探究HLA技術(shù)在艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)具有周期長(zhǎng)、涉及知識(shí)領(lǐng)域復(fù)雜、參與人員眾多、工作量大等特點(diǎn)，傳統(tǒng)動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)方法未能很好地協(xié)調(diào)各參與方之間的聯(lián)系，針對(duì)上述問題，基于HLA技術(shù)構(gòu)建動(dòng)力裝置協(xié)同設(shè)計(jì)聯(lián)邦，并依據(jù)各參與方的職能范圍，實(shí)現(xiàn)聯(lián)邦的總體設(shè)計(jì)及聯(lián)邦成員的設(shè)計(jì)。協(xié)同設(shè)計(jì)聯(lián)邦的建立能夠有效地解決艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)過程中由于各方人員交流不及時(shí)而造成的返工、延長(zhǎng)設(shè)計(jì)建造周期等問題，對(duì)高效高質(zhì)量的完成艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)過程具有重要意義。

關(guān)鍵詞：HLA；艦艇；動(dòng)力裝置；協(xié)同設(shè)計(jì)

引言

一艘現(xiàn)代化的艦船平臺(tái)系統(tǒng)包括船體系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)兩大部分。動(dòng)力系統(tǒng)是提供機(jī)械能、電能、熱能、液體和氣體壓力能的全部裝置， 除保證艦船推進(jìn)外，還必須滿足整個(gè)艦船能量消耗的需要。對(duì)于任何艦船而言，穩(wěn)定、高效的動(dòng)力系統(tǒng)的是艦船正常航行、作業(yè)、停泊以及船員日常工作、生活的重要保證。

動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的內(nèi)容復(fù)雜且廣泛，主要有[1]：確定應(yīng)當(dāng)配置的裝置和系統(tǒng)，各自應(yīng)具備的性能、數(shù)量和主要的結(jié)構(gòu)型式；它們最佳的配置與安裝方案；完成這些設(shè)備與系統(tǒng)的全部安裝施工圖紙；還應(yīng)同時(shí)提供作出上述各種決定的論證書、計(jì)算書；正確使用這些裝置和系統(tǒng)的使用方案；所有設(shè)備的明細(xì)表等。

傳統(tǒng)的動(dòng)力裝置串行設(shè)計(jì)過程工作效率低、返工率高，因此，將HLA技術(shù)引人到動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)過程中，為各參與成員提供協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，不僅可以提高設(shè)計(jì)效率，還可以使設(shè)計(jì)結(jié)果盡可能完善。

1.動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)過程特點(diǎn)及傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法不足分析

1.1艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)生大量的圖紙和報(bào)告，各類人員需要不斷地進(jìn)行信息交流[2]。艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)涉及如造船廠、軍方、原材料供應(yīng)商、船用設(shè)備生產(chǎn)廠家、操作及保障人員等多個(gè)單位或部門，他們都將對(duì)艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，如動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常發(fā)生來自軍方、船用設(shè)備生產(chǎn)廠家等方面的變動(dòng)，必須及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。受地域和信息傳輸方式等因素的限制，一個(gè)問題的提交、討論、答復(fù)和解決往往需要很長(zhǎng)時(shí)間，直接影響到艦船的設(shè)計(jì)周期和質(zhì)量。

1.2艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)涉及的領(lǐng)域非常廣泛[3]，包括機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、液壓、電子、電氣、空氣動(dòng)力學(xué)、傳熱學(xué)、振動(dòng)與噪聲控制理論、紅外抑制理論、現(xiàn)代控制理論等很多領(lǐng)域，需要許多方面專家合作完成設(shè)計(jì)。

1.3目前艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)仍采用序列化過程。從設(shè)計(jì)部門的選型設(shè)計(jì)到制造廠的工藝設(shè)計(jì)和總裝建造，各部門人員按任務(wù)分工開展自己的工作，沒有很好地考慮到其他部門的需求，致使設(shè)計(jì)的差錯(cuò)率和制造的返工率沒有得到很好地控制。特別是近幾年來隨著世界艦船動(dòng)力裝置的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)尤為突顯。因此，在滿足艦船動(dòng)力裝置戰(zhàn)技術(shù)要求的前提下，如何最大限度地縮短研制周期、降低成本、提高研發(fā)質(zhì)量，是艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)需要解決的關(guān)鍵問題。

