我國船舶設計建造技術現(xiàn)狀及展望

洪敏

摘 要：伴隨著中國在國際政治與經(jīng)濟格局中的重要作用與地位，我國船舶制造市場會迎來更大的曙光，當然，中國的造船業(yè)也將面對更大的成長和挑戰(zhàn)。我國船舶制造行業(yè)要不斷發(fā)展與創(chuàng)新設計與建造技術，從軟硬件配置與應用方面開展突破，在已有的建造成果的基礎上，提高設計建造的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，適應船舶建造行業(yè)的科技發(fā)展趨勢。

關鍵詞：船舶設計;建造;現(xiàn)狀;發(fā)展

0 前言

近年來以自動化為代表的高新技術以及各種新工藝、新材料的廣泛使用，造船技術在集成和高技術基礎上不斷創(chuàng)新，現(xiàn)代船舶工業(yè)已發(fā)展成為高技術支撐下的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)。

1 我國船舶行業(yè)背景與現(xiàn)狀

1.1 我國船舶建造材料的現(xiàn)狀

中國造船業(yè)近年發(fā)展迅速，據(jù)國外有關資料稱去年接獲船舶訂單達700萬修正總噸，以單一國家計算已超越日本，晉身全球第二大造船國，步入了自身發(fā)展的黃金時期。造船業(yè)的興起，帶動了一系列的產(chǎn)業(yè)，成為我國國民經(jīng)濟增長的推動力量。船舶運行的環(huán)境復雜，經(jīng)常出現(xiàn)惡劣環(huán)境，因此，船舶的材料有著更嚴更高的要求，材料需要具備高強度、韌性好、可焊狀態(tài)良好等特點，以便符合船舶的制造條件。一般專用的型材、鍛鋼材用于常規(guī)的船舶建造，尤其是散貨船、集裝箱船等船體的材料。我國船舶制造行業(yè)在不斷發(fā)展，一些特種鋼材也用于了船舶建造中，比如含稀土耐蝕B級碳素鋼、低合金高強度鋼和低溫鋼、低磁鋼，這些鋼材通過生產(chǎn)并投入船舶市場，解決了船舶工業(yè)快速增長的發(fā)展需要。由于外國船東在我國會訂造船舶，尤其是超大型油船、超巴拿馬型集裝箱船，在鋼材選用上很少會采用國內(nèi)鋼材，一般以日本和西歐的進口鋼材為主要材料，這就使得船舶的生產(chǎn)利潤下降了不少。

1.2 船舶建造技術的現(xiàn)狀

船舶產(chǎn)品的結(jié)構相當復雜，船舶的建造涉及各個不同專業(yè)、不同的建造單位、不同的配套企業(yè)。零、部件達數(shù)百萬件以上，按傳統(tǒng)的打造船體、鋪管道、裝甲板等步驟，造船周期長、效率低、組織協(xié)調(diào)困難。采用分段建造，模塊總裝技術生產(chǎn)效率高，對建造精度要求也高。隨著計算機技術的發(fā)展，以集成制造和數(shù)據(jù)傳遞為特征的數(shù)字化造船技術應運而生，成為現(xiàn)代造船技術的核心和基礎，而高技術含量船的建造技術，成為一個國家船舶建造能力的體現(xiàn)。

1.3 船舶設計軟件的現(xiàn)狀

（1） NAPA。NAPA公司在船舶設計初步階段提出了 3D NAPA 的概念，該軟件的特點在于可以在最短時間內(nèi)完成結(jié)構的初步設計，可根據(jù)需要生成結(jié)構所需的網(wǎng)絡模型，并且可以實現(xiàn)曲線的轉(zhuǎn)換，表面與圖像的轉(zhuǎn)換。

（2） CADDS5i。這個軟件是由 PTC 公司針對航空業(yè)、船舶業(yè)，推出的一款新產(chǎn)品，該軟件主要包括管系、電力、空調(diào)通風系統(tǒng)幾大模塊，船體模塊的作用主要是對船體結(jié)構進行相關輔助設計，可以對船體制造所需的數(shù)據(jù)進行輸出與導入，而管系模塊則為了管系的制造與設計提供了工具，與此同時，電力模塊還為船舶的電氣系統(tǒng)的開發(fā)提供了工具。

1.4 船舶建造核心技術的現(xiàn)狀

數(shù)字化造船技術我國船舶建造的核心技術之一。數(shù)字化造船，顧名思義就是以數(shù)字化建模仿真為技術特征，綜合造船理論，在實踐中運用到設計與建造等各環(huán)節(jié)中。通過船舶產(chǎn)品全數(shù)字化模型的建立，生成滿足現(xiàn)代造船模式所需的基礎信息，應用模塊化建造技術、虛擬建造和裝配技術，實現(xiàn)船舶殼、舾、涂一體化制造，達到有效控制造船周期、質(zhì)量和成本。世界先進的船舶建造國家，從CAX起步，以開展CIMS、運用敏捷制造技術模式轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M化模式的發(fā)展，既滿足了船舶產(chǎn)品設計與開發(fā)，有實現(xiàn)了船舶驗收與使用的數(shù)字化的制造與管理，完成了一項船舶的全壽命周期的建造。我國的造船企業(yè)，是造船業(yè)的骨干力量，肩負著造船業(yè)的進步與發(fā)展。其造船的網(wǎng)絡建設已形成一定的構架，建立了以計算機為基礎的輔助設計與建造管理的平臺，從一定程度上提升了整體建造水平，但是關于數(shù)字化造船技術的應用還需要繼續(xù)追趕國際一線水平。

