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[摘 要]近些年来，随着信息技术的不断发展，推动了船舶设计水平的提升。在此背景下，现代船舶设计理念与方法也出现了较大的转变，船舶设计从过去的2D、3D几何模型转变为3D物理数据模型，从串行逐渐转变为并行，从个体行为逐渐发展为行业协作，从企业标准发展至行业标准。
[关键词]船舶制造；协同设计；信息集成
中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0161-01
船舶并行协同设计成为现代船舶设计的主要方法，该设计理念的先进性主要表现在数字化设计以及行业并行协同设计，通过资源信息的共享与集成，实现船舶设计、决策等方面的协同管理，有助于推动船舶设计与制造的水平。
1.开展船舶协同设计的必要性
船舶是一种大型商品，具有结构和技术复杂、开发设计周期长、配套零件多、产品内容大量等特点，船舶设计对于船舶成本、质量以及生产周期具有重要影响[1]。由于目前市场中的船舶产品的种类多种多样，且客户要求的时间较短，时常出现多种规格船舶同时设计的情况，并且由于船舶设计需要各单位和组织的共同合作，包括船舶代理商、造船厂、修船厂、客户、船舶设计研究所、零部件供应商、设备生产商以及融资方等机构，利用先进的计算机技术、软件工程进行船舶协同设计，是现代船舶设计的主要趋势[2]。协同设计需要各单位组织的资源共享，提高信息的利用率，从而使船舶设计人员能够减少信息采集的时间，通过行业间的协同设计共同合作。现代XML技术、WEB service技术、软件技术成为船舶协同设计中的关键技术，使得船舶设计向着综合化、整体化发展。利用这些先进技术进行分析与计算，并结合物理仿真试验等功能，构建全面化船舶协同设计系统[3]。
2.船舶协同设计体系结构
目前我国船舶制造行业与国外相比仍存在较大的差距，主要表现在产品的开发水平较低、产品创新少，尤其是设计周期较长、产品成本高以及质量参差不齐等问题的影响。随着日韩两国船舶制造行业的不断发展，给我国船舶制造行业带来了不小的压力。因此，降低制造成本、提高国际市场竞争力，提高船舶技术含量与制造质量，是现代船舶制造工业主要需要解决的问题[4]。随着我国经济市场全球化趋势的加深，船舶企业必须着眼于国际上先进的船舶研究设计机构、加工企业以及供应市场。同时也要加强船舶制造行业上游企业与下游企业的强强联手，从产品研发与创新城面上构建本土优势行业，并不断努力突破劳动成本优势的限制，建立一个设计、计算、仿真试验于一体的系统研发机构具有重要的现实意义。
根据现代信息技术的发展以及船舶协同设计的需求，文章提出的船舶协同设计系统主要由数据库层、协同服务层、协同管理层以及设计工作层组成。数据库层主要是由各企业经由互联网构成的分布在各地的产品数据库、电子仓库以及信息库等。协同服务层主要是由通用服务器或专用服务器构成的服务平台，主要包括了互联网服务器、安全服务器、通讯服务器以及产品记录服务器，能够实现资源共享、信息交换的功能，专用服务器主要用于数字化分析、仿真设计、水动力分析以及船舶零部件整理等方面。协同管理层主要包括用户管理、系统管理、资源管理、产品管理等方面。船舶设计工作层主要包括项目经理任务分配以及设计人员的设计工作。
3.船舶协同设计关键技术
虽然船舶开发期间的成本不高，但是其对船舶产品生产周期具有重要影响。其次在开发过程中随着设计错误的更改，会随着开发进度的增加而不断提升。利用协同设计技术能够大大的缩短设计周期，减少设计错误，实现资源的共享，有助于减少设计成本，缩短产品生产周几，提高各种资源的使用效率，优化资源配置。
3.1 信息集成框架和协同设计体系研究
船舶生产中主要包括产品设计、产品制造、产品销售以及后期维护等环节，而在生产过程中涉及到许多方面，除了质量单位的验收外，还需要船东、制造商的全程参与，并对产品设计提出不同的要求。利用先进的科学技术，构建船舶协同设计系统，有助于更好的研发异构操作系统、如何实现异构软件中的同步、异步等不同情况下的数据交流，研究数据保密技术等。协同服务层主要是对各种数据模型、结构设计、性能设计、仿真实验等进行分析。
3.2 船舶协同本体建模研究
其主要包括人机交互、一体化操作等方面的研究，针对船舶协同设计模型展开研究。通过建立相应的结构模型、船舶协同设计共享数据库等。以STEP标准为基础，并结合我国船舶制造业的实际发展情况，针对整个船舶产品研发周期的产品信息进行建模处理。研究先进的制造方法和技术，并建立各方面协同合作的关系与模型。
3.3 基于工作流的协同设计过程建模和控制研究
