現代船舶設計與制造智能化研究與探索

鄧劍鋒

摘 ?要：在當前的世界經濟大環境下，運輸業的利潤日益增高，而在諸多的運輸方法中，船舶運輸的利潤可以稱得上十分龐大，但是目前來說，全球的航運市場持續走低，產能過剩，市場的競爭也十分激烈，因此，為了振興船舶制造和航運，加快航運行業結構調整，推動產業發展，是船舶行業的必經之路。我國制造業處于一個正在大刀闊斧改革的時期，針對現代船舶設計與制造智能化的研究與探索就十分有必要。

關鍵詞：船舶設計;制造智能化;研究與探索

中圖分類號：U662 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）15-0085-02

Abstract： In the current world economic environment， the profit of the transportation industry is increasing. In many transportation methods， the profit of ship transportation can be said to be very large， but at present， the global shipping market continues to decline， and the production capacity continues is excessive， and the market competition is also very fierce. In order to revitalize shipbuilding and shipping， accelerate the structural adjustment of the shipping industry and promote industrial development， is the only way for the shipbuilding industry. China's manufacturing industry is in a period of drastic reform， and it is necessary to study and explore the modern ship design and manufacturing intelligence.

Keywords： ship design; manufacturing intelligence; research and exploration

前言

對我國船舶業界來說，相比西方國家的科技創新發展還有所不足，因此，為了提高我國航運在世界市場上占據的地位，就必須加大科技創新的力度，推動我國船舶設計盡快完成智能化的探索，由“中國制造”變為“中國智造”。

1 現代船舶設計

現代船舶的設計，隨著時代的進步，也逐漸越發的規范化和標準化，目前來看，現代船舶的設計主要分為了四個階段，分別是：

1.1 船東的預期報價

船東的預期報價是現代船舶設計的方案規劃策劃階段，這一階段，主要是用來確定船舶的主要工作方向和工作性能，以便完成現代船舶的具體設計方向和船舶設計的完善。

1.2 船舶類型的基礎設計

設計船舶時，根據船東的要求以及船級社的要求，進而設計出主要的設計系統圖和設計布置圖，之后在將其送給船東和船級社進行審核，進行進一步的規劃。

1.3 詳細設計

詳細設計這一階段，是現代船舶的最為基礎的設計階段，這一階段可以為現代船舶的之后更為精細化的設計奠定基礎。

1.4 現代船舶的生產設計

根據造船廠的工藝、技術等方面，參照詳細給出的船舶參數和設計建立的船舶模型，最后產出能夠直接進行船舶生產組裝的設計圖紙。

2 船舶的智能制造

所謂的智能制造技術，就是在現代的傳感技術、網絡應用技術、自動化制造等技術以及近期的人工智能的基礎，因此，智能制造需要穩定有力的知識人員供給，同時還要不斷的提高對從業人員的培訓，進一步提高工業方面的科技創新能力，促進產業的升級。

智能制造是我國目前可持續發展戰略上的重要制造模式，他通過借助網絡和人工智能等信息通訊技術，優化產品的設計等過程，減少了資源消耗，節能減排，保護環境。

而船舶的智能制造，需要在智能制造的基礎上，輔以物聯網和互聯網，通過大數據和人工智能取代封閉的船舶制造生產系統，并成為未來的船舶制造工業的基礎，推動我國由造船國走向制造強國。

智能制造是我國目前工業的發展趨勢，船舶的設計和發展也應該迎合這一發展趨勢，造船企業更應該首當其沖的配合這一發展趨勢，進而讓自己的企業做大做強，智能制造具有以往制造所沒有的智能化、柔和化、集成化等優勢，因此，對于船舶制造業來說，這是最為有利的制造方式改革。

2.1 智能船舶系統所具備的特點

（1）智能船舶的系統性，所謂的智能船舶的系統，并不單指船舶自身，而是由許多個分系統構成的船舶岸基一體化的智能服務系統的結果，并包括了船舶的設計、制造、操作等方面的系統。（2）智能船舶的網絡性，所有的智能系統的基礎，都是基于網絡聯通的，包括互聯網、物聯網、云計算、大數據等等網絡云數據，通過這些，實現船舶設備和設備之間，設備和船舶之間等的網絡鏈接，最終實現信息共通、遠程操控等。（3）智能船舶的智能性，智能船舶的最大特性之一便是他的智能性，智能船舶的系統是一個多智能的集合系統，通過互聯網和大數據等對船舶的相關數據進行探測分析、評斷推理等，最終實現正確的決策，通過智能傳感系統等和智能化有關的新技術，實現船舶設計、制造、操控等的智能化。（4）智能船舶的協同性，智能船舶系統包括了船舶的設計企業、制造公司、銷售公司等許多可以信息共享的公司，通過這些公司之間相互流通數據，實現船舶運作的協調性，企業的競爭力，實現共同發展。（5）智能船舶的柔韌性，智能船舶系統能夠快速使用變化飛快的船舶設計等方面的數據分析變化和溝通交流，同時也能對變化莫測的市場需求及時提出相應的反應，具有極強的柔韌性。（6）智能船舶的追溯性，智能船舶系統可以對船舶的設計、制造等過程進行全過程的追蹤，如果船舶出現問題也能及時的處理和解決。（7）智能船舶的服務性，智能船舶的系統是一種船舶和岸基聯系到一起的智能信息服務的健全體系流程，能夠及時的增加各種增值服務，從船舶制造的全過程提供不同的服務，滿足市場多樣化的服務需求。