2 我國船舶設計建造技術的展望

2.1 船舶建造技術的展望

在對我國船舶建造技術進行發(fā)展的同時，必須要積極吸收國外的先進技術，且以提升數(shù)字化建造技術為目標。要建立自己的造船軟件產(chǎn)業(yè)，首先應該先制定出符合我國船舶企業(yè)發(fā)展需求的數(shù)字化標準體系，這種體系包括了信息編碼的標準化、數(shù)據(jù)表達的標準化、建立船舶信息集成與數(shù)據(jù)交換標準及平臺等。這些系統(tǒng)的運用可以建立起一個高效運行的環(huán)境，保證關聯(lián)企業(yè)間供應鏈的順暢，大幅度提高生產(chǎn)效率。

2.2 船舶設計的展望

為了符合當前國內(nèi)船舶制造的先進模式，國內(nèi)企業(yè)必須加快以三維技術為核心的信息一體化軟件產(chǎn)品的開發(fā)，內(nèi)容必須包括船舶初步設計、生產(chǎn)設計的集成系統(tǒng)。另外，對于軟件的功能設計必須要求一體化、模塊化，要求造船達到“設計、生產(chǎn)、管理一體化”以及“殼、涂一體化”，同時要求考慮到船體構件相互之間的邏輯關系，以及數(shù)據(jù)庫結(jié)構的設計。當數(shù)據(jù)庫當中的某些船體結(jié)構零件被修改后，與它有關的零件便會進行自動更新，對零件進行拆分。

2.3 船舶材料展望

我國的目標是建造超大型油船（VLCC）、浮式生產(chǎn)儲油船（FPSO）、超巴拿馬型集裝箱船、液化石油氣船（LNG船）及豪華客船，它們代表著當前的世界船舶和海洋工程高附加值、高技術船舶水平。因此，寬長鋼板、大型材、抗腐蝕性能良好的不銹鋼、細晶粒的低溫鋼、碳當量低焊接性能好高強度鋼等，是船舶建造迫切需要的船舶材料。

2.4 船舶建設核心技術的展望

在船舶建造核心技術方面，我國要在常規(guī)船建造訂單上增加利潤，必須積極吸收國外先進技術，加強開發(fā)，以提升數(shù)字化船舶建造技術作為突破口，建立自己的造船軟件產(chǎn)業(yè)。首先，須制定出符合船舶企業(yè)實際，以及發(fā)展需求的船舶建造數(shù)字化標準規(guī)范體系，包括信息編碼的標準化;數(shù)據(jù)結(jié)構、數(shù)據(jù)表達、存取方法的標準化;建立相應的基礎性和通用性的數(shù)據(jù)庫、知識庫和模型庫;建立和研究船舶信息集成和數(shù)據(jù)交換標準和平臺，以及一個通暢、穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡通信平臺基礎信息的屬性描述和信息結(jié)構。如：物料基本信息、物料清單（BOM）信息、工藝路線和生產(chǎn)能力基本信息、托盤/分段信息等;業(yè)務流程的優(yōu)化組合和信息交換接口的標準化;船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理（PDM）和數(shù)據(jù)庫的建設。其次，構筑網(wǎng)絡基礎平臺、信息存儲和信息交換的基礎平臺，以及系統(tǒng)開發(fā)的基礎平臺，開展集成技術、協(xié)同技術、供應鏈技術等基礎技術的研究;異構平臺下信息交換技術的研究，建立高效的系統(tǒng)開發(fā)和運行的環(huán)境。在此基礎上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中與分布相結(jié)合的數(shù)據(jù)操控體系，各專業(yè)、各企業(yè)的工作協(xié)同，關聯(lián)企業(yè)間供應鏈順暢，企業(yè)內(nèi)物流、資金流精確受控，從而實現(xiàn)敏捷、精益、自動化和虛擬化建造船舶，以此大幅度降低成本。

3 結(jié)束語

我國已躍身全球造船大國之列，進入了船舶發(fā)展的黃金時期，尤其是以自動化技術為基礎新技術以及各種新材料應用于船舶設計建造中，為船舶建造行業(yè)不斷創(chuàng)新，成為了以高新技術為支撐的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)。作為船舶建設人員要對我國未來船舶建設行業(yè)抱有信心 并全力為之進步而奮斗。

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