2021年12月17日，中國(guó)首艘大型郵輪在中國(guó)船舶集團(tuán)旗下上海外高橋造船有限公司順利實(shí)現(xiàn)整船起浮，正式轉(zhuǎn)入內(nèi)裝和系統(tǒng)完工調(diào)試階段。截至今年5月底，首制大型郵輪H1508項(xiàng)目建造進(jìn)度超60%，郵輪二號(hào)船項(xiàng)目各項(xiàng)工作也全面鋪開，詳細(xì)設(shè)計(jì)、采購恢復(fù)推進(jìn)，生產(chǎn)設(shè)計(jì)按計(jì)劃啟動(dòng)。
大型郵輪被譽(yù)為造船行業(yè)“皇冠上的明珠”，是中國(guó)目前唯一沒有攻克的高技術(shù)、高附加值船舶產(chǎn)品，全船零部件達(dá)到2500萬個(gè)數(shù)量級(jí)，總電纜布置長(zhǎng)度達(dá)4200公里，面對(duì)如此龐大復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程，若利用傳統(tǒng)手段開展設(shè)計(jì)已顯得力不從心且效率低下，那么外高橋造船是如何顛覆傳統(tǒng)做法，及時(shí)、準(zhǔn)確、順利完成郵輪項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)的呢，又是如何通過設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)變帶動(dòng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的呢，一切都需從當(dāng)前時(shí)代變革說起。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型是關(guān)乎企業(yè)生存和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的“必修課”
當(dāng)下數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為時(shí)代熱詞，對(duì)制造型企業(yè)而言，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已不是“選擇題”，而是關(guān)乎生存和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的“必修課”。而對(duì)于造船企業(yè)來講，隨著所承建的船舶產(chǎn)品技術(shù)難度越來也高、零件量級(jí)越來越大，傳統(tǒng)的船舶設(shè)計(jì)建造和生產(chǎn)組織模式在快速響應(yīng)市場(chǎng)變化、壓縮設(shè)計(jì)建造周期、提高設(shè)計(jì)建造質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)內(nèi)部自我增效等方面越發(fā)吃力，由于船舶設(shè)計(jì)在船舶整個(gè)產(chǎn)品生命周期中起到關(guān)鍵決定性作用，是整個(gè)數(shù)據(jù)鏈的源頭，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能制造的基礎(chǔ)，因此加快推進(jìn)研究基于模型的船舶三維數(shù)字化設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用，已成為業(yè)內(nèi)主流船企共識(shí)和必爭(zhēng)之地。
何為三維數(shù)字化設(shè)計(jì)？
舉例說，當(dāng)前船舶設(shè)計(jì)模式是，（1）開發(fā)或基本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)用Auto CAD軟件繪制二維圖（例如總布置圖、典型剖面圖等）、用NAPA等軟件建立三維模型進(jìn)行總體性能計(jì)算等，船級(jí)社軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析等，形成圖紙送審船級(jí)社；（2）生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，以送審圖紙為設(shè)計(jì)輸入進(jìn)行三維建模，生成用于生產(chǎn)的圖紙及零件信息。在不同的設(shè)計(jì)階段，由于軟件之間兼容性不夠，二維軟件、三維軟件、CAE軟件、船舶性能軟件等這些軟件間無法實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，模型需要重建，數(shù)據(jù)源不統(tǒng)一，設(shè)計(jì)模型不能共用，復(fù)用；圖紙與模型交替表達(dá)，圖紙?zhí)幚碇貜?fù)工作量大；各階段之間存在嚴(yán)格的分割。這既耗費(fèi)了大量人力投入，影響設(shè)計(jì)效率，也勢(shì)必降低設(shè)計(jì)質(zhì)量。而船舶三維數(shù)字化設(shè)計(jì)通俗地講，就是以3D模型為主、2D圖紙為輔，船舶各專業(yè)使用統(tǒng)一的三維設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)生成統(tǒng)一模型，作為整個(gè)設(shè)計(jì)周期的單一的數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的共用與復(fù)用。重構(gòu)船舶設(shè)計(jì)新模式，能很好解決以上問題。
具有外高橋造船鮮明特色的數(shù)字化設(shè)計(jì)之路
作為中國(guó)首艘大型郵輪的主體設(shè)計(jì)建造單位，面對(duì)數(shù)字化浪潮的襲來，外高橋造船人未雨綢繆、開拓創(chuàng)新、銳意進(jìn)取，走出了一條具有外高橋造船鮮明特色的數(shù)字化設(shè)計(jì)之路。為了實(shí)現(xiàn)中國(guó)人的郵輪夢(mèng)，外高橋造船在中國(guó)船舶集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)下，從2016年著手開展大型郵輪技術(shù)消化吸收和數(shù)字化設(shè)計(jì)環(huán)境，即“三維一體化”設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用的探索、研究及實(shí)踐，通過充分的論證、調(diào)研，2018年6月，順利引進(jìn)鷹圖Smart 3D軟件系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于中國(guó)首艘郵輪的全專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中。
