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MSC.Software加速船舶创新 |
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| http://cn.newmaker.com
4/23/2008 2:31:00 PM
《舰船科学技术》
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从上个世纪60年代初至今，MSC一直致力于CAE领域的研究和软件的开发，经历了40多年的技术研究和发展，见证了各制造工业研发和制造模式的变革过程，我们同时也扮演了技术的创新和领头羊的角色。
船舶工业，从最早期的“整体制造模式”开始，到目前日韩领先世界造船界的壳舾涂一体化作业模式，MSC公司一直在推动着生产模式的转换过程。从最早期的整体制造模式，船舶设计人员比较多的使用Visual Nastran 4D，到后来逐渐成熟后，使用MSC.Nastran，MSC.Patran，MSC.Dytran，MSC.Marc，MSC.Adams等等；同时，在分段制造模式和分道制造模式阶段，为了缩短设计周期，加速新船投放市场的时间，日韩，欧洲，包括处于从分段制造模式向分道制造模式转型中的中国，都进一步在不同的产品的基础上进行了相应的船舶行业的自动化和专业化的二次开发。
幸运的是拥有船舶行业中众多顶级的世界级用户，他们的需求代表本行业发展方向，这些需求推动了MSC公司产品向新一代企业级转型，其实不仅是船舶行业，汽车，航空，航天等各制造业都面临着CAE单点式分析向多学科集成转型的挑战。
因此，MSC首先提出了多学科仿真MD(MultiDiscipline)和企业级仿真SimEnterprise的概念，借助全新推出的面向仿真工程师的SimXpert平台，结合初步设计人员使用的SimDesigner，以及新一代的多学科联合仿真软件MD Nastran，MD Adams，和实现企业集成制造模式的管理平台SimManager，从而为船舶企业先期搭建起了完整的企业级CAD/CAE的平台，推动了船舶设计更快，更有效的转入集成制造模式，大大缩短设计和建造的周期。
同时，MSC的这一系统完全可以根据企业自身的特点和流程搭建，与各个企业的设计和管理流程紧密结合，是客户化的，具有企业特色的分析管理流程。例如，意大利的芬坎蒂尼集团已经最新选购了SimEnterprise系列解决方案以最优化的设计途径缩短了设计周期，他们选用了新一代的多学科求解软件MD Nastran，流程管理软件SimManager，仿真流程自动化平台 SimXpert，相比原来单一学科的仿真手段和模式，提高了50%的效益。
总体上来看，我们是造船大国非造船强国，我们造船企业面临“先进造船能力不足、自主研发能力弱、船舶配套对外依存度高和造船生产效率低”挑战。
如果从CAE应用来讲，中国船舶工业在CAE分析在单学科和单点技术上的应用并不落后于世界强国，在某些领域处于世界领先地位，甚至于超过了国外。但是为什么我们一直还停留在分段制造模式向分道制造模式的转型阶段？
韩国造船业起步比我国还晚，如今其效率和水平已可与日本一比高下，实现了船舶制造壳舾涂一体化作业。船舶工程是一个系统工程，涉及多专业多学科，我们认为不能靠单一技术完成整体的设计和制造，需要相互协调和统筹分析设计，在CAE仿真的运用上也是如此。以日韩和欧洲船厂作对比来看，这些国家船厂生产设施及工艺技术的水平基本上相差不大，但由于组织管理技术水平有高低，日韩船厂的生产效率要明显高于西欧船厂。
所以目前国内造船企业在CAE应用技术方面我们建议要做到三点，第一是平衡CAE的应用水平，在总体上各个领域，各大企业和研究院所之间要互相交流，共同提高；第二是建立专门CAE部门、培养人才，在设计的早期导入仿真分析计算技术，并作为产品设计流程标准其中不可少的流程；流程，iaoda第三就是各个企业和研究领域内部要建立一套企业级的仿真流程、标准、数据的管理体系和平台，这样才能消除由于中间数据转换，模型重建，或者标准不一致带来的设计周期过长的问题，实现真正意义上的船舶CAE辅助设计的一体化进程。
在最近刚刚结束的全国船舶工业工作会议上，国防科工委金壮龙副主任强调：面对世界造船业发展大势，面对多种力量的角逐，我国船舶工业要想赢得竞争，实现新的跨越，必须实施战略转型。其中有一条就是推进信息集成化，加强总装造船工法研究与应用。当然这就需要船舶企业构建自身的平台，确保船舶一体化设计管理之间的协调，连续，最大限度的实现各个领域分析的零转换原则，尽可能的实现船舶CAE的标准化。国内的船舶计算机辅助设计正面临着这样转型阶段，如果实现的好，就可以大大加快我国造船业向集成制造模式转型的步伐。这也是MSC提出SimEnterprise和MD技术的目的。
