張建國

摘 要：現(xiàn)在我國的造船工業(yè)在世界造船工業(yè)上占有了很重要的地位，為了順應時代發(fā)展的要求，我國的造船企業(yè)正在想著均衡化、快速化的總裝造船模式轉(zhuǎn)型。就目前我國造船企業(yè)的生產(chǎn)情況來看，多訂單的生產(chǎn)方式明顯不符合企業(yè)的發(fā)展實際。船舶建造流程虛擬仿真的運用，在保證企業(yè)造船成本控制的基礎上，提高了造船工程中各項技術的效率問題。本文將從船舶建造流程的虛擬仿真相關技術語言入手，結(jié)合我國造船企業(yè)的實際情況，分析現(xiàn)代造船模式對我國造船企業(yè)的要求。

關鍵詞：船舶；虛擬仿真技術；建造評估；應用

船舶建造流程中使用虛擬仿真技術，能夠很好的解決船舶設計和制造階段工作中的速度、質(zhì)量和成本問題。因為船舶建造流程的虛擬仿真技術能夠幫助船舶的設計和制造人員減少制造過程中的成本花費，以及在設計工程中因為設計問題出現(xiàn)的建造工程修改帶來的額外開銷。船體的結(jié)構(gòu)設計是多個單位協(xié)同工作的結(jié)果，如何確保各個協(xié)調(diào)單位工作的高效化，是目前船舶生產(chǎn)設計者在設計工藝流程中需要關注的問題。

虛擬仿真技術的營運能夠幫助船舶聲場設計者在設計循環(huán)的早期階段就發(fā)現(xiàn)建造流程中可能出現(xiàn)的問題，也就能夠有效的降低整個設計的變更成本。有了虛擬仿真技術的保障，船舶建造的相繼攻擊的開展就能在三維情況下順利進行并且獲得驗證，對著門技術的研究可以為三維工作船間專門的指令，讓設計工藝的各個環(huán)節(jié)不再是獨立的，而是能夠與生產(chǎn)過程緊密聯(lián)系，形成一體。

船舶建造流程的虛擬仿真技術是在計算機中建立虛擬的實體模型，對二維船舶制造進行設計，其中就包括了生產(chǎn)系統(tǒng)的創(chuàng)建，同時還含有生產(chǎn)工藝規(guī)劃和操作順序的驗證。虛擬實體模擬技術還能夠?qū)Υ暗纳a(chǎn)工藝進行規(guī)劃，對模型進行工藝的驗證，甚至可以對整個虛擬建造的時間進行預測，其功能是非常豐富的。

1 船舶建造的虛擬仿真技術研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的造船技術已經(jīng)不能應付目前的市場要求。船舶建造的整個過程需要的時間長，同時因為船舶系統(tǒng)的細節(jié)中的很多元素都不是由單一企業(yè)參與，而是涉及多個供應商生產(chǎn)的問題，所以船舶建造從接到訂單、開始設計、進行制造，甚至是售后服務整個流程，都需用運用科學的方法進行規(guī)劃。對于整個船舶建造的過程，設計和建造的合理性，會很大程度對建造效率和建造質(zhì)量起作用。下圖1為虛擬仿真船舶模型舉例。

目前發(fā)達國家在造船業(yè)上都采用了信息化的技術，這樣的技術為國外造船業(yè)的發(fā)展帶來了機遇，這都是對數(shù)字化技術和虛擬仿真技術深入了解和不斷研究的成果。

美國早在1992年就獲得融資并建立起一個能夠在對實體船舶進行建造之前，通過虛擬仿真技術，在虛擬的環(huán)境中先對船舶進行設計、建造、運行以及評估，也就是我們所說的計算機上的船舶設計和船舶模型建造。這個方法已經(jīng)運用到較為高級的潛艇設計當中，從工程效率來看，是非常高效的。

