舰船数值仿真分析的信息链研究

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1、舰船数值仿真分析的信息链研究中国船舶工业集团公司第七○八研究所胡安康关键词：数值仿真、分析、信息链1．前言目前，以信息化推动现代化已成为国家战略的重要组成部分和经济发展的引擎。我国的造船业和传统的制造业也由此面临着更为开放的市场环境、更好的机遇、更加激烈的竞争。这就要求企业必须不断提高新产品开发的技术水平和产品的市场竞争能力。随着市场需求的发展，产品和设备的功能、结构日趋复杂，产品的更新换代也越来越快，新产品开发在整个产品生命周期内占有越来越重要的地位。计算机辅助工程（CAEComputerAidedEngineering）是一个很广的概念，它可以包括工程和制造业信息化的所有方面，但是

2、传统的CAE主要指用计算机对工程和产品进行性能与安全可靠性分析，对其未来的工作状态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷，并证实未来工程、产品功能和性能的可用性与可靠性，CAE技术是自主知识产权产品设计的核心支撑技术。现代的CAE技术已从传统的对工程和产品进行分析工具，发展成为与三维CAD、虚拟仿真技术协同工作，集成的数值仿真系统。三维CAD和虚拟现实技术，已逐步取代传统CAE的前后处理器，与CAE的单元库、解算器等由一条数字信息链紧密关联，构成了现代产品自主创新研发的核心工具。国际上一些著名的CAE公司也正在研究和推出这一新一代的技术如：MSC公司的SDM、ANSYS公司的Workbe

3、nch、LMS公司的Virtua.Lab等等。船舶工业直接为国家现代化建设和海军建设提供舰船装备，是国防工业的重要组成部分。向国民经济建设提供海上运输装备和向海军部队提供新的海战能力的过程，是一个自主创新集成的过程，这一过程首先是从设计开始，设计是产品自主创新的关键。舰船产品的70%以上的最终费用、性能和功能11基本上是在设计阶段初期就已被“固定下来”，此时的舰船性能和功能设计只需最小的费用就易于更改。因此，研究基于舰船数值仿真分析信息链的数值仿真流程和数据管理，是舰船设计实现快速响应、柔性设计、综合优化的重要支撑,将有力促进舰船设计技术创新、设计体制创新和设计装备创新，全面提升我国造

4、船业的综合技术水平和竞争能力，确保一系列重大型号产品的自主创新研制。2.舰船仿真分析数字信息链舰船设计的过程是包含前期研究、概念设计、方案设计、技术设计、施工设计、生产设计的完整设计过程。舰船产品的设计是由浅入深、由粗及细，自顶向下不断深化的过程，设计的信息是一个连续的数字链，其复用性很强。但是，由于传统的舰船设计的各个设计阶段是垂直、串联的过程，信息载体是二维图纸，信息的连续性、复用性很差，各个设计阶段及各个专业的信息来源于工程师的知识和经验，基本上是各为信息孤岛。由此造成设计时间很长、各专业间矛盾很大，以致设计质量问题突出。特别是设计院所与造船厂的交流比较少，容易产生与制造工艺发生

5、矛盾的情况。同时，如果设计院所不能提供与造船厂信息一体化的舰船模型，造船厂为了生产设计和制造的需要，要花费近2个月的时间去建立模型，并且无法较早地安排设备订货和实施开工计划。这已成为缩短造船周期的瓶颈。实际的设计过程应该是各个设计阶段并行、交互、重叠的过程，设计的理念也已从过去垂直串行的设计逐步转变为平行协同的交互式设计，即以客户为中心，在设计初期就充分考虑客户（军方/制造厂）的意见和要求，并将客户不断变化的需求反映在开发设计的过程中。使客户在舰船开工建造之前，就能够在仿真大屏幕上，看到舰船性能和功能设计、建造、试验、使用和维修等方面的全部综合信息。现代舰船设计正是基于这一理念，以现代

6、知识集成的思想、方法为指导，结合信息数字化、网络化及智能管理技术、并行协同设计技术、以及先进造船模式的整体优化技术来完成舰船设计的全过程。由此，也产生了以数值仿真分析为关键节点、连接舰船设计全过程的舰船数字信息链。2.1现代舰船设计的特征模型11三维支撑技术链舰船设计阶段并行协同舰船专业并行协同设计外部机构并行协同制造厂舰船生产设计舰船施工（详细）设计舰船技术（送审）设计舰船方案（初步）设计舰船产品异地并行协同设计舰船总体舰船结构舰船舾装舰船轮机舰船电气舰船电磁舰船特机武器系统舰船平台信息其他专业系统舰船仿真验证舰船物理试验军方与船东制造船厂集团管理配套单位设备供应商上述舰船并行协同设

7、计的过程，要有一个支撑技术链来辅助舰船的三维设计及分析验证的实现，其主要是以三维综合智能数据库为基础与舰船产品数字模型、舰船数值分析工程库和舰船仿真功能库的集成系统，框架结构如下：舰船并行协同设计舰船产品数字模型库舰船数值分析工程库舰船仿真功能库三维综合智能数据库从上述支撑技术框架结构可见，舰船数值分析工程库是一个承上启下、左右关联的关键节点。但各个功能系统之间，互相不应该是独立的节点，而应该是由信息链将他们无缝连接。2.2舰船数值仿真分析的信