1.當(dāng)前船舶設(shè)計(jì)的發(fā)......



1. 當(dāng)前船舶設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢和軟件應(yīng)用中的主要問題
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)可以提高船舶設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，已經(jīng)成為國內(nèi)造船行業(yè)的共識(shí)，國內(nèi)多數(shù)骨干研究所和造船廠已經(jīng)較大范圍應(yīng)

用了國際先進(jìn)水平的3D造船軟件，具有代表性的軟件是Tribon和CADDS5，經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)積累和二次開發(fā)，應(yīng)用水平達(dá)到了一定的高度，獲得

了一定的效益，目前正在擴(kuò)大應(yīng)用范圍；在許多尚未采用3D船舶設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)單位和造船廠，也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到3D軟件的重要性，正在進(jìn)行軟件
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的策劃和考察，以期盡早升級(jí)到3D軟件上，提高設(shè)計(jì)水平和競爭能力。
在國際造船業(yè)激烈競爭的環(huán)境下，我國造船業(yè)提出了用15年左右的時(shí)間成為世界第一造船大國和造船強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)。但目前我國造船行業(yè)在

設(shè)計(jì)能力、建造模式、船舶質(zhì)量、交船周期等方面還有差距，需要逐步提高，盡快趕上世界先進(jìn)水平。
采用先進(jìn)的造船模式無疑是實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的關(guān)鍵。國內(nèi)造船業(yè)多年來推行的“轉(zhuǎn)模”工作，使船舶企業(yè)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和管理者形成了一定要搞轉(zhuǎn)模

的共識(shí)，先進(jìn)的造船模式是提高造船競爭力的必由之路，是科技進(jìn)步的重要課題，也是實(shí)現(xiàn)制度創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的切入點(diǎn)。
作為首要的支撐技術(shù)，采用符合先進(jìn)理念的設(shè)計(jì)軟件、提高設(shè)計(jì)水平則是保證轉(zhuǎn)模工作成功的極為重要的環(huán)節(jié)。三維產(chǎn)品建模使多用戶環(huán)境下

的船舶設(shè)計(jì)與建造更加集成化，這意味著如下特征：
· 設(shè)計(jì)人員在一個(gè)完全交互的三維圖形環(huán)境下工作；
· 結(jié)構(gòu)和舾裝可以平行設(shè)計(jì)；
· 船體外表面、甲板以及艙壁的信息能隨時(shí)供正在使用該產(chǎn)品模型的設(shè)計(jì)人員調(diào)用；
· 在船上某個(gè)分段區(qū)域的設(shè)計(jì)人員，可以了解到其他分段區(qū)域的信息，不管相鄰與否；
· 某個(gè)分段外舾裝的設(shè)計(jì)人員可以使用產(chǎn)品模型中船體結(jié)構(gòu)中最新的信息；
· 最后制造出圖時(shí)，比如平面制圖、管道圖以及透視圖等，可以自動(dòng)參照船體外板、甲板、艙壁、框架形式以及任何船舶構(gòu)件；
· 設(shè)計(jì)人員可以在船廠預(yù)先設(shè)定的工作目錄中選擇鋼板、型鋼以及舾裝件；
· 設(shè)計(jì)人員之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，遠(yuǎn)程用戶之間可同時(shí)參與一條船的設(shè)計(jì)。
三維產(chǎn)品建模讓設(shè)計(jì)者使用這條船的同一個(gè)模型，從早期的初步設(shè)計(jì)一直到建造，有助于整個(gè)設(shè)計(jì)過程中數(shù)據(jù)的前后一致性。產(chǎn)品模型的優(yōu)點(diǎn)

有以下這些：減少設(shè)計(jì)時(shí)間、減少溝通環(huán)節(jié)、增強(qiáng)效率、更早的干涉檢查、更容易修改、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的大量減少、設(shè)計(jì)信息的主要來源以及給予
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產(chǎn)品的可利用性。這種技術(shù)還可以包括專家系統(tǒng)以及人工智能。
在船舶設(shè)計(jì)中，當(dāng)前的主要發(fā)展趨勢為：
· 使設(shè)計(jì)模式滿足現(xiàn)代造船模式的要求，與生產(chǎn)模式保持一致，提高船舶建造的生產(chǎn)
率和質(zhì)量；
· 采用并行工程，縮短設(shè)計(jì)周期，從而加快交船周期；
· 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，節(jié)約材料和工時(shí)，減少設(shè)計(jì)修改，從而提高質(zhì)量、降低成本；
· 建立船舶產(chǎn)品的全3D數(shù)據(jù)庫，為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)管理、物流管理等系統(tǒng)提供完整的數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化造船。
目前國內(nèi)已經(jīng)采用的各種3D船舶設(shè)計(jì)軟件，部分實(shí)現(xiàn)了上述的功能，也能夠部分滿足現(xiàn)在造船模式的要求，但或多或少地存在下列問題：
· 不能覆蓋船舶設(shè)計(jì)建造的所有專業(yè)，或在某些專業(yè)領(lǐng)域功能較弱，需要其它軟件進(jìn)行補(bǔ)充；
· 功能不夠完善或不符合中國造船業(yè)的特點(diǎn)，需要各個(gè)船廠投入大量的人力物力進(jìn)行二次開發(fā)才能在實(shí)際項(xiàng)目中使用，也造成了低水平重復(fù)