在船舶工业我们有非常多的成功案例，高兴的是国内我们也有很多成功的用户，如国内成功的用户—中国船舶科学研究中心（CSSRC），从上世纪90年代初期就先后使用MSC的Nastran，Marc，Fatigue，Dytran，Patran等软件，在船舶结构强度、稳定性、模态、响应、疲劳，非线性，瞬态动力学和优化等分析中均有成功的经验。近十年时间里，考虑到船舶行业CAE仿真的自动化和客户化需求，CSSRC还充分利用Patran的PCL语言开发了一系列船舶行业专用的前后处理工具和CAE接口，如船舶典型节点的细化和自动建模系统，通用CFD软件和Patran的接口以及Patran针对CFD的前后处理平台，舱口角隅网格细化和自动建模系统等，大大方便了船舶行业CAE仿真的应用并提高CAE的效率。现在随着计算分析量的增加，分析要求和模型的不断扩大，对分析问题的多学科综合性考虑等，CSSRC所在2006年引入了MD Nastran并行版本，实现了大规模计算的能力，尤其在瞬态动力学计算中。同时，CSSRC里还在将CAE分析推向统一管理平台，统一数据模型的企业多学科数值仿真的模式，建立船舶行业的CAE数据库。
在国外的成功用户，在此介绍的是世界最大的造船企业之一Fincantieri（芬坎蒂尼）。他们在Genoa和Trieste 拥有设计中心，其中Trieste为欧洲最大设计中心。其业务包括：负责设计和生产动力柴油引擎、造船研发和推进领域的海军技术研究中心（CETENA）和负责海军系统（轻武裝快舰、大型驱逐舰、驱逐舰和航空母舰）领域的研发和设计。被造船业界公认为世界级领导厂商。在当今竞争激烈的环境中一直保持着商业优势，正是因为该公司不断提升产品品质和在设计和制造中追求创新，为实现这一目标，Fincantieri十分依赖产品设计流程中的工程分析能力。2007年该公司决定引进新一代仿真SimEnterprise，在这个合同中，Fincantieri公司集团将大大扩展其已有的仿真能力。Fincantieri与MSC联合拟定了一个详细的实施计划，目的在于制定一个合理的仿真平台，大大缩短从设计到制造的整体时间。
SimEnterprise是一个完整的仿真环境，在企业内部实现最佳流程、方法、模型和数据的集成，为企业带来最大效率。他们在工程仿真分析的经验值得我们国内造船企业借鉴。
MSC在船舶结构仿真分析有全球技术最领先最权威的产品和服务，涉及船舶总体的强度、深水爆炸、晃荡、船用设备（雷达、船载设备抗冲击分析）、动力系统、推进系统（机械结构、操舵倒航机构、液压和控制系统）、噪声分析（振动噪声、水下噪声、舰船潜艇的噪声辐射及声学措施等）、操控系统、事故的结构分析和船舶搁浅损伤分析。
MSC的客户在船舶行业分布非常广泛，无论是在国外还是在国内，客户的数量和老用户的技术需要都处于迅速发展状态。例如上世纪八十年代初开始，全球十大船级社，包括我们中国船级社，先后建立了基于MSC有限元软件内嵌入规范计算的设计与认证标准，到目前他们还在不断的升级和增加我们软件数量。从九十年代中期开始，国内各大舰船科研院所基本都引进了MSC的软件开展的设计研究工作。
在初步设计阶段，技术设计阶段，和施工设计阶段，都可以用CAE技术代替传统的手工计算和简化结构计算考虑船舶的强度、刚度、稳定性、振动、抗冲击、噪声、晃荡、补强设计等需求。
首先是让客户了解CAE在船舶设计和评估中的作用，使大家认可仿真的重要性和必要性，达成共识，其次是通过引进国外的经验，用事实证明CAE完全可以优化设计，助力企业创新。
目前，国内船舶行业的CAE分析在单学科，单点技术上并不落后于世界造船强国，但在总体结构仿真计算、多学科联合仿真技术和效率上与造船强国差距较大。我们将帮助企业在单点的、简单重复的分析计算，向多学科、高效的分析仿真转型。
中国的船舶行业在我国各大制造业中是较早使用CAE仿真手段，而且也是应用比较成熟的行业，我们许多的用户在一些尖端和前沿的学科中都有成功的应用案例，并创造很好的经济效益。
我们与全球船舶工业的合作有近三十年的历史，与国内船舶合作和服务也有十年的历史；在去年推出的SimEnterprise和MD新一代仿真产品，就是为满足船舶制造业更新的、更复杂的、更高效的仿真计算要求。未来十年将是我国船舶工业发展的最好的十年，MSC也会不遗余力地为中国乃至世界的数字造船贡献一份力量。
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