摘要：文章以降低工程设计过程中的人力支出为出发点，探讨一种工程设计尤其是装备设计的数据管理方法，在最大程度上实现工程的快速设计，提高工程设计复用使用效率。基于此，文章设计出一种基于项目的装备设计数据管理系统，对该系统的构思及架构进行了分析。
关键词：工程项目；装备设计；数据管理系统；工程设计；人力支出；快速设计
1概述
计算机CAD绘图取代人工手绘已经有很长的一段历史了，这是工程设计史上的里程碑。随着CAD参数化、ERP管理系统等各种概念的提出，在现代工程设计中，计算机的应用不仅仅是完成CAD绘图工作，进行简单的文件归档、管理，而是应该加入数据存储分析、汇总统计、共享、并行工作、人工智能等功能，这样能够更大程度上解放劳动力，提高生产效率。更为关键的是通过将企业的技术经验进行数据化存储，这些技术经验能够有效地传承并能够快速应用于工程实际，确保企业利益，可以说计算机技术的应用已远远超出原有CAD的概念。目前许多公司都拥有了自己的设计管理系统，其主要是用于设计文件（如CAD图纸、计算书等）归档存储，所有的工程信息存放在文件中，如Word文档，而不是以数据的形式存放在系统中，这就造成无法通过搜索获得工程项目信息，只能是有目标的下载具体文档文件，通过打开文档才能看到具体信息。同样的某个具体设备的信息也是存放在CAD文件中，必须通过打开文档才能获知设备参数等信息。这些都阻止了信息的快速获取，也是此类管理系统最大的弊端。要想让工程设计能够快速反应、迅速形成施工文档，复用以往类似工程设计是一个捷径。复用可以节省设计人员、审核人员的人力支出，与参数化设计系统共同构成了快速设计的两大要素，因此复用管理也是企业工程设计数据管理所必备的重要内容。当前的大部分数据管理系统不能有效地实现工程设计的复用功能，人为操作量大，系统体系不够完善，比如在企业承接一个新的工程后，该工程是否能够复用以往工程需要有熟知本企业工程情况的专家才能够确定。在不能整体复用的情况下，能否局部复用也是需要较资深的设计人员才能够确定，并且在确认后如何组织复用，如何有效分工也是一项繁琐的工作，一般都是逐个下载零部件资料再进行分发。过程中如果发现有些许不一样，甚至会出现复用不如新建的现象，造成设计人员、审核人员额外人力支出，并增加系统数据冗余。本文以降低工程设计过程中的人力支出为出发点，探讨一种工程设计数据管理的方法，能够在最大程度上实现工程设计快速复用。本文将计算机网络技术、数据库技术、CAD技术有机结合起来设计出一种基于项目的数据管理系统，该系统主要面向冶金工程装备设计。
2系统构思
2.1“自上而下”模式
冶金工程是一项非常复杂、多样化的工程，每一个工程都有其不同的特点，对所有设备、零部件进行系列化工作需要投入很多的人力，并且不能够完全预期未来实际工程特点。目前很多企业采用“自下而上”的模式，投入大量人力去构建底层零部件，以满足未来可能工程设计，缩短工程设计周期，但由于前面所述冶金工程的特殊性，这种模式并不适合冶金工程设计应用。本文中设计的数据管理系统采用的是“自上而下”模式，即将数据以工程项目为单元进行存储，并通过不断积累，最终实现冶金工程的快速设计。工程数据存储采用树形层次关系结构，并将工程设计中的所有信息以数据的型式存入到数据中心，其中文档（如CAD/CAE文件）以地址链接形式存放，这样便于企业原有管理系统的维护，每个层级的信息都有独立的标签。
2.2基于工程项目的数据存放模式
系统的数据存储以项目为单元进行存放，项目采用完整的组织结构，并可以包含空项。以连铸机工程作为例子，连铸机工程下级存放了公司已建各种连铸机工程，如图1所示：在具体的一个连铸机工程项目中又划分了若干区域，如平台上设备、主机去设备、后区设备等，每个区域下包含了该区域所有可能存在的设备，如图2所示：每一个设备下面又包含了所有的零部件，如扇形段设备，如图3所示：在完成以上的数据架构后，系统中需要设计每一级对应的数据输入窗口界面，能够录入每一级类目的特征、关系信息。如在第一级工程信息中，需包含工程建设时间、连铸机机型等见表1：又如在每一个零件中应包含该零件所有的特征信息，这些特征信息能够体现其唯一的特性，如扇形段设备中的分节辊零件，它应包含的信息见表2：此外，设备层次的零部件中不仅仅包含特征信息，还应根据上下级关系录入关系数据、文件关联、使用反馈等信息，见表3。此类数据信息，在经过计算机汇总统计后，能够快速地为后期的BOM表自动生成、图纸目录自动生成、制造采购等提供支撑。