2.HLA技術(shù)簡(jiǎn)述

分布交互仿真技術(shù)自20世紀(jì)80年代出現(xiàn)，經(jīng)歷了三個(gè)主要階段：SIMNET，DIS和HLA。HLA（High Level Architecture，高層體系結(jié)構(gòu)）是美國(guó)國(guó)防部提出的用于解決軍事仿真中異構(gòu)仿真器間互操作的仿真接口標(biāo)準(zhǔn)。作為分布仿真的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，HLA已經(jīng)開始從軍事領(lǐng)域的應(yīng)用轉(zhuǎn)向其他領(lǐng)域的應(yīng)用。HLA是基于互操作和重用性的思想而提出的建模與仿真領(lǐng)域的新一代分布交互仿真體系結(jié)構(gòu)，它為各種類型的仿真提供了一個(gè)通用的開發(fā)框架，在解決異構(gòu)、分布、協(xié)同的仿真模型和仿真系統(tǒng)的互操作與可重用方面取得了重大進(jìn)展，具有較好的開放性、靈活性，成為當(dāng)前協(xié)同仿真發(fā)展的主要方向[4]。

3.艦船動(dòng)力裝置協(xié)同設(shè)計(jì)聯(lián)邦

基于HLA的協(xié)同設(shè)計(jì)體系中，設(shè)計(jì)任務(wù)是以任務(wù)模塊為基本單位進(jìn)行劃分的，即整個(gè)動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)由不同領(lǐng)域的成員組成。一個(gè)完整的動(dòng)力裝置協(xié)同設(shè)計(jì)聯(lián)邦應(yīng)由如圖1所示的聯(lián)邦成員組成。各聯(lián)邦成員發(fā)布各自負(fù)責(zé)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、論證結(jié)果，訂購設(shè)計(jì)所需的參數(shù)、接收其他聯(lián)邦成員的反饋信息并向外公布設(shè)計(jì)結(jié)果，形成一個(gè)互相支持、互相約束的協(xié)同系統(tǒng)。圖2展示了各成員間的相互聯(lián)系和約束。

依據(jù)上圖所示，在艦船動(dòng)力裝置協(xié)同設(shè)計(jì)聯(lián)邦中，各聯(lián)邦成員各司其職，并在完成本聯(lián)邦成員的設(shè)計(jì)任務(wù)過程中，實(shí)現(xiàn)與其他相關(guān)聯(lián)邦成員之間的信息共享，協(xié)同、交互、并行的完成動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)過程，克服了傳統(tǒng)艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)過程存在的工作效率低、返工率高等問題。

4.結(jié)論

構(gòu)建支持艦船動(dòng)力裝置協(xié)同設(shè)計(jì)的環(huán)境，使有關(guān)的設(shè)計(jì)人員、管理人員，以及各類專家可以克服空間的阻礙，“虛擬同地”地工作在一起。當(dāng)設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行更新時(shí)，其他領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員能夠及時(shí)獲得通知、并更新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以進(jìn)行協(xié)調(diào)，這樣既實(shí)現(xiàn)了資源的共享、縮短了信息交換時(shí)間，又保證了設(shè)計(jì)的正確性以及建造過程中無返工，對(duì)提高艦船動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾凡明，吳家明，龐之洋.艦船動(dòng)力裝置原理[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009：212-224.

[2]王能建，邱長(zhǎng)華.支持協(xié)同設(shè)計(jì)的船舶設(shè)計(jì)過程模型研究[J].中國(guó)造船，2005，46（1）：66-70.

[3]尚凡葵，晁愛民，付攀.艦船動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)綜合集成研討廳系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（17）：25-26.

[4]郭斌，范文慧，熊光楞.基于HLA/DEVS的協(xié)同仿真高層建模研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2006，18（8）：2174-2182.

作者簡(jiǎn)介：段孟強(qiáng)（1987.9-），男，碩士，助理工程師，海軍駐葫蘆島四三一廠軍事代表室，研究方向：艦船動(dòng)力技術(shù)。