协同设计离不开各个环节的协同配合，在同一环节的操作过程中，可能需要多组织或多单位共同合作才能完成，有可能还需要返回至前一个操作步骤。在船舶设计过程中，各方面的参数都可能发生变更，某一处参数发生变更会使得其他部位也需要进行调整，甚至导致设计流程要改变。因此，除了需要建设科学的船舶设计协同模型，并且需要提高控制系统的操作性与灵活性，从而满足设计参数变更的需求。
3.4 船舶产品开发的组织模型
由于船舶设计具有较高的复杂性，且技术含量较高，即使在不远的未来，仍旧需要以人作为主导，利用计算机技术进行设计。科学的组织模型能够帮助设计人员对分配的任务以及合作任务进行更好的管理，组织模型为设计人员的工作提供了更好的交流框架，从而让设计人员能够更好的协同合作，提高设计效率与质量。
3.5 支持图形互操作的协调系统
由于不同人员的学习水平、任务、工作经验、个人能力各有所不同，在研发设计过程中难免会出现意见不统一的情况，设计人员与审核人员需要针对3D建模设计图纸就某一具体问题进行核对、探讨或协作时，其实质上就是3D建模之间的图形互操作协调。协调是解决矛盾的主要途径，需要通过研发图形互操作协调系统，解决设计不统一的问題，保障协同设计的顺利开展。
3.6 船舶协同产品商务研究
产品设计不单单需要考虑到技术因素，同时还需要考虑到市场需求。协同设计时需要将产品设计、制造、采购、销售、服務及客户管理等连成一个整体网络。不同的单位和企业都参与船舶协同设计，从而构成了一个系统，需要对合作伙伴以及单位进行评价，从而选择合适的合作商，优化产业链的结构，促使协同设计目标具有统一性。
4.结束语
船舶协同设计是一项复杂的工程，需要各种工程技术的重组与调整，涉及到各种机构的权值变更，同时也需要各级单位的配合与支持，从思想、组织、技术和资源上进行深入合作，协调好各方面的关系，认清局部与整体之间的利益关系。
参考文献
[1] 刘寅东，苏绍娟.船舶并行协同设计环境及关键技术[J].大连海事大学学报，2015，37（1）：25-28，31.
[2] 王能建，贺泽，邱长华等.协同设计及其在船舶设计中的应用[J].船舶工程，2014，26（4）：16-18.
[3] 苏绍娟，刘寅东，刘晓明等.基于集成平台的船舶三维协同设计流程研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2015，35（2）：353-356.
[4] 苏绍娟，刘寅东，宋庆闯等.船舶并行协同设计平台功能构建及实现[J].舰船科学技术，2015，34（7）：126-130.
[关键词]船舶制造；协同设计；信息集成
中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0161-01
船舶并行协同设计成为现代船舶设计的主要方法，该设计理念的先进性主要表现在数字化设计以及行业并行协同设计，通过资源信息的共享与集成，实现船舶设计、决策等方面的协同管理，有助于推动船舶设计与制造的水平。
1.开展船舶协同设计的必要性
船舶是一种大型商品，具有结构和技术复杂、开发设计周期长、配套零件多、产品内容大量等特点，船舶设计对于船舶成本、质量以及生产周期具有重要影响[1]。由于目前市场中的船舶产品的种类多种多样，且客户要求的时间较短，时常出现多种规格船舶同时设计的情况，并且由于船舶设计需要各单位和组织的共同合作，包括船舶代理商、造船厂、修船厂、客户、船舶设计研究所、零部件供应商、设备生产商以及融资方等机构，利用先进的计算机技术、软件工程进行船舶协同设计，是现代船舶设计的主要趋势[2]。协同设计需要各单位组织的资源共享，提高信息的利用率，从而使船舶设计人员能够减少信息采集的时间，通过行业间的协同设计共同合作。现代XML技术、WEB service技术、软件技术成为船舶协同设计中的关键技术，使得船舶设计向着综合化、整体化发展。利用这些先进技术进行分析与计算，并结合物理仿真试验等功能，构建全面化船舶协同设计系统[3]。
2.船舶协同设计体系结构
目前我国船舶制造行业与国外相比仍存在较大的差距，主要表现在产品的开发水平较低、产品创新少，尤其是设计周期较长、产品成本高以及质量参差不齐等问题的影响。随着日韩两国船舶制造行业的不断发展，给我国船舶制造行业带来了不小的压力。因此，降低制造成本、提高国际市场竞争力，提高船舶技术含量与制造质量，是现代船舶制造工业主要需要解决的问题[4]。随着我国经济市场全球化趋势的加深，船舶企业必须着眼于国际上先进的船舶研究设计机构、加工企业以及供应市场。同时也要加强船舶制造行业上游企业与下游企业的强强联手，从产品研发与创新城面上构建本土优势行业，并不断努力突破劳动成本优势的限制，建立一个设计、计算、仿真试验于一体的系统研发机构具有重要的现实意义。
