船舶电气智能设计数字化信息模型探析

摘  要  随着电气智能化设计的广泛应用，船舶电气化设计开始朝智能化、数字化方向发展。由于船舶电气化设计属于知识密集型的复杂工程，在方案设计时，对于设计方案的确定、分析模型以及各个环节的评价优选都有很高的要求，数字化信息模型的构建和建立在船舶电气智能设计中发挥着重要的作用，结合船舶电气信息的特点和需要，分析船舶电气智能设计模型下各种电气信息的构成因素，探索船舶电气设计流程，任务等相关信息，最终构成符合设计需求的数字化信息模型，对于船舶电气设计系统的设计和开发具有重要的参考价值。

关键词  船舶电气化;智能设计;数字化;信息模型

中图分类号：U665      文献标识码：A      文章编号：1671-7597（2014）21-0053-01

船舶电气设计是高学科交叉性的复杂设计过程，无论从设计方案的确定，还是分析模型的建立，都离不开高度集中的数字化模型的支持，只有在数字化模型下，才能创造性的设计出符合设计需要，满足设计精度高、周期较短、各种资源得到优化利用的现代船舶电气智能系统。对于船舶的电气设计具有重要的决定性作用，也为船舶的设计发展提供重要的基础性支撑。

1  船舶电气化智能设计系统设计

船舶电气智能设计系统是建立数字化模型的基础，在探讨建立船舶电气智能系统时，了解电气智能系统的需求分析和框架结构以及关键技术实现——数字化信息系统模型的建立。

1）系统设计功能需求分析。

船舶电气智能设计系统需要解决船舶设计质量、精度、周期以及资源的合理利用，在这些方面需要大量的数据支撑，并对大量的变量数据进行合理估算，最终形成规律性自动化完成。在设计方案结算首先需要找到合适的母型船，并修正成为目标船;找出相应的图纸改变成目标图纸，形成出厂资料的电气系统图纸;其次，在设计和生产阶段，根据方案设计最终确定的船舶电气性能主要约束数据，对于每个系统的运行界面给出科学的设计方法，设计流程以及检验标准，形成经济性、安全性的参考数据，达成《船舶电气说明书》、《电气设备汇总表》。形成较为规律的参数绘图;最后，对于实现数据的统一和关联性上形成较为完整的规范性数据，这个过程即是数字化信息系统需要操作的，实现数据的交互。

2）系统设计框架结构分析。

船舶电气的结构设计框架由于受到船舶的独特性，在电气系统的规律上存在较大的差别，本文主要探讨的是较为基本的船舶电气智能化设计系统，考虑到开发和设计的成本，系统主要包含以下几个方面：操作界面、主程序、参数绘图以及数据库和资料库。这些环节之间只相互联系的统一整体，所以这需要利用数字化信息系统进行信息的交互和连接，最终形成系统的高效运作，不同的框架模块之间的联系是非常紧密的，信息最终在信息化系统中实现相互的连接。控制船舶电气智能系统的正常运转，在系统的建设中，无不体现了数字化信息系统在期间发挥的重要作用。

3）数字化信息系统模型对智能设计的重要意义。

从船舶电气智能系统的设计环节中，不难发现数字化信息系统模型在期间发挥的重要作用，其重要意义主要表现在以下几个方面：首先，信息的交互和连接，智能设计系统其核心是信息能够无障碍的传输、处理和加工，实现自动化、智能化操作，数字信息系统实现了信息之间的相互交互，满足信息交互的需求，所以说数字化信息系统模型对于整个智能设计的重要意义;其次，保证整个系统的正常运行，在船舶电气智能设计系统中，强调整个系统的高速、智能、自动化操作，缺少数字化信息模型的串联和沟通，很容易导致信息的闭塞和信息的遗漏，也会增加整个系统的运行负担，不能及时的发现系统问题，导致系统的智能化操作受到严重的限制。

2  数字化信息模型的设计

上文中简要叙述了数字化信息模型在船舶电气智能设计系统中的重要作用，在船舶电气智能设计系统中，如何才能建立数字化信息模型，满足船舶电气智能化设计的需要，是整个智能设计系统设计的重要内容。

1）信息构成。

在协同设计和资料管理中，电气信息主要包括设计流程信息、设计任务信息、电气功能模块信息以及其他专业设计信息，在设计流程中，为了执行相关任务，满足设计传递的需求，保证信息的第一时间执行，最终缩小设计周期，保证设计质量，主要需要了解和明白设计的流程和要素，其电气智能设计主要包括以下设计流程：任务、约束、条件、资源、结果以及关联。在设计活动中，为了实现不同角色的相互协同，及时的进行产品模型分析和评价，设计活动又包括了以下内容：启动的条件、结束标准、设计结果以及角色。在过程中，理清相关限制性因素，是提高整个系统设计的运行效果的关键。设备信息在数字化信息系统中具有重要的作用，其包含了电气参数、总体参数、轮机参数、通用参数等。

在了解整个系统的设计信息构成之后，对各种复杂的信息进行有效集成，最终保证这些信息能够在数字化信息模型在完成操作。

2）信息集成。

主要采取的方式是分层、分块的信息集成方式，首先，将船舶电气信息分为主管流程和数据管理流信息、表达船舶电气产品信息、设备信息三大模块，对于信息进行有效的信息集成，并最终形成总体集成。

管理信息集成，根据流程、任务和数据控制建立管理信息模型，满足任务结束之后能够实现控制程序发送相关任务，判断是否满足条件，满足即可启动该任务并形成协同工作。为了减少模型的可重用性以及减少模型的规模，对于任意任务的控制流程和业务流程进行规范和约束。

产品信息集成，由于各个阶段的设计模型不相同，所以在产品信息模型是按照设计习惯分为初步设计模型、详细设计模型、生产设计模型、运营维护模型以及退役拆解模型，不同的设计模型的任务编码不尽相同，并且在不同的船舶电气智能设计中实际情况也不尽相同，在设计时需要实事求是，对产品信息按照分类，进行逐个讨论。

设备信息集成，结合船舶的不同设备分类以及设备的布局，尺寸以及出厂通用属性等等，表达的模型和产品信息集成类似，要确定型号规格和信息数值，实现三个集成模块的数据之间的集成。

3）船舶电气化信息数据库的构建。

按照公式建立的数据在操作过程中，会出现大量不需要的信息，在建立数据库是要在公式的基础之上对于数据库的优化方法和软件进行优化，做出相应的调整，对于技术性数据进行一定的改进，并且形成较为规范的《施工工艺文本》和《电气说明书》，提高整个船舶电气智能设计的规范性，减少设计成本，提高数字化信息模型建立的效用。

参考文献

[1]蒋如宏.船舶电气智能设计系统开发研究[J].船舶工程，2009（6）.

[2]续爱民.对研发与创新具有自主知识产权的造船软件的思考[J].上海造船，2009（2）.

作者简介

张阳（1983-），工程师，研究方向：海工电气设计。