；
· 軟件的設(shè)計(jì)理念相對(duì)陳舊，不符合先進(jìn)造船模式，制約了轉(zhuǎn)模工作的開展；
· 軟件的底層架構(gòu)和開發(fā)語言明顯落后，有的軟件只能在UNIX平臺(tái)上運(yùn)行，使得企業(yè)采購和應(yīng)用成本增加，特別是難以獲得滿足二次開發(fā)需

要的人才；
· 軟件內(nèi)部管理多采用文件系統(tǒng)，與其他應(yīng)用軟件（如物流、ERP、PDM等）系統(tǒng)難以交換數(shù)據(jù)，不利于展開以“數(shù)字化造船”為標(biāo)志的企業(yè)

信息化建設(shè)；
2. FORAN軟件的特點(diǎn)
FORAN軟件由西班牙SENER集團(tuán)開發(fā)，該公司以船舶設(shè)計(jì)起家，已有50年的歷史，具有40多年的造船CAD軟件開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。目前在進(jìn)行軟件

開發(fā)和應(yīng)用的同時(shí)，仍然承接船舶設(shè)計(jì)項(xiàng)目。FORAN軟件是世界上應(yīng)用最為廣泛的大型造船專業(yè)軟件之一，全球用戶包括了120家以上的設(shè)計(jì)公

司和造船廠，近年來更以較快的速度在全球推廣。
圖1. FORAN船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1. FORAN是由船舶設(shè)計(jì)師開發(fā)、為船舶設(shè)計(jì)師使用的軟件，符合船舶設(shè)計(jì)師、船廠的工作模式和生產(chǎn)特點(diǎn)；FORAN軟件可以用于各種船型的設(shè)

計(jì)建造，包括常規(guī)客輪、貨船、非對(duì)稱船、雙體船等，各種軍用艦船包括航空母艦、巡洋艦、驅(qū)逐艦、潛艇等，也可用于FPSO、海洋平臺(tái)等。
2. FORAN于2000年重新編寫代碼，基于Windows、C++語言開發(fā)、OpenGL圖形語言、NURBS數(shù)據(jù)表達(dá)、Oracle數(shù)據(jù)庫等，形成了一整套先進(jìn)的軟

件體系和友好的用戶界面；用戶可在FORAN環(huán)境中無障礙地使用中文；其二次開發(fā)環(huán)境非常便于掌握；
3. FORAN覆蓋了造船領(lǐng)域所有的專業(yè)，包括總體設(shè)計(jì)、船體結(jié)構(gòu)、管路及HVAC、舾裝、設(shè)備、電氣、住艙設(shè)計(jì)等；同時(shí)，F(xiàn)ORAN可以滿足初始

設(shè)計(jì)、送審設(shè)計(jì)和詳細(xì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的全部需求。
4. 全3D的船舶產(chǎn)品模型建立在Oracle數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)管理自始至終由Oracle完成，確保了數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一，同時(shí)也為與其他應(yīng)用系統(tǒng)交

換數(shù)據(jù)提供了方便的條件；同時(shí)，F(xiàn)ORAN可以支持分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理，支持并行工程，可以滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)的要求，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人

員可以隨時(shí)了解其他專業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)程、協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)；
5. 全船的3D產(chǎn)品模型保證了設(shè)計(jì)的一致性和數(shù)據(jù)的精確度，同時(shí)可隨時(shí)進(jìn)行干涉檢查，可在極大程度上避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、提高下料精度、減少

切割和焊接的余量。這樣可以大量節(jié)約設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的時(shí)間，節(jié)約原材料，為模塊化生產(chǎn)、分段制造、殼舾涂一體化等提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)；
圖2. FORAN舾裝管路設(shè)計(jì)
6. 在全船的設(shè)計(jì)中應(yīng)用了Topological（拓?fù)浠┘夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了船體結(jié)構(gòu)、舾裝、管路、HVAC、電氣、住艙等各種組件及其相互關(guān)系的相對(duì)位

置定義，在某一足見修改時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)約束條件對(duì)相關(guān)組件自動(dòng)修改，解除了設(shè)計(jì)師修改設(shè)計(jì)時(shí)的顧慮，極大地提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效