聞歆

隨著艦船武器裝備的復(fù)雜程度不斷提高，數(shù)字化造船技術(shù)成為降低研制風(fēng)險和成本，縮短研制周期的關(guān)鍵要素和有效手段，因此美歐傳統(tǒng)海軍強(qiáng)國均把數(shù)字化造船技術(shù)的研究放在戰(zhàn)略發(fā)展的高度來組織實施，推動了艦船數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，并且取得了顯著成效。以美國海軍裝備研制為例：

1.三維設(shè)計技術(shù)已成為艦船武器裝備研制的基本手段，三維可視化技術(shù)廣泛應(yīng)用于各型艦船設(shè)計建造的各個環(huán)節(jié)，如美國“福特”級航母的首艦“福特”號（CVN78）成為第一艘完整的在三維設(shè)計系統(tǒng)中完成設(shè)計的航空母艦。

2.隨著美國海軍的“基于仿真的艦船設(shè)計”、“基于仿真的采辦”等項目的推進(jìn)，虛擬仿真技術(shù)已成為降低艦船武器裝備研制風(fēng)險和成本的重要手段，并廣泛應(yīng)用于新型艦船武器裝備的研制，如美國“圣安東尼奧”LPD17兩棲船塢運輸艦是第一個在虛擬仿真環(huán)境下設(shè)計的艦船，在生產(chǎn)前設(shè)計工作已完成了80%以上，而采用傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的艦船在生產(chǎn)開始時設(shè)計工作最多只能完成20%～30%；在CVN78新型航母研制中大量采用計算機(jī)輔助虛擬環(huán)境工具（CAVE）對設(shè)計方案的合理性進(jìn)行校驗，極大提高了設(shè)計的效率。

3.在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方面，艦船產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平，貫穿于艦船設(shè)計、建造和全壽期支持的整個過程。美、歐等海軍強(qiáng)國通過“一體化產(chǎn)品數(shù)據(jù)環(huán)境（IPDE）”的建設(shè)，從根本上解決了艦船數(shù)字化制造各應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互問題，實現(xiàn)了艦船產(chǎn)品在設(shè)計、測試和建造等環(huán)節(jié)上的高度集成，并在美國最新研制的CVN78航母、DDG1000驅(qū)逐艦、LCS瀕海戰(zhàn)斗艦以及英國的TYPE45型驅(qū)逐艦和CVF航母上得到廣泛應(yīng)用。此外，美國最新研制的LCS瀕海戰(zhàn)斗艦和DDG1000驅(qū)逐艦，都采用了智能產(chǎn)品模型（SPM）系統(tǒng)，通過對所有有關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，提供關(guān)于艦船系統(tǒng)行為和交叉功能相互關(guān)系的模型，從而實現(xiàn)艦船模型的動態(tài)調(diào)整，支持艦船產(chǎn)品的異地協(xié)同設(shè)計。

4.美國2007年在NSRP ASE項目中，進(jìn)行了一項旨在提升美國海軍艦船設(shè)計建造過程中信息可交換能力的項目——集成造船環(huán)境（ISE，Integrated shipbuilding environment）。ISE通過實現(xiàn)海軍與艦船承包商之間的實時數(shù)字互聯(lián)，提升設(shè)計建造過程中相關(guān)CAD數(shù)據(jù)和CAE數(shù)據(jù)等信息的管理和交換能力，來提高艦船設(shè)計建造的協(xié)同工作能力，從而降低艦船的設(shè)計建造成本和周期。

5.在數(shù)字化制造方面，美、歐、日、韓等國的艦船數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)計系統(tǒng)已延伸到加工設(shè)備層，由數(shù)控切割、數(shù)控彎板及管加工設(shè)備構(gòu)成的自動化生產(chǎn)線，極大地提高了船廠艦船建造的效率和快速反應(yīng)能力。

6.在艦船產(chǎn)品協(xié)同研制方面，國外軍事發(fā)達(dá)國家武器裝備研制中廣泛采用以信息技術(shù)應(yīng)用為核心，廣泛采用并行工程、虛擬制造、敏捷制造、供應(yīng)鏈管理等先進(jìn)制造技術(shù)，運用系統(tǒng)工程的理論與方法，不斷地進(jìn)行建造模式的轉(zhuǎn)換和體系重構(gòu)，持續(xù)地提高艦船的協(xié)同研制能力和適應(yīng)性。

美國海軍首先通過兩棲船塢運輸艦LPD17項目建立了基于集成產(chǎn)品團(tuán)隊（IPT，Integrated Product Team）合作的集成產(chǎn)品和過程研發(fā)概念，形成了協(xié)同研制的基礎(chǔ)；通過弗吉尼亞核潛艇研制不斷完善協(xié)同研制體系；隨著數(shù)字化平臺集成優(yōu)化和在全行業(yè)內(nèi)聯(lián)合開發(fā)成本的提高，通用動力電船公司以及諾斯羅普格魯曼等軍工巨頭開始對協(xié)同研制體系進(jìn)行進(jìn)一步深化改進(jìn)，這一階段以CAD/CAE/CAM數(shù)字化集成為主的工具間協(xié)同以及以艦船全供應(yīng)鏈協(xié)同為主的管理協(xié)同為發(fā)展重點，核心代表是以產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP研究為核心的集成造船環(huán)境項目。

可見，美國海軍協(xié)同研制體系及其數(shù)字化平臺的發(fā)展經(jīng)歷了從無到有、從零散到完整、從分散到集成的階段，其三大核心要素分別包括系統(tǒng)工程管理模式，即集成產(chǎn)品與過程開發(fā)方法（IPPD）]；研發(fā)團(tuán)隊組織模式，即矩陣形式的集成產(chǎn)品小組（IPT）；數(shù)字化支撐基礎(chǔ)平臺集成產(chǎn)品數(shù)據(jù)環(huán)境（IPDE）。美國艦船工業(yè)在協(xié)同研制體系及其數(shù)字化平臺建設(shè)上的發(fā)展路線是我國大型水面艦船協(xié)同研制平臺建設(shè)的重要借鑒，在協(xié)同平臺建設(shè)中的開發(fā)經(jīng)驗以及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范文檔為我國大型水面艦船協(xié)同研制平臺項目的實施提供了重要的技術(shù)參考。