 (FR1O7A) BM107AA.1 (BM107A) z BM104AA.1 (BM104A) 0 GR11AA.1(GR11A) 0 TB101AA.1 (TB101A) 0 TB92A 代1(TB92A) 0 SS1AA.1 (SS1A) 0 DK1AA.1 (DK1舛 3 Str_TeeProfilePand.1 A.1 (S1r_TeeProfilePanel.1)
・82・
造船技术 第49卷第3期
BlockOI -BM107A A.1 (BlockOI-BM107A.1)
BlockOI -BM107A_Assembly A.1
xy plane
yz plane
zx plane
Parameters
Relations
PartBody
I
AssemblyAttributes
标注表达法是将产品非几何制造信息通过特定 符号或文本表达在三维几何实体模型的显示区域， 使其具有与几何特征元素一致的操作方法4。标注
表达法在几何要素（如尺寸公差、基准等）上添加 箭头、点或其他符号，用线条引出相应的标注，并 将几何要素以文字或符号进行描述。
属性表达法是将文本字符串类型的独立参数放 至三维模型的属性项中，每一条属性描述由属性标 识名称与属性值组成，在形式上如同“属性项=数 据值”4 （属性表达法以文字描述产品非几何信息, 且描述对象多与产品几何特征无关。
第49 卷第3 期 2021 年06 月
文章编号：1000-3878(2021)03-0080-04
造船技术
ZaochuanJishu
Vol.49No.3 Jun. 2021
DOI： 10. 12225/j. issn. 1000-387& 2021. 03. 20210316
依据MBD技术的船舶数据集定义与标注方法
以船体结构组立为例，组立MBD数据集通过 AM (即组立模型)和ARM共同表达。在MBD 数据集中，ARM主要包括工艺附注信息和三维标 注信息，如图3所示。
图2船体结构MBD信息表达总体规划方案
|完整的组立信意= |组立模町 I组立模型I
—•!零件模型|
+ | ARM
| ARM
一I制造特征信息模型I
在实施船舶MBD数据集标注时，已标注的数 据集信息可进行移动、修改、删除及显示或隐藏等 操作，以方便用户操作和查看。依据MBD数据集 形成的船舶生产设计三维标注如图8所示。
邵明智"等#依据MBD技术的船舶数据集定义与标注方法
・83・
'名称'二无缝钢管 '标准号、=GB/T 8163-1999 '通径、=DN125 '制作长度'=850mm '外径140mm '下料长度'=895mm 材质=20# '名称'诜缝钢管 标准号、=GB/T 8163-1999 '通径、=DN125 '外径140mm '下料长度上53 0mm '壁厚=6mm '材质=20#
'材质、=Q235・A '标准号二 GB/T 2506-2005
图7管系MBD数据集的工艺附注
2’
4结语
随着先进制造技术和数字化、智能化装备在船 舶行业的应用，造船生产对船舶全三维数字化设计
的需求增强,MBD技术优势成为满足船舶设计深 化需求、推动设计升级的重要技术撑之一。所提
出的船舶MBD数据集定义与标注方法，可为船舶 行业向“三维模型为主、二维图纸为辅”的全三维 设计模型转型升级提供参考，为后续造船企业开展 现场三维可视化作业指导和单一数据源构建提供技 术支持。
SHAO Mingzht, LIXihong2 FENG Bangshun2, FANG Wei2
(1.ShanghaiShipbuildingTechnologyResearchInstitute,Shanghai200032,China ； 2. CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited, Guangzhou 510715, Guangdong, China)
Key words: ship； MBD； production design； definition method of data set； annotation method of data set
0引言
随着船舶行业数字化、智能化转型升级不断深 化，大量自动化、数字化船舶建造装备和生产线投 入生产，面向制造的一体化数字设计提出更高要 求。基于模型定义(Model Based Definition,MBD) 技术有利于实现设计与制造的深度协同，可进一步 提高船舶建造效率和质量。
Annotation Set
Captures
Views
Dfme nsfons
Welds
Notes
图4船体结构MBD数据集的工艺附注
|全，船| ~<_管系・ 一 管系
—H 区，域
图5管系MBD信息表达总体规划方案
管系MBD数据集通过AM （即管路模型）和 ARM （制作ARM和安装ARM）共同表达。在 MBD数据集中，ARM主要包括工艺附注信息和三 维标注信息，如图6所示。
件痺 AssemblyTypz'ra
B
ProcessNotes
件流水线 WorkZonxT^ 件对划坡偏差 ProcessRequfrements=+^
打G a
WeldfnqNote
自动焊 WeldingM ethod=CO2
两鋳各预留 WeldfngRequfrement=
300r
External References
周秋忠，查浩宇.基于三维标注技术的数字化产品定义 方法 J 机械设计,2011,28(1)=33-36.
图3 船体结构组立 MBD 信息表达示例
井空箱度工£附淫 Eb麻 Annotation Setl
fra
林
MBD数据集的工艺附注被置于产品结构树中 , 由一系列指定的几何集和参数组成，如图4所示。 工艺附注集可通过人工或计算机定制方式生成!以
多值属性方式定义，具有可扩展性，可根据用户需 求定制。不同装配工艺的ARM数据集根据不同的 业务需求而各不相同。 2.2舾装专业MBD数据集定义方法
1 MBD技术和MBD数据集
1.1 MBD技术 MBD技术用一个集成三维实体模型完整表达
产品定义信息，实现面向制造的设计，即以注释或 属性的表达方式将产品在全生命周期过程中需要的
几何信息和非几何信息附加至三维模型中 ,使三维 模型成为生产制造过程中的唯一依据口*。MBD技 术可保证信息在设计与制造之间的准确真实交换。 1.2 MBD数据集
I完整的管路信貳|= I管路模朝 + ［管路聲型］
―彳ARM-安装1-------------------~*| Spool模餌
—J ARM-制祚］----- *
一|管材| 零件实体|
Lq零件参数| I 一 附件| -4 - I
ARM |
表面处理工艺］ 安装技术要求| 强度试验工艺1 焊接工艺附注| 弯管加工数据| 校管数据信息| 物料数据信息|