1.當前船舶設計的發......



1. 當前船舶設計的發展趨勢和軟件應用中的主要問題
計算機輔助設計（CAD）技術可以提高船舶設計的效率和質量，已經成為國內造船行業的共識，國內多數骨干研究所和造船廠已經較大范圍應

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，經過多年的經驗積累和二次開發，應用水平達到了一定的高度，獲得

了一定的效益，目前正在擴大應用范圍；在許多尚未采用3D船舶設計軟件的設計單位和造船廠，也已經認識到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，提高設計水平和競爭能力。
在國際造船業激烈競爭的環境下，我國造船業提出了用15年左右的時間成為世界第一造船大國和造船強國的戰略目標。但目前我國造船行業在

設計能力、建造模式、船舶質量、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以上目標的關鍵。國內造船業多年來推行的“轉模”工作，使船舶企業各級領導和管理者形成了一定要搞轉模

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，也是實現制度創新和技術創新的切入點。
作為首要的支撐技術，采用符合先進理念的設計軟件、提高設計水平則是保證轉模工作成功的極為重要的環節。三維產品建模使多用戶環境下

的船舶設計與建造更加集成化，這意味著如下特征：
· 設計人員在一個完全交互的三維圖形環境下工作；
· 結構和舾裝可以平行設計；
· 船體外表面、甲板以及艙壁的信息能隨時供正在使用該產品模型的設計人員調用；
· 在船上某個分段區域的設計人員，可以了解到其他分段區域的信息，不管相鄰與否；
· 某個分段外舾裝的設計人員可以使用產品模型中船體結構中最新的信息；
· 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件；
· 設計人員可以在船廠預先設定的工作目錄中選擇鋼板、型鋼以及舾裝件；
· 設計人員之間可進行數據交換，遠程用戶之間可同時參與一條船的設計。
三維產品建模讓設計者使用這條船的同一個模型，從早期的初步設計一直到建造，有助于整個設計過程中數據的前后一致性。產品模型的優點

有以下這些：減少設計時間、減少溝通環節、增強效率、更早的干涉檢查、更容易修改、設計錯誤的大量減少、設計信息的主要來源以及給予
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產品的可利用性。這種技術還可以包括專家系統以及人工智能。
在船舶設計中，當前的主要發展趨勢為：
· 使設計模式滿足現代造船模式的要求，與生產模式保持一致，提高船舶建造的生產
率和質量；
· 采用并行工程，縮短設計周期，從而加快交船周期；
· 提高設計質量，節約材料和工時，減少設計修改，從而提高質量、降低成本；
· 建立船舶產品的全3D數據庫，為產品數據管理、生產管理、物流管理等系統提供完整的數據源，實現數字化造船。
目前國內已經采用的各種3D船舶設計軟件，部分實現了上述的功能，也能夠部分滿足現在造船模式的要求，但或多或少地存在下列問題：
· 不能覆蓋船舶設計建造的所有專業，或在某些專業領域功能較弱，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的特點，需要各個船廠投入大量的人力物力進行二次開發才能在實際項目中使用，也造成了低水平重復

；
· 軟件的設計理念相對陳舊，不符合先進造船模式，制約了轉模工作的開展；
· 軟件的底層架構和開發語言明顯落后，有的軟件只能在UNIX平臺上運行，使得企業采購和應用成本增加，特別是難以獲得滿足二次開發需

要的人才；
· 軟件內部管理多采用文件系統，與其他應用軟件（如物流、ERP、PDM等）系統難以交換數據，不利于展開以“數字化造船”為標志的企業

信息化建設；
2. FORAN軟件的特點
FORAN軟件由西班牙SENER集團開發，該公司以船舶設計起家，已有50年的歷史，具有40多年的造船CAD軟件開發和應用經驗。目前在進行軟件

開發和應用的同時，仍然承接船舶設計項目。FORAN軟件是世界上應用最為廣泛的大型造船專業軟件之一，全球用戶包括了120家以上的設計公

司和造船廠，近年來更以較快的速度在全球推廣。
圖1. FORAN船體結構設計
1. FORAN是由船舶設計師開發、為船舶設計師使用的軟件，符合船舶設計師、船廠的工作模式和生產特點；FORAN軟件可以用于各種船型的設

計建造，包括常規客輪、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、OpenGL圖形語言、NURBS數據表達、Oracle數據庫等，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環境中無障礙地使用中文；其二次開發環境非常便于掌握；
3. FORAN覆蓋了造船領域所有的專業，包括總體設計、船體結構、管路及HVAC、舾裝、設備、電氣、住艙設計等；同時，FORAN可以滿足初始

設計、送審設計和詳細生產設計的全部需求。
4. 全3D的船舶產品模型建立在Oracle數據庫基礎上，數據管理自始至終由Oracle完成，確保了數據模型的統一，同時也為與其他應用系統交

換數據提供了方便的條件；同時，FORAN可以支持分布式數據存儲和管理，支持并行工程，可以滿足異地協同設計的要求，不同專業的設計人

員可以隨時了解其他專業的設計進程、協調設計；
5. 全船的3D產品模型保證了設計的一致性和數據的精確度，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。這樣可以大量節約設計和生產的時間，節約原材料，為模塊化生產、分段制造、殼舾涂一體化等提供了堅實的技術基礎；
圖2. FORAN舾裝管路設計
6. 在全船的設計中應用了Topological（拓撲化）技術，實現了船體結構、舾裝、管路、HVAC、電氣、住艙等各種組件及其相互關系的相對位

置定義，在某一足見修改時，系統可以根據約束條件對相關組件自動修改，解除了設計師修改設計時的顧慮，極大地提高了設計質量和設計效