2.2 船舶制造智能化的數字化技術

（1）數據集成技術。船舶的信息集成系統是一種進行數據交換等方面系統運行的平臺，它規定了船舶智能制造的信息交換和運行系統標準等，為業務的應用提供良好的系統接口，穩定的運行環境和嚴格的關系界面。船舶平臺信息集成系統的核心技術是，它的任務管理調集的子系統和在數據訪問上的兩大部分，這個平臺自身也是作為一個中間元件的功能，用類似組合零件的形式對要求的功能提供應有的支持和幫助，包括流程調度與控制，權限的控制和對數據的訪問。系統的最低層是到處分布的數據庫管理系統。傳播平臺信息集成系統的體系結構，任務管理調度的分系統，通過一種傳遞信息的方式來控制系統中的運行演化流程，數據訪問通過發送和接受控制應用的流程。

（2）虛擬現實技術。這種技術最早是由美國的一個公司提出的一種關于計算機等方面的高新科技技術，是一種利用計算機在電腦上構造一個與某個現實環境相同的情景，人類通過某種設備進入這個環境中進行類似于現實的交流溝通，在這個環境中，人們不只能夠互相溝通，還能對某種傳遞的信息做出反應，進而產生一種“真實”的感官。虛擬現實系統主要是由五個部分組合而成的，分別是，虛擬設備引擎、虛擬設備的輸入輸出設備、虛擬設備的軟件和大數據庫、虛擬軟件平臺的用戶和任務。其中，又以虛擬設備的引擎虛擬現實系統的核心之處。VR引擎是虛擬仿真系統的核心之處，它通過讀取虛擬設備中的大量數據信息，進行對與任務相關的數據的讀取計算分析，最后輸出反饋的任務結果。IO設備是實現虛擬設備的基礎，人們往往通過專門的數據接口來為計算機發送命令，同時將模擬得出的信息實時反饋給用戶。軟件和數據庫，根據各個領域的側重方向，目前虛擬現實系統的仿真軟件有很多種。

虛擬現實技術的特點主要通過四個方面來表現：

多感知性：所謂的多感知性，是指除了一般計算機之外所具有的視覺方面的感知之外，還有著其他方面的，比如聽覺上的、觸覺上的、嗅覺上的、味覺上的、運動上的等等。

沉浸感：是指計算機所生成的虛擬環境可以給人一種

相對真實的感官，讓人對自身的存在感有一種真實的感覺，這一點就不僅需要真實的模型，還需要人機交互功能的推動。

想象性：在進入計算機生成的虛擬環境時，不僅要依靠外部設備的介入，類似虛擬頭盔和虛擬眼鏡等，同時也要通過設計人員的想象力將虛擬的環境設計出來，這也需要表達作者的設計思路。

交互性：所謂的交互性是指，人們通過計算機輸入到虛擬數據庫里的信息可以感知人們的具體意愿，并可以做出相對的反應。

在目前的經濟全球化的發展趨勢上，在國際市場上的競爭十分強烈，特別是在工程的制造領域，新興技術、新產品的誕生比比皆是，這就對新產品的設計開發提出了更高要求，企業想要在這樣的挑戰發展，就必須有更強大的技術支持，虛擬現實技術完全可以滿足這種要求。

由于虛擬現實技術是有外國首先提出并研究的，因此到目前為止，虛擬現實技術經過多年的發展已經在外國的航天領域、汽車制造領域、醫療領域等方面得到廣泛的推廣，而在我國，由于工程學起步較晚，因此，對虛擬現實的技術研究較為淺薄，雖然我國的虛擬現實技術起步較晚，但是信息技術的發展快速，讓虛擬現實技術在我國也開始迅速普及，目前主要應用于工程制造業的兩方面：工業產品的外形結構設計和產品裝配工藝優化。

其中在智能船舶制造方面，對于設計、生產、操控這三個方面極其有效，因此，為了推進制造船舶智能化，就應該推廣虛擬現實技術在航運行業中的廣泛應用。

3 結束語

船舶的設計和智能化制造，必然要在目前已經存在的信息化、自動化等因素下組建成一個新興的實體架構，之后，通過大量的評價、研究、推測和優化等方面，組合形成附加值更高的船舶制造等船舶制造產業鏈。進而讓中國的船舶設計和智能化制造工業在未來能更簡單的立足市場，緊跟市場方向，走向定制成模式化、管理細致化、服務完善化，從而更好地創造船舶的新興價值。目前而言，國內的船舶制造業大多都造型多而產量少，船東的對船型定制的要求高、船型的高新技術著稱，但航運市場的低沉、以往船舶生產的面對的障礙、高端船舶制造技術的缺失等越發影響到了我國的船舶設計與制造業的發展，建立制造智能化的船舶制造體系，以智能化的制造設備代替需要大量人力的機器，構建一體化船舶智能生產系統，通過大數據和互聯網技術將全部的生產所需資源進行組合，讓目前的半自動化船舶設計制造生產向智能化生產系統轉變，促使船舶能以最小的生產代價得到最大的效果。實現船舶設計制造定制化和個性化等方面的結合。

參考文獻：

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