虚拟造船技术应用探讨

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1、虚拟造船技术应用探讨1,21,21,2谢子明徐东朱苏（1上海船舶工艺研究所2数字化造船国家工程实验室上海200032）摘要虚拟造船技术是现代造船的关键技术，已成为全球造船企业提高核心竞争能力的重要措施之一。本文根据国外虚拟造船技术的发展趋势、国内研究与应用现状，提出了虚拟造船技术的体系框架，着重阐述了虚拟造船的应用技术：船舶虚拟设计评估与优化技术、船舶建造工艺仿真优化技术、船厂物流仿真与能力评估技术以及作业、运行保障仿真技术，为我国虚拟造船技术的应用提出发展方向。此外，本文对国内已有成果与深化应用进行了

2、探讨。关键词：虚拟造船体系虚拟设计评估建造工艺仿真能力评估运行保障仿真1引言船舶建造虚拟仿真技术作为一种新型技术，旨在利用数字模型替代物理原型，对船舶的设计、制造及生产系统等进行仿真，以提高设计水平、建造质量，缩短产品研制周期。船舶建造虚拟仿真以船舶建造模式为基础，以三维建模、计算机图形学、虚拟仿真技术等理论和方法为手段，以典型的船舶为载体，立足于船舶建造的质量、成本和周期，面向船舶的研制、建造、维护和人员培训等，形成一个理论方法和应用相结合的技术体系。船舶建造虚拟仿真技术是基于计算机和信息技术的一种新

3、的先进造船技术，是船舶数字化建造的具体体现，对船舶产业的科技发展具有重要意义：（1）满足国家发展战略需求国防科工委等国家部委相继分布了《船舶行业中长期发展规划》和《船舶行业发展“十一五”规划纲要》，指明了船舶行业的发展方向－“突破虚拟造船等关键技术，构建设计建造管理一体化信息平台，实现船舶设计建造全过程无缝集成，着力自主创新，增强产业创新能力出发”。为了推动我国船舶的科技发展，提升国家竞争力，迫切需要研究和形成基于数字化集成仿真的快速响应现代制造模式，掌握核心技术，在船舶行业内推广应用，从而推动我国船舶

4、科技更快更平稳更扎实的发展。（2）促进工业化和信息化融合全面运用虚拟仿真技术改造传统产业，提升传统产业竞争力。着力推进船舶的开发、设计、制造与创新的虚拟仿真技术融合，深化虚拟仿真技术在船舶设计、制造与适用过程中的渗透融合。推广船舶数字化制造集成仿真等先进制造技术，推进船舶的科技发展。以仿真技术提高造船企业的生产能力和物流效率，推进企业管理信息化，提高企业的业务管理能力。（3）加快船舶工业快速发展，提升自主创新能力基于虚拟仿真的方法促进了船舶设计、制造、使用等过程的变革，对缩短船舶的研制周期和降低成本费用

5、效果显著。在船舶建造全过程中应用数字化仿真技术，将提供在“计算机中建造船舶”的能力，使用船舶的设计模型、建造资源模型，生产出数字化的船舶。在船舶的设计阶段，实时地模拟出船舶未来建造的全过程，并及时发现船舶设计中的问题，预测船舶性能、建造成本、可制造性，从而更快地组织生产，使船厂和车间的资源得到更合理的配置，以达到缩短船舶的研制周期、降低成本、优化船舶的性能和提高建造效率的目的。2数字化造船国外现状造船发达国家纷纷利用信息技术给造船业带来的各种机遇，积极开展船舶虚拟设计和建4造仿真技术的研究。韩国和日本的

6、造船业，虚拟设计与制造仿真技术研究开展得比较早，并取得较好的研究成果。对于首制高附加值船舶和船舶的设计和建造，在实际建造之前都要利用虚拟仿真技术对设计结果、建造工艺和建造流程进行预先仿真，能够及时发现并纠正设计中存在的问题。由于虚拟现实技术可将仍处于概念阶段的设计方案以逼近于现实的形式呈现出来，从而可以及早发现并纠正设计问题。2002年4月，韩国三星重工正式启动“数字化造船系统”的发展计划,在2004年建成一套数字化造船系统，可在虚拟环境下模拟从开工到下水的整个造船过程，在船舶建造前对人力负荷、建造方法

7、、物流及自动化应用等建造过程进行模拟和优化，从而大幅度提高生产效率。2004年，德国迈尔船厂开始实施船舶虚拟制造计划。该项计划将采用IBM公司开发的最新的产品全寿命期管理系统，使船厂能够在三维虚拟环境下完成船舶的开发和设计工作，并使供应链处于最佳运行状态。根据在船厂进行的试验，采用产品全寿命期仿真系统后，船舶设计时间将缩短30%，建造时间下降20%，产品目录可减少50%，船厂的生产效率将大幅度提高，市场竞争力明显增强。已于2006年末该系统将在迈尔船厂全面投入使用，IBM公司已经与迈尔船厂签订了合同。美

8、国自90年代开始，由国防部和军方共同制订和实施的一系列以虚拟制造技术为主导的先进制造技术计划列入船舶关键技术计划和船舶科学技术发展战略中。美国1999年启动了NSRPASE计划旨在推进美海军舰船的设计建造尽快实现全面的数字化，美国主要军船厂诺斯罗普•格鲁门的英格尔斯船厂、纽波特•纽斯船厂、阿冯达尔船厂，通用动力的电船公司、国家钢铁造船公司、巴斯钢铁公司等都参加了该计划。3虚拟造船应用体系虚拟造船技术的应用体系从支撑技术、应用技术两个层面较全