2.3数据管理系统构成
本文中的数据管理系统包括数据中心、检索模块、生成模块、校验模块、归档模块和管理模块。其中数据中心是系统的核心，是其他模块的根本。检索模块是关键，检索功能的成功代表着系统功能的成功。生成模块、校验模块、归档模块是具体操作，最少的人为参与是其设计的目标。管理模式用于权限用户的管理，系统数据的管理，如用户权限范围、设备属性的增减等。图4表达了各个模块之间的关系：2.3.1数据中心。数据中心是系统的核心，以数据库作为实际存在，其包含了工程所有的类目的信息如CAD/CAE文件、工程信息数据、用户数据等。还应包括内部的信息数据，如零部件间的上下级关系，零部件重量、数量等，如图5所示，具体实例见2.2节。2.3.2检索模块。检索的目的是让无知者获取已有的信息，能够快速得到工程所需资料，快速响应工程设计、工程报价。本文中的系统的检索功能能够实现针对性检索，即通过选择属性标签，如铸坯厚度、设备型式等，输入对应的参数，得到对应的已有工程或设备。企业承接到的连铸机新项目中铸坯厚度为200mm，结晶器的振动要求液压驱动，扇形段要求采用三铰点型式。项目设计负责人通过选择以上对应的属性标签，输入对应的参数，如果本企业有承接过类似的工程，系统将反馈这些工程的结果。设计负责人通过查看这些结果的其他数据信息，确定是否复用结果中的工程或者是采用整体复用或者局部复用。成功的检索功能能够使企业的技术经验积累得到良好的展现，为企业的长远发展奠定基础。2.3.3生成模块。管理系统是服务于人，减少人的工作量，并设置规则，减少人为的错误。因此，生产模块的设计需要考虑到智能、全面。根据企业的工作流程，应用计算机技术实现自动化作业，提高生产效率，降低错误发生率。设计负责人在承接到新的设计任务后需要在系统中生成一个新的项目，并根据检索结果，选择项目下设备是为新设计、复用还是部分复用。确定新项目构成方案后，进行任务分配，并指引设计人员获取设计资料，设计人员在此基础上进行设计或修改，并录入相关数据信息。2.3.4校验模块。校验功能服务于生产模块和归档模块。在工程设计过程中，按照企业规则实现对过程进行校验，降低返工频率。2.3.5归档模块。企业的每一个新项目的完成又是一次技术经验积累，是对系统数据的完善。新项目的工程设计在校验合格后，进入归档工作。归档中上传的文档需在数据中心中进行二进制码比对，如果数据中心中已含有该文档，文档不上传，系统将指定已存在文档链接到对应类目中。如此操作可以有效地避免数据冗余，增强系统的可持久性。2.3.6管理模块。企业的技术经验积累是企业的核心价值，其重要性不言而喻，因此系统的各级别用户权限范围需要进行设定，该设定功能在管理模块下实现。系统数据的管理也是一项重要内容，如及时备份能够避免因突发事件造成数据的丢失。此外，随着技术的不断进步，装备的功能、结构型式将不断变化，其属性标签将不断变化，管理模块还将实现设备属性标签的管理。
3结语
相比于当前的管理系统，本文中的数据管理系统要求设计人员输入较多的数据信息，在系统数据不完善情况下，需要花费较多的人力。然后随着工程项目逐渐增多，系统数据逐渐完善，数据录入的工作将会简化成为数据选择或数据局部修改。前期的数据录入为后续的工作提供了数据支撑，通过计算机技术，可以实现BOM表自动生成、套图目录自动生成、采购清单自动汇总、制造信息自动生成，甚至将系统应用于项目前期，自动生成技术附件等。本文中的管理系统不是否定以往系统，它可以借用原系统信息，尤其是CAD信息。它是针对有冶金工程的特点，对冶金装备设计进行管理，有效地利用原有系统的数据地址，不与其他系统冲突。
参考文献
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作者：俞叶平 单位：普锐特冶金技术（中国）有限公司
相关专题：工程图学学报 青岛理工大学研究生处