我国船舶制造数字化及信息化研究

赵玉岩，焦东成，高志刚

（渤海造船厂集团有限公司，辽宁 葫芦岛 125000）

造船业是一个复杂而全面的大型装备制造业。基于此，像电力系统（Powersystem），机电系统（electromechanical system）， 电 子 通 信 系 统（electronic communication system）和专用设备（special equipment）等均是船舶制造业的重要支撑部分。船舶制造业的主要特点如下：集资本、技术和劳动力3 个密集的行业；受宏观经济影响，具有典型的长期特征；市场竞争高度国际化；基于订单的生产模型。在中国造船业的发展中，存在明显的不足。只有通过设计师自身的经验做出一定的调整。这也充分说明中国造船业仍处于数字化和信息化发展的初级阶段，需要进一步完善。

1 计算机在船舶制造的发展历史

随着技术革命和产业转型，我们迎来了大数据时代，大数据时代物联网的发展，信息和数字在各个行业的普及。正因为如此，造船业也不可避免地受到影响，已成为其未来发展的重心，应当给予格外的重视。通过制定符合趋势的战略选择并加强数字和信息制造技术的使用，促进信息技术与智能制造技术之间的高度融合。

20 世纪50 年代中期，电子计算机被开发并应用于日本造船业。随着技术的进步，计算机越来越多地用于计算船舶性能和结构制造。20 世纪80 年代中期，由于人力资源的老化，国内其他制造业的发展，以及日元的升值，日本造船业决定实施计算机信息集成制造计划。在这个期间，日本造船公司已经形成了比较完整的计算机集成制造系统。计算机集成制造系统可以满足船舶结构开发，产品设计，生产计划和调度，自动化的要求。自20 世纪60 年代以来，中国的造船能力迅速增加。

2 中国造船业的发展现状

目前，中国造船业发展迅速，不仅为国防军的建设提供了保障，而且为水运和石油开采提供了技术装备。随着中国造船业的快速发展，中国已成为世界主要造船国，世界造船中心已转移到中国。逐渐从劳动力成本高的地区转移到劳动力成本低的地区。中国造船业进入国际市场后取得了很大成就，但我们也应该清楚地看到这一点在造船业的建设和发展中，仍然存在明显的问题。生产效率不能得到显着提高、竞争力不强、经济效益不佳是突出问题，这些问题严重的阻碍了中国造船业的发展，产生了一系列的不利影响，必须要进行解决。近年来，国内许多造船企业正在积极转型造船模式，但一些中小型航运企业无法充分了解和重视其发展的标准化。同时，对信息化建设的理解也存在重大缺陷，造船生产准备工作质量不佳，面对更大的生产压力，为了更好地缩短工期，没有进行准备工作，进而严重影响了造船的质量。

3 船舶制造业的发展趋势

面对日益激烈的市场竞争，造船业面临的问题迫切需要解决，各造船公司正在积极寻找解决方案。目前，越来越多的造船企业意识到数字造船技术可以改变造船业瓶颈的现状。数字造船技术依赖于造船的基本环节，虚拟仿真建模和优化等数字技术被用作生产手段。将计算机技术和信息技术整合到船舶前期开发、生产过程、生产管理和整体决策的整个过程中，为了达到均衡、高效、科学的生产目的，造船企业获得最大的经济效益。如果想将数字技术应用于造船技术，首要任务是建立数字化生产线，数字化生产线及时造船数字化的关键，也是前提条件。其中，数字生产线技术采用先进的制造技术和信息技术连接造船的基本步骤。对于设计，生产和管理的统一规划，建立信息化，现代化和数字化的生产系统。实现整个生产过程的自动控制，有效地解决现有造船企业效率低，质量差等一系列严重问题。

目前，各国都意识到造船业存在的问题，并已开始积极推动数字造船技术的实现。因此，在这种大的环境背景之下，中国也开始加强数字技术研究，努力探索新技术，积极推动中国造船业的现代化。虽然启动时间较晚，但受到国家各部门和造船企业的关注，取得了一定的成效。目前，已建立了基本信息系统，并在当前的造船过程中部分使用，对我国的航运输事业产生了很大的帮助，促进了我国造船业的发展。

4 中国的造船业应该采用更多的信息手段

在这个阶段，中国对先进制造技术的理解是相对片面的，其主要关注的是船舶的制造过程。尽管许多造船厂在其早期开发中已经尝试过数字造船厂，但目前他们只是在概念上进行了理解，对于数字化在实际造船中的应用还比较少。20 世纪90 年代，制造业与日本之间仍存在巨大差距。目前，在造船厂的开发中，应该设计一种能够实时显示该段的位置的软件。它可以每天早上显示船舶保健项目的具体位置，以便更好地保证检查工作的顺利进行。另外，该软件可以根据实际情况进行优化。虽然现有船厂内网的检查系统已经建立，但其内容不够全面，严重影响了检查效果。

5 有限元分析在现场结构修改中的应用

目前，中国的许多造船厂都没有重新设计的能力。一般来说，只能根据自己的经验进行调整。一般来说，只能根据船东的建议进行纠正，因此，没有足够的理论依据支持它。船东有时会要求不合理的整改要求，如果没有经过核实，他们将失去大量的材料和人力。现场质量检验员的整体质量存在缺陷，没有足够的理论依据。另一方面，它也会影响其自身专业性的体现。

在局部船体的有限元分析中，存在许多需要解决的问题。如果要对一个段进行有限元分析，则在完成网格划分后需要考虑的问题是分段载荷的精度和有限元分析结果。在实际工作中，首先要注意电网的划分，其次要设置负荷。船的力量具有很强的复杂性，一方面受重力影响，另一方面受多种因素产生的动态载荷影响。在船舶运行期间，负荷也会发生变化。在单个分割中，不能确定负荷的值，力相对复杂，分割的分段数量大，这也给计算工作带来了一些麻烦。在分段荷载分析中，首先要对整体进行有限元分析，观察整船的主要荷载，然后分析某一截面的荷载。对受其影响的全船载荷类型进行科学分析，以确定其主要载荷。在造船业的发展中，现场局部结构有限元分析的实施可以有效地改变传统的造船业发展模式，从而将造船业转变为技术密集型产业。在造船工作中，我们必须积极培养和提高造船厂的个人能力。

6 结语

随着数字技术与各行业的紧密结合，以数字造船为主要发展方向的造船业信息化进程逐步加快。数字化的关键技术不仅解决了数字造船的主要支撑技术，而且引领着中国造船业信息技术的发展。如果要推动中国造船业的发展，就必须加大投入力度，对数字化关键技术进行实践研究。努力掌握加快中国数字化造船进程的关键技术和主要步骤。同时，国家和有关部门也应加强对造船业的投资，引导他们对关键技术进行研究。提高造船业整体能力，促进造船业向数字化方向发展，增强行业竞争力，满足中国军事装备的建设需求和国民经济的发展需要。