與此同時，美國還在開發(fā)設計船舶的的虛擬仿真軟件，其主要的不敵是集合多學科技術，實現(xiàn)船舶設計成本減少一半的目標。加上美國高等學府對船舶設計和制造在虛擬環(huán)境中的應用研究的開展，美國船舶工業(yè)的虛擬仿真技術的發(fā)展目前處在一個國際領先地位。另外，船舶建造的虛擬仿真技術中部分分支的發(fā)展，也從船舶虛擬仿真設計、建造保障船舶實體組裝存在生產(chǎn)設計和生產(chǎn)計劃的錯誤率降低。

不僅僅是美國，國外很多船舶工業(yè)大國的虛擬船廠模型研究已經(jīng)發(fā)展進入使用階段。反觀我國的在船舶虛擬仿真技術的研究和開發(fā)的發(fā)展，雖然不及國外發(fā)展那么迅速，但總體來看發(fā)展還是很可觀的。該項技術的研究技術成果還只是在實用階段的初期，現(xiàn)階段還主要集中在結(jié)構(gòu)設計和三維可視化的發(fā)展研究階段。為了強化船舶建造過程的虛擬仿真研究和應用設計研究，我國已有高校自主考法虛擬仿真模型建造的平臺，并且將船舶管系實行交互是裝配，同時在裝配系列和路徑上做出規(guī)劃。

2 船舶建造的虛擬仿真裝配的應用

目前我國通過建立自主式的研究平臺，對船舶建造的虛擬仿真技術進行研究，研究成果還是非常豐碩的。以上海交通導學的研究成果為例，此成果主要是虛擬裝配的規(guī)劃系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的產(chǎn)品的零件和裝備被設計在傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)中，利用CAD的操作系統(tǒng)對零件及裝配模型進行設計，再把設計的成果通過端口的方式接入到虛擬環(huán)境中，在短空中就可以實現(xiàn)對零件以及裝配模型的分析、工藝規(guī)劃、裝配操作演練等工作。圖2為船舶虛擬制造系統(tǒng)與船舶實際制造系統(tǒng)舉例。

這個端口其實就是一個鏈接操作系統(tǒng)的橋梁。其使用性特別強，對多種工作環(huán)境下的設備都能鏈接。其支持的設備包括操作平臺的外圍設備、數(shù)據(jù)鏈接設備、語音設備、外放設備等。這一端口的工作環(huán)境的兼容性也是非常強大的。

該端口造作系統(tǒng)旨在為用戶提供虛擬現(xiàn)實環(huán)境逼真的工作平臺。在這樣的工作平臺下有一個系統(tǒng)導入另外一個系統(tǒng)的裝配模型和裝配環(huán)境模型，可以呈現(xiàn)出仿真度很高的虛擬裝配場景。系統(tǒng)操作之處，船舶建造的各個零部件被放在對應的位置上，用戶根據(jù)這一信息進行造作，這個過程主要涉及到裝備過程的多個環(huán)節(jié)。最后的輸出結(jié)果是應用CAD系統(tǒng)對船舶虛擬仿真模型建造修改的依據(jù)。

圖2 船舶虛擬制造系統(tǒng)與船舶實際制造系統(tǒng)

3 船舶虛擬仿真的評估應用實現(xiàn)現(xiàn)存的問題

虛擬仿真技術進行標準化的技術應用對于船舶建造工業(yè)來說是非常重要的。但目前我國船舶建造企業(yè)在虛擬仿真技術上的標準化受到多方面因素的阻礙，要想解決虛擬仿真技術應用上的問題，就必須對標準化進行深入的研究。與此同時，船舶建造企業(yè)必須對虛擬仿真技術進行全面的應用，相關的軟件開發(fā)商要注重軟件的普及性，國內(nèi)的科研所、高效之間要加強合作，運用各自的研究成果，共同為虛擬仿真技術的發(fā)展獻計獻策。

4 結(jié)語

我國的船舶建造的虛擬仿真技術相比于國外船舶建造的發(fā)達國家存在著很大的差距，不論是虛擬仿真技術的研究開發(fā)，還是在實用推廣上，要追上世界發(fā)展的腳步，我國在這方面要付出的努力還很多。就目前我國的船舶虛擬仿真評估應用實現(xiàn)現(xiàn)存的問題，我國還需要更多的高科技人才的建言獻策和不斷深入研究。

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