Smart 3D軟件系統(tǒng)擁有較好的軟件開放性，能夠開展二次開發(fā)、與各種應(yīng)用系統(tǒng)的軟件（例如CAE數(shù)字仿真軟件）進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，提高設(shè)計(jì)效率；同時(shí)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力及智能設(shè)計(jì)功能，能減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤；更重要的是，Smart 3D軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)貫穿產(chǎn)品全生命周期的單一數(shù)據(jù)源，從一開始就可以真正實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和多方協(xié)同，即便郵輪工程物量巨大，也能夠成功實(shí)現(xiàn)三維模型數(shù)據(jù)從設(shè)計(jì)向建造的及時(shí)無縫傳遞。
2021年12月17日中國(guó)首制大型郵輪在外高橋造船實(shí)現(xiàn)了整船起浮的里程碑節(jié)點(diǎn)，表明Smart 3D軟件系統(tǒng)順利完成了中國(guó)首制大型郵輪項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)，形成了全專業(yè)完整建模、超大圖紙量、超大數(shù)據(jù)量的“三維一體化”設(shè)計(jì)平臺(tái)。整船全系統(tǒng)的3D模型數(shù)據(jù)量高達(dá)到1000G，工程體量、設(shè)計(jì)信息完整性全球領(lǐng)先。
Smart 3D軟件系統(tǒng)在郵輪設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，不僅重塑了外高橋造船設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程、形成了全專業(yè)一體化設(shè)計(jì)格局，而且由于統(tǒng)一了數(shù)據(jù)源，改變了以往在設(shè)計(jì)活動(dòng)中的各設(shè)計(jì)軟件“單兵作戰(zhàn)”的不利局面，能夠解決以往設(shè)計(jì)軟件無法解決的托盤管理、智能化材料控制管理、重量重心等數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)、高效和完整抽取的目標(biāo)，并真正實(shí)現(xiàn)了“模型下現(xiàn)場(chǎng)”，在網(wǎng)頁端和移動(dòng)端可以直接查看每個(gè)分段總段的三維安裝模型，直觀了解管系、舾裝建和設(shè)備的排布方式和施工工藝，設(shè)計(jì)、建造質(zhì)量和效率均得到了極大提高。
重塑現(xiàn)代造船設(shè)計(jì)模式，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
鑒于Smart 3D軟件系統(tǒng)在船舶設(shè)計(jì)領(lǐng)域的強(qiáng)大適用性，外高橋造船組建專職技術(shù)團(tuán)隊(duì)，以鷹圖Smart3D軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，在民船領(lǐng)域規(guī)劃一體化三維數(shù)字設(shè)計(jì)目標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)路線等，分階段開展重構(gòu)船舶全設(shè)計(jì)周期的一體化三維數(shù)字設(shè)計(jì)（IDUD）流程及模式研究。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)民船全設(shè)計(jì)周期（基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)）的單一數(shù)據(jù)源，模型共用、復(fù)用；各設(shè)計(jì)階段、設(shè)計(jì)與計(jì)算、專業(yè)之間的一體化及協(xié)同、并行設(shè)計(jì)；縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)水平，重塑現(xiàn)代造船設(shè)計(jì)模式，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
團(tuán)隊(duì)依托一艘30萬噸VLCC和一艘11.4萬噸阿芙拉油輪，利用Smart 3D軟件系統(tǒng)建立了全船船體結(jié)構(gòu)的三維模型，開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及驗(yàn)證工作，目前已基本走通結(jié)構(gòu)一體化三維數(shù)字設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)了基于Smart 3D模型的有限元模型高效生成、大板架建模策略、分段切分等關(guān)鍵技術(shù)，形成了基于Smart 3D模型詳細(xì)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)設(shè)計(jì)之間的模型數(shù)據(jù)流動(dòng)，具備了CAD及CAE軟件二次開發(fā)能力，取得較為豐碩的階段研究成果，并在公司承接的7000TEU集裝箱船上得到部分應(yīng)用。舉例說明，船體結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算分析是校驗(yàn)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必不可少的一步，以往在船舶設(shè)計(jì)中，有限元分析這一步在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段需要利用專業(yè)軟件單獨(dú)建模計(jì)算分析，耗時(shí)又費(fèi)力，而通過利用Smart 3D模型，可以一邊開展三維設(shè)計(jì)建模，一邊同步進(jìn)行有限元分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)CAE與CAD之間一體，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)CAE分析流程自動(dòng)化程序，在設(shè)計(jì)早期階段即可修改完善設(shè)計(jì)模型，譬如現(xiàn)在2~3天內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)由Smart 3D模型生成三艙段有限元模型，而以往這需要2~3周時(shí)間才可以完成，大大提高建模速度和效率。
全力擁抱數(shù)字化變革
數(shù)字化浪潮奔涌而來，激蕩著行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新活力。一體化三維數(shù)字化設(shè)計(jì)雖然只是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型版圖中的一塊，但窺一斑而知全豹，而外高橋造船已做好準(zhǔn)備，全力擁抱數(shù)字化變革，正大刀闊步走在正確的道路上。