根据现代信息技术的发展以及船舶协同设计的需求，文章提出的船舶协同设计系统主要由数据库层、协同服务层、协同管理层以及设计工作层组成。数据库层主要是由各企业经由互联网构成的分布在各地的产品数据库、电子仓库以及信息库等。协同服务层主要是由通用服务器或专用服务器构成的服务平台，主要包括了互联网服务器、安全服务器、通讯服务器以及产品记录服务器，能够实现资源共享、信息交换的功能，专用服务器主要用于数字化分析、仿真设计、水动力分析以及船舶零部件整理等方面。协同管理层主要包括用户管理、系统管理、资源管理、产品管理等方面。船舶设计工作层主要包括项目经理任务分配以及设计人员的设计工作。
3.船舶协同设计关键技术
虽然船舶开发期间的成本不高，但是其对船舶产品生产周期具有重要影响。其次在开发过程中随着设计错误的更改，会随着开发进度的增加而不断提升。利用协同设计技术能够大大的缩短设计周期，减少设计错误，实现资源的共享，有助于减少设计成本，缩短产品生产周几，提高各种资源的使用效率，优化资源配置。
3.1 信息集成框架和协同设计体系研究
船舶生产中主要包括产品设计、产品制造、产品销售以及后期维护等环节，而在生产过程中涉及到许多方面，除了质量单位的验收外，还需要船东、制造商的全程参与，并对产品设计提出不同的要求。利用先进的科学技术，构建船舶协同设计系统，有助于更好的研发异构操作系统、如何实现异构软件中的同步、异步等不同情况下的数据交流，研究数据保密技术等。协同服务层主要是对各种数据模型、结构设计、性能设计、仿真实验等进行分析。
3.2 船舶协同本体建模研究
其主要包括人机交互、一体化操作等方面的研究，针对船舶协同设计模型展开研究。通过建立相应的结构模型、船舶协同设计共享数据库等。以STEP标准为基础，并结合我国船舶制造业的实际发展情况，针对整个船舶产品研发周期的产品信息进行建模处理。研究先进的制造方法和技术，并建立各方面协同合作的关系与模型。
3.3 基于工作流的协同设计过程建模和控制研究
协同设计离不开各个环节的协同配合，在同一环节的操作过程中，可能需要多组织或多单位共同合作才能完成，有可能还需要返回至前一个操作步骤。在船舶设计过程中，各方面的参数都可能发生变更，某一处参数发生变更会使得其他部位也需要进行调整，甚至导致设计流程要改变。因此，除了需要建设科学的船舶设计协同模型，并且需要提高控制系统的操作性与灵活性，从而满足设计参数变更的需求。
3.4 船舶产品开发的组织模型
由于船舶设计具有较高的复杂性，且技术含量较高，即使在不远的未来，仍旧需要以人作为主导，利用计算机技术进行设计。科学的组织模型能够帮助设计人员对分配的任务以及合作任务进行更好的管理，组织模型为设计人员的工作提供了更好的交流框架，从而让设计人员能够更好的协同合作，提高设计效率与质量。
3.5 支持图形互操作的协调系统
由于不同人员的学习水平、任务、工作经验、个人能力各有所不同，在研发设计过程中难免会出现意见不统一的情况，设计人员与审核人员需要针对3D建模设计图纸就某一具体问题进行核对、探讨或协作时，其实质上就是3D建模之间的图形互操作协调。协调是解决矛盾的主要途径，需要通过研发图形互操作协调系统，解决设计不统一的问題，保障协同设计的顺利开展。
3.6 船舶协同产品商务研究
产品设计不单单需要考虑到技术因素，同时还需要考虑到市场需求。协同设计时需要将产品设计、制造、采购、销售、服務及客户管理等连成一个整体网络。不同的单位和企业都参与船舶协同设计，从而构成了一个系统，需要对合作伙伴以及单位进行评价，从而选择合适的合作商，优化产业链的结构，促使协同设计目标具有统一性。
4.结束语
船舶协同设计是一项复杂的工程，需要各种工程技术的重组与调整，涉及到各种机构的权值变更，同时也需要各级单位的配合与支持，从思想、组织、技术和资源上进行深入合作，协调好各方面的关系，认清局部与整体之间的利益关系。
参考文献
[1] 刘寅东，苏绍娟.船舶并行协同设计环境及关键技术[J].大连海事大学学报，2015，37（1）：25-28，31.
[2] 王能建，贺泽，邱长华等.协同设计及其在船舶设计中的应用[J].船舶工程，2014，26（4）：16-18.
[3] 苏绍娟，刘寅东，刘晓明等.基于集成平台的船舶三维协同设计流程研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2015，35（2）：353-356.
[4] 苏绍娟，刘寅东，宋庆闯等.船舶并行协同设计平台功能构建及实现[J].舰船科学技术，2015，34（7）：126-130.