關(guān)于船舶協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析

羅永輝

[摘 要]近些年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，推動了船舶設(shè)計(jì)水平的提升。在此背景下，現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)理念與方法也出現(xiàn)了較大的轉(zhuǎn)變，船舶設(shè)計(jì)從過去的2D、3D幾何模型轉(zhuǎn)變?yōu)?D物理數(shù)據(jù)模型，從串行逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿校瑥膫€體行為逐漸發(fā)展為行業(yè)協(xié)作，從企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展至行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

[關(guān)鍵詞]船舶制造；協(xié)同設(shè)計(jì)；信息集成

中圖分類號：U662 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）08-0161-01

船舶并行協(xié)同設(shè)計(jì)成為現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)的主要方法，該設(shè)計(jì)理念的先進(jìn)性主要表現(xiàn)在數(shù)字化設(shè)計(jì)以及行業(yè)并行協(xié)同設(shè)計(jì)，通過資源信息的共享與集成，實(shí)現(xiàn)船舶設(shè)計(jì)、決策等方面的協(xié)同管理，有助于推動船舶設(shè)計(jì)與制造的水平。

1.開展船舶協(xié)同設(shè)計(jì)的必要性

船舶是一種大型商品，具有結(jié)構(gòu)和技術(shù)復(fù)雜、開發(fā)設(shè)計(jì)周期長、配套零件多、產(chǎn)品內(nèi)容大量等特點(diǎn)，船舶設(shè)計(jì)對于船舶成本、質(zhì)量以及生產(chǎn)周期具有重要影響[1]。由于目前市場中的船舶產(chǎn)品的種類多種多樣，且客戶要求的時間較短，時常出現(xiàn)多種規(guī)格船舶同時設(shè)計(jì)的情況，并且由于船舶設(shè)計(jì)需要各單位和組織的共同合作，包括船舶代理商、造船廠、修船廠、客戶、船舶設(shè)計(jì)研究所、零部件供應(yīng)商、設(shè)備生產(chǎn)商以及融資方等機(jī)構(gòu)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件工程進(jìn)行船舶協(xié)同設(shè)計(jì)，是現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)的主要趨勢[2]。協(xié)同設(shè)計(jì)需要各單位組織的資源共享，提高信息的利用率，從而使船舶設(shè)計(jì)人員能夠減少信息采集的時間，通過行業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)共同合作?，F(xiàn)代XML技術(shù)、WEB service技術(shù)、軟件技術(shù)成為船舶協(xié)同設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，使得船舶設(shè)計(jì)向著綜合化、整體化發(fā)展。利用這些先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行分析與計(jì)算，并結(jié)合物理仿真試驗(yàn)等功能，構(gòu)建全面化船舶協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)[3]。

2.船舶協(xié)同設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)

目前我國船舶制造行業(yè)與國外相比仍存在較大的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的開發(fā)水平較低、產(chǎn)品創(chuàng)新少，尤其是設(shè)計(jì)周期較長、產(chǎn)品成本高以及質(zhì)量參差不齊等問題的影響。隨著日韓兩國船舶制造行業(yè)的不斷發(fā)展，給我國船舶制造行業(yè)帶來了不小的壓力。因此，降低制造成本、提高國際市場競爭力，提高船舶技術(shù)含量與制造質(zhì)量，是現(xiàn)代船舶制造工業(yè)主要需要解決的問題[4]。隨著我國經(jīng)濟(jì)市場全球化趨勢的加深，船舶企業(yè)必須著眼于國際上先進(jìn)的船舶研究設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、加工企業(yè)以及供應(yīng)市場。同時也要加強(qiáng)船舶制造行業(yè)上游企業(yè)與下游企業(yè)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，從產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新城面上構(gòu)建本土優(yōu)勢行業(yè)，并不斷努力突破勞動成本優(yōu)勢的限制，建立一個設(shè)計(jì)、計(jì)算、仿真試驗(yàn)于一體的系統(tǒng)研發(fā)機(jī)構(gòu)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

根據(jù)現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展以及船舶協(xié)同設(shè)計(jì)的需求，文章提出的船舶協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫層、協(xié)同服務(wù)層、協(xié)同管理層以及設(shè)計(jì)工作層組成。數(shù)據(jù)庫層主要是由各企業(yè)經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的分布在各地的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、電子倉庫以及信息庫等。協(xié)同服務(wù)層主要是由通用服務(wù)器或?qū)Ｓ梅?wù)器構(gòu)成的服務(wù)平臺，主要包括了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、安全服務(wù)器、通訊服務(wù)器以及產(chǎn)品記錄服務(wù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享、信息交換的功能，專用服務(wù)器主要用于數(shù)字化分析、仿真設(shè)計(jì)、水動力分析以及船舶零部件整理等方面。協(xié)同管理層主要包括用戶管理、系統(tǒng)管理、資源管理、產(chǎn)品管理等方面。船舶設(shè)計(jì)工作層主要包括項(xiàng)目經(jīng)理任務(wù)分配以及設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)工作。

3.船舶協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

雖然船舶開發(fā)期間的成本不高，但是其對船舶產(chǎn)品生產(chǎn)周期具有重要影響。其次在開發(fā)過程中隨著設(shè)計(jì)錯誤的更改，會隨著開發(fā)進(jìn)度的增加而不斷提升。利用協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)能夠大大的縮短設(shè)計(jì)周期，減少設(shè)計(jì)錯誤，實(shí)現(xiàn)資源的共享，有助于減少設(shè)計(jì)成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周幾，提高各種資源的使用效率，優(yōu)化資源配置。

