数字化转型背景下船体生产设计流程重构与效率提升

一、数字化技术赋能船体设计流程重构的关键路径

（一）基于三维建模的数字孪生技术在设计中的应用

数字孪生技术凭借创建与现实船体完全一样的三维虚拟模型。达成对船体设计，建造，运行全流程的可视化管理，在设计环节，模型汇集结构强度，材料性能等多种维度的数据，设计人员可模仿结构布局，装配步骤等。预先察觉矛盾之处，缩减错误，三维建模进一步加强了设计与制作之间的数据衔接，促使从二维图纸转向以数据为主导的建造模式。

此外，数字孪生技术还能实现设计的实时迭代与优化。当设计人员在虚拟环境中发现潜在问题或需要改进的地方时，可以立即在模型中进行调整，这些更改会实时反映在虚拟模型中，从而避免了传统设计流程中因反复修改图纸而浪费的时间和资源。

（二）AM12/CAD/CAM 一体化平台提升设计协同效率

船体设计流程中不同专业不同阶段之间信息互通是提升效率的关键。通过AM12（船舶设计软件）、CAD（计算机辅助设计）以及CAM（计算机辅助制造）一体化平台，可以做到从概念设计到详细设计再到制造执行信息的无缝衔接，AM12 模型作为数据中枢，它不但可以根据船体线型、舱室布局等关键参数，实现对船体的三维建模，还能通过内置的船舶规范实时检验设计合理性，为 CAD 的精细化建模和 CAM 的生产指令转化提供统一且合规的数据源头。CAD 软件可做到快速建模并自动布局，CAM模块把设计数据直接变成生产指令，工艺部门能随时得到设计参数，改进设计反应速度和加工精确度。这三个模块协同作用，让船体设计工作由以往的“ 串联式” 流程转变为“ 并联式” 协作模式。

（三）自动化工艺设计与智能排产系统实现流程闭环

自动化工艺设计能迅速产出切割图、装配顺序等工艺文档，工艺编撰速度与标准程度得到明显加强。智能排产系统按照资源及进度随时调整任务，杜绝冲突并削减浪费，做到灵活调度。二者联手形成从设计到制造的闭环体系，流程稳定性和应变能力均有所提高。

（四）数据集成与云端协作重构设计管理模式

面对多区域、 多团队协同需求，基于云平台的数据系统可以实现异地同步、版本管理以及并行合作，并且统一数据平台对设计结果及改变信息进行管理和记载，防止信息的断层以及误操作发生。以及设计建造与购买等其他部分的信息沟通，达到更加完善的对项目的可视化监管以及执行。

二、流程重构对船体设计效率提升的具体成效分析

（一）设计周期缩短与响应能力增强

数字化重构之后的设计流程冲破了传统阶段的界限，从方案直接跳到详设，再转到工艺并行前进。依靠模板和规则驱动的自动设计工具减轻了重复劳动和手工绘图的时间，设计人员可以专注于重要决定和革新工作。拿参数化建模技术来说，它可以迅速创建出各种不同船型的结构布局，并展开性能比较，把设计准备时间大幅缩减。当项目执行时，客户的需求或者规范一有变动，设计方案就能快速同步更新，并形成相应的施工文档，这样就让企业应对市场和客户改变的速度变得更快。

（二）设计精度提升带动生产质量优化

传统二维图纸常出现表达模糊，误差传递的情况，这容易造成建造环节返工，留下质量隐患，数字化设计利用三维建模和虚拟装配手段。在设计时就能找出结构冲突，空间干涉和工艺风险，所有结构节点，安装孔位，焊缝摆放等细节在建模时都被标注出来并模拟验证。保证从设计到制造保持一致，精度改善后，生产过程中的差错率和返工率下降，材料利用率和加工效率上升，从源头上控制建造质量，使之可追溯。

（三）工艺标准化推动资源配置最优化

利用数字化设计同工艺系统深度融合起来，便能够创建起统一的设计工艺数据库以及标准模板体系，工艺编制也就朝着标准化、规范化方向发展。在流程自动化支撑之下，设计产出内容会更细致，能够精准契合工厂既有的资源配置情况。从而削减由于资源不适应引发的改动或者延误现象，而且标准化的设计成果利于后期保养与技术传承，给企业知识财产沉淀给予助力。特别是在大批量、系列化生产当中，统一的工艺标准会切实加强生产一致性以及质量把控水平。

（四）从单船设计向模块化、系列化设计转变

数字化技术促使船体设计从以往针对单个项目、单船型的个性化设计向标准模块化、系列化方向转变。通过创建模块库及标准结构单元，设计人员可在这些基础上快速组合并扩展，从而形成不同的产品族群，这样既提升了设计的复用率和效率，又给后期制造赋予了高度一致的构件基础。利于推动自动化生产线的部署与改进，而且系列化设计也让企业得以用较低的成本应对多种客户的需求，进而加强自身的市场竞争力。

三、推动船体设计流程数字化重构的实施策略

（一）加强技术基础设施建设与平台集成应用

数字化转型推进得有效与否，技术根基牢固与否，是关键所在。船体设计企业应当在硬件设施，网络环境，数据中心等方面加强投入，保证高性能计算，三维建模，协同设计等技术支撑条件，创建统一的数据管理平台。做到 CAD，PDM，MES 等系统之间的深度整合，打破信息壁垒，促使设计，制造，管理等环节协同运行，平台化的数字工具提升了数据的一致性，实时性，还为流程自动化，智能化赋予了技术根基。

（二）构建跨部门协同机制促进流程联动

数字化重构不是单纯的技术问题，更是组织机制的重塑，要想打破传统部门壁垒，就要创建起跨专业、跨流程的协同工作机制，促使设计，工艺，采购，建造这些环节的信息共享和工作联动。通过设置项目协同团队，共享数据库以及及时回馈机制，做到问题迅速应对和信息闭环运作，而且要实行项目经理负责制度和流程管控制度。这样可以优化整个项目的执行效率，削减流程分割和重复劳动。

（三）强化人才队伍建设与数字技能培训

设计流程数字化转型对从业者的技素养要求更高，要开展系统的数字技能培训，提高设计人员对三维建模、智能排产系统等工具的运用能力。促使设计人员和IT 技术团队深度合作，提升软件开发、数据分析和工程实际相融合的能力，重视复合型人才的培育。引导传统工艺工程师向“ 懂技术、会数据” 的数字人才转变，打造一支适应数字化转型的核心团队。

（四）制定数据标准与知识积累机制支撑持续优化

设计流程的数字化重构要靠统一的数据标准作支撑。从构件命名，参数设定，图纸格式到接口协议这些方面，都要形成统一的数据规范，保证不同系统，不同部门之间传递信息又快又准。而且推动企业级知识管理平台创建，把历年来的项目经验，典型的设计方案，常见的问题处理方法等等，都进行结构化整理，变成可以反复利用的知识资源。依靠标准化和知识积累，做到设计流程不断改善，技术慢慢沉淀下来，给企业长远发展给予保障。

结论：

船体设计流程的数字化重塑极大提升了船体设计的响应速度、设计精准度以及协同效率，要想完成转型就一定要重点围绕平台打造、人才培育、数据标准制定等方面展开工作，不断地完善流程机制，提升企业的核心竞争实力。综合来看，当前，是我国船体生产制造发展的重要阶段，为了实现更加快速的发展，有必要重视船体生产设计，并对此展开相关研究，从而不断强化船体生产设计的综合水平，使其更加专业和高效。

参考文献：

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