1.當(dāng)前船舶設(shè)計的發(fā)......



1. 當(dāng)前船舶設(shè)計的發(fā)展趨勢和軟件應(yīng)用中的主要問題
計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)可以提高船舶設(shè)計的效率和質(zhì)量，已經(jīng)成為國內(nèi)造船行業(yè)的共識，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)驗積累和二次開發(fā)，應(yīng)用水平達到了一定的高度，獲得

了一定的效益，目前正在擴大應(yīng)用范圍；在許多尚未采用3D船舶設(shè)計軟件的設(shè)計單位和造船廠，也已經(jīng)認識到3D軟件的重要性，正在進行軟件
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的策劃和考察，以期盡早升級到3D軟件上，提高設(shè)計水平和競爭能力。
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年左右的時間成為世界第一造船大國和造船強國的戰(zhàn)略目標(biāo)。但目前我國造船行業(yè)在

設(shè)計能力、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，盡快趕上世界先進水平。
采用先進的造船模式無疑是實現(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)?！惫ぷ?，使船舶企業(yè)各級領(lǐng)導(dǎo)和管理者形成了一定要搞轉(zhuǎn)模

的共識，先進的造船模式是提高造船競爭力的必由之路，是科技進步的重要課題，也是實現(xiàn)制度創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的切入點。
作為首要的支撐技術(shù)，采用符合先進理念的設(shè)計軟件、提高設(shè)計水平則是保證轉(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)計與建造更加集成化，這意味著如下特征：
· 設(shè)計人員在一個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；
· 船體外表面、甲板以及艙壁的信息能隨時供正在使用該產(chǎn)品模型的設(shè)計人員調(diào)用；
· 在船上某個分段區(qū)域的設(shè)計人員，可以了解到其他分段區(qū)域的信息，不管相鄰與否；
· 某個分段外舾裝的設(shè)計人員可以使用產(chǎn)品模型中船體結(jié)構(gòu)中最新的信息；
· 最后制造出圖時，比如平面制圖、管道圖以及透視圖等，可以自動參照船體外板、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)計人員之間可進行數(shù)據(jù)交換，遠程用戶之間可同時參與一條船的設(shè)計。
三維產(chǎn)品建模讓設(shè)計者使用這條船的同一個模型，從早期的初步設(shè)計一直到建造，有助于整個設(shè)計過程中數(shù)據(jù)的前后一致性。產(chǎn)品模型的優(yōu)點

有以下這些：減少設(shè)計時間、減少溝通環(huán)節(jié)、增強效率、更早的干涉檢查、更容易修改、設(shè)計錯誤的大量減少、設(shè)計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)計中，當(dāng)前的主要發(fā)展趨勢為：
· 使設(shè)計模式滿足現(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)計周期，從而加快交船周期；
· 提高設(shè)計質(zhì)量，節(jié)約材料和工時，減少設(shè)計修改，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)計軟件，部分實現(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，需要其它軟件進行補充；
· 功能不夠完善或不符合中國造船業(yè)的特點，需要各個船廠投入大量的人力物力進行二次開發(fā)才能在實際項目中使用，也造成了低水平重復(fù)

；
· 軟件的設(shè)計理念相對陳舊，不符合先進造船模式，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平臺上運行，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
FORAN軟件由西班牙SENER集團開發(fā)，該公司以船舶設(shè)計起家，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。目前在進行軟件

開發(fā)和應(yīng)用的同時，仍然承接船舶設(shè)計項目。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
1. FORAN是由船舶設(shè)計師開發(fā)、為船舶設(shè)計師使用的軟件，符合船舶設(shè)計師、船廠的工作模式和生產(chǎn)特點；FORAN軟件可以用于各種船型的設(shè)

計建造，包括常規(guī)客輪、貨船、非對稱船、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、Oracle數(shù)據(jù)庫等，形成了一整套先進的軟

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、船體結(jié)構(gòu)、管路及HVAC、舾裝、設(shè)備、電氣、住艙設(shè)計等；同時，F(xiàn)ORAN可以滿足初始

設(shè)計、送審設(shè)計和詳細生產(chǎn)設(shè)計的全部需求。
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，F(xiàn)ORAN可以支持分布式數(shù)據(jù)存儲和管理，支持并行工程，可以滿足異地協(xié)同設(shè)計的要求，不同專業(yè)的設(shè)計人

員可以隨時了解其他專業(yè)的設(shè)計進程、協(xié)調(diào)設(shè)計；
5. 全船的3D產(chǎn)品模型保證了設(shè)計的一致性和數(shù)據(jù)的精確度，同時可隨時進行干涉檢查，可在極大程度上避免設(shè)計錯誤、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)計和生產(chǎn)的時間，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實的技術(shù)基礎(chǔ)；
圖2. FORAN舾裝管路設(shè)計
6. 在全船的設(shè)計中應(yīng)用了Topological（拓撲化）技術(shù)，實現(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)系的相對位

置定義，在某一足見修改時，系統(tǒng)可以根據(jù)約束條件對相關(guān)組件自動修改，解除了設(shè)計師修改設(shè)計時的顧慮，極大地提高了設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效