3.1 信息集成框架和協(xié)同設(shè)計(jì)體系研究

船舶生產(chǎn)中主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售以及后期維護(hù)等環(huán)節(jié)，而在生產(chǎn)過程中涉及到許多方面，除了質(zhì)量單位的驗(yàn)收外，還需要船東、制造商的全程參與，并對產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出不同的要求。利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，構(gòu)建船舶協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，有助于更好的研發(fā)異構(gòu)操作系統(tǒng)、如何實(shí)現(xiàn)異構(gòu)軟件中的同步、異步等不同情況下的數(shù)據(jù)交流，研究數(shù)據(jù)保密技術(shù)等。協(xié)同服務(wù)層主要是對各種數(shù)據(jù)模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能設(shè)計(jì)、仿真實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行分析。

3.2 船舶協(xié)同本體建模研究

其主要包括人機(jī)交互、一體化操作等方面的研究，針對船舶協(xié)同設(shè)計(jì)模型展開研究。通過建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型、船舶協(xié)同設(shè)計(jì)共享數(shù)據(jù)庫等。以STEP標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并結(jié)合我國船舶制造業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況，針對整個船舶產(chǎn)品研發(fā)周期的產(chǎn)品信息進(jìn)行建模處理。研究先進(jìn)的制造方法和技術(shù)，并建立各方面協(xié)同合作的關(guān)系與模型。

3.3 基于工作流的協(xié)同設(shè)計(jì)過程建模和控制研究

協(xié)同設(shè)計(jì)離不開各個環(huán)節(jié)的協(xié)同配合，在同一環(huán)節(jié)的操作過程中，可能需要多組織或多單位共同合作才能完成，有可能還需要返回至前一個操作步驟。在船舶設(shè)計(jì)過程中，各方面的參數(shù)都可能發(fā)生變更，某一處參數(shù)發(fā)生變更會使得其他部位也需要進(jìn)行調(diào)整，甚至導(dǎo)致設(shè)計(jì)流程要改變。因此，除了需要建設(shè)科學(xué)的船舶設(shè)計(jì)協(xié)同模型，并且需要提高控制系統(tǒng)的操作性與靈活性，從而滿足設(shè)計(jì)參數(shù)變更的需求。

3.4 船舶產(chǎn)品開發(fā)的組織模型

由于船舶設(shè)計(jì)具有較高的復(fù)雜性，且技術(shù)含量較高，即使在不遠(yuǎn)的未來，仍舊需要以人作為主導(dǎo)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)?？茖W(xué)的組織模型能夠幫助設(shè)計(jì)人員對分配的任務(wù)以及合作任務(wù)進(jìn)行更好的管理，組織模型為設(shè)計(jì)人員的工作提供了更好的交流框架，從而讓設(shè)計(jì)人員能夠更好的協(xié)同合作，提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。

3.5 支持圖形互操作的協(xié)調(diào)系統(tǒng)

由于不同人員的學(xué)習(xí)水平、任務(wù)、工作經(jīng)驗(yàn)、個人能力各有所不同，在研發(fā)設(shè)計(jì)過程中難免會出現(xiàn)意見不統(tǒng)一的情況，設(shè)計(jì)人員與審核人員需要針對3D建模設(shè)計(jì)圖紙就某一具體問題進(jìn)行核對、探討或協(xié)作時，其實(shí)質(zhì)上就是3D建模之間的圖形互操作協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)是解決矛盾的主要途徑，需要通過研發(fā)圖形互操作協(xié)調(diào)系統(tǒng)，解決設(shè)計(jì)不統(tǒng)一的問題，保障協(xié)同設(shè)計(jì)的順利開展。

3.6 船舶協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)研究

產(chǎn)品設(shè)計(jì)不單單需要考慮到技術(shù)因素，同時還需要考慮到市場需求。協(xié)同設(shè)計(jì)時需要將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、采購、銷售、服務(wù)及客戶管理等連成一個整體網(wǎng)絡(luò)。不同的單位和企業(yè)都參與船舶協(xié)同設(shè)計(jì)，從而構(gòu)成了一個系統(tǒng)，需要對合作伙伴以及單位進(jìn)行評價，從而選擇合適的合作商，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)，促使協(xié)同設(shè)計(jì)目標(biāo)具有統(tǒng)一性。

4.結(jié)束語

船舶協(xié)同設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要各種工程技術(shù)的重組與調(diào)整，涉及到各種機(jī)構(gòu)的權(quán)值變更，同時也需要各級單位的配合與支持，從思想、組織、技術(shù)和資源上進(jìn)行深入合作，協(xié)調(diào)好各方面的關(guān)系，認(rèn)清局部與整體之間的利益關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉寅東，蘇紹娟.船舶并行協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境及關(guān)鍵技術(shù)[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，37（1）：25-28，31.

[2] 王能建，賀澤，邱長華等.協(xié)同設(shè)計(jì)及其在船舶設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].船舶工程，2014，26（4）：16-18.

[3] 蘇紹娟，劉寅東，劉曉明等.基于集成平臺的船舶三維協(xié)同設(shè)計(jì)流程研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版），2015，35（2）：353-356.

[4] 蘇紹娟，劉寅東，宋慶闖等.船舶并行協(xié)同設(shè)計(jì)平臺功能構(gòu)建及實(shí)現(xiàn)[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2015，34（7）：126-130.