虚拟制造技术在船舶制造中的应用策略分析

[摘 要]船舶的生产制造是一项较为复杂的工程项目，由于船舶生产的投资额度较大，若在某个生产环节出现问题，则会直接影响整个船舶的生产。为了防止此类事件的发生，在船舶的制造中可以采用虚拟制造技术。虚拟制造技术包括了建模、仿真以及虚拟现实技术，能对产品制造的过程中进行虚拟集成，优化产品的设计。本文阐述了虚拟制造技术的相关内容，并分析虚拟制造技术在船舶制造中的应用。探讨了此项技术在应用过程中的关键因素，对其技术应用前景进行了展望。

[关键词]虚拟制造技术；船舶制造；应用策略

中图分类号：U671.99 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0114-01

随着环境与资源之间的矛盾越来越深，虚拟制造技术应用计算机、信息以及仿真技术，在船舶的制造中进行仿真。通过对船舶的生命周期进行模拟，预测船舶性能。从而有效地提高船舶的质量，降低船舶制造的成本，显著地提高船舶制造的效率。在产品的设计和开发中，很难预测一些潜在的问题，只有等到船舶制造真正地投入到生产和使用中才会发现其存在的问题。但如此一来不仅造成了大量资源和材料的浪费，也大大地延长了船舶开发的周期。采用虚拟制造技术能有效地解决这些问题的发生。主要原因在于虚拟制造技术为船舶的制造提供了设计方案以及可制造性的环境，可以及早地发现船舶在设计中存在的问题，预测产品的性能和指标。

一、虚拟制造技术

虚拟制造是从船舶的设计、制造到报废整个生命周期中。虚拟制造能完成整个船舶的设计过程，从而实现船舶在加工、装配、拆卸以及回收处理整个过程的仿真的设计。虚拟制造技术能对船舶的功能、经济以及生命周期进行预测，评价资源利用率，可以为船舶的设计人员提供改进的依据。如此便能显著地提高船舶的设计质量，降低船舶设计中存在的问题和缺陷。提高船舶制造的规则以及加工生产的合理性，进一步优化船舶制造的质量。船舶在制造的过程中，通过仿真船舶的生产计划，可以时资源进行合理地优化配置。显著地缩短船舶制造的周期，降低船舶制造的生产成本。

（一）材料模拟仿真

虚拟制造技术在船舶材料的模拟仿真中，将材料制备工艺中微观过程学进行模拟，将船舶制造材料的成分、结构以及性能进行优化设计。

（二）虚拟加工

虚拟制造技术在船舶制造中可以对船舶制造的整个加工过程进行仿真模拟。仿真模拟包括对船舶中工件几何参数、轨迹等仿真过程，对加工过程中各项物理参数进行预测与分析，对船舶的运动、动力学进行仿真。这些仿真设计便能在船舶设计的阶段动态的呈现出来，并能预测船舶的性能。

（三）虚拟装配

在虚拟制造技术中，虚拟装配是将计算机仿真以及虚拟现实技术进行联合。从而在计算机上进行船舶的仿真装配，而虚拟装配的首先要在计算机辅助设计系统创建出虚拟的船舶模型，再利用虚拟的环境进行船舶性能的试验、仿真。其中虚拟装配主要是根据船舶设计的外形以及性能等真实地模拟出来，操作者可以采用交互方式来控制船舶装配的过程。然后根据此来评估船舶的可装配性，并在此基础上优化船舶的装配过程，显著地提高船舶一次试制的成功率。从而大大地降低产品生产的成本，节约产品制造的时间。

（四）虚拟包装

虚拟包装是将船舶的外形以及装饰设计的与真实船舶外观设计无异，采用虚拟包装，操作者能在虚拟的环境中对设计进行修改，对船舶的外观设计进行评价，使其更加地合理和美观。目前已经开发研制出虚拟包装图制作软件，能对产品的外观进行虚拟包装图制作。

二、影响虚拟制造技术在船舶制造中应用的因素

采用虚拟制造技术能在真实产品的制造前，预测产品的性能以及制造系统的状态，从而可以帮助操作者预先作出产品的决策以及优化方案。目前我国在虚拟船舶制造基础上，拥有一批掌握先进制造技术的人才。我国有能力在船舶制造上实施虚拟制造技术，影响虚拟制造技术在船舶制造中应用的因素为：

（一）在船舶制造中采用虚拟制造技术是一个不断认识和完善的过程，在采用虚拟制造的过程中，要在目前船舶制造企业现有条件的基础上，不断地发现问题和解决问题，从而使虚拟制造技术在实现其在船舶制造企业的内部逐步实施。

（二）采用虚拟制造技术要充分地调动人力资源的创造性，并最大限度地发挥工程技术人员的主观能动性。鉴于此，船舶公司的工程技术人员要不断地提高自身的专业素质和技能。对工程技术人员定期开展教育和培训，以提高工程技术人员对船舶制造企业的目标认识。提高工程技术人员在吸收、消化以及应用信息上的能力，提高其创造力。

（三）在船舶制造中采用虚拟制造技术，能将产品的竞争者、供应者以及用户之间的关系产生变化。在采用虚拟制造技术的船舶企业，企业之间的竞争优势取决于产品，也就是船舶在市场上投放的速度。并要不断地满足各个用户的需求。

（四）采用虚拟制造技术，要不断地去吸收和借鉴先进的船舶制造技术和工艺，并以此来提高船舶制造企业在市场上的竞争力。

（五）虚拟制造技术的应用，要不断地提供必要的物质和组织资源，并加强对工程技术人员创造性以及主观能动性的支持。

（六）拟船舶制造技术的实施是一个长期的过程，需要在企业实践过程中不断地改进，并实现船舶制造企业全面虚拟制造化。

结论

综上所述，由于虚拟制造技术在船舶制造中的应用，基本上不会去消耗资源和能量，船舶的设计、开发以及实现过程均在计算机上完成的。这样的方式极大地提高了船舶制造的生产率，显著地降低了船舶制造的成本，提高了船舶企业在市场上的竞争力。除此之外，能够有效地对船舶制造的成本、风险以及生产的进度进行预测，及时地对设计中不合理的因素进行修改。降低了时间成本，缩短了船舶开发周期。

参考文献

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