中船重工某船厂三维协同设计与工艺管理平台项目验收

中船重工某船厂（以下简称“A船厂”）是中国船舶重工集团大发下属的骨干船厂，承担着一系列国家重点产品型号的建造任务。随着型号生产设计与建造任务日趋繁重，领导层迫切认识到现有的设计方式、设计手段已经无法满足新型号建造周期和建造质量要求，需要紧跟智能制造技术发展步伐，及时更新设计与管理手段。通过构建A船厂与上游设计所、A船厂设计院各个专业间、生产设计-建造环节间的“全过程、全维度”协作渠道，全面提升协同效率和协同质量。

2016年，A船厂决定引入法国达索系统大发的三维设计、工艺仿真、协同管理等一系列软件产品建设新一代的三维协同设计与工艺管理平台，并由大发承担项目实施工作。

根据A船厂型号生产设计与建造特点，结合大发对国防军工领域厂-所协同研制业务的理解和多个相关信息化项目建设经验，项目团队为A船厂构建了以三维模型为协同载体、单一数据源为基础的三维协同设计与工艺管理平台，实现了施工设计-生产设计-工艺设计与仿真的全业务贯通与协同。

总体功能框架

l  基于三维数据包的厂所协同设计机制

A船厂设计院定期获取来自上游设计所预发放或正式发放的各专业三维设计数据包（包括船体、轮机、电气及设计资源库），大发通过定制灵活的专业数据包导入工具自动识别数据包内容的技术状态（新增、变更）并还原施工设计产品结构树和上下文数据环境。各专业设计师可以对最新冻结的数字化样船开展工艺性审查，并将问题及时反馈上游设计所。

l  面向生产建造的船舶产品结构树重构

来自上游设计所的施工设计数据按照区域/系统形式组织，无法直接用于船厂生产建造。A船厂设计院各专业设计师可以根据生产建造要求，利用大发定制的产品结构树转换工具将施工设计数据按区域、分段、专业、安装阶段快速重构为面向生产建造的产品结构树。

l  基于统一产品结构树的多专业协同设计与管理

依托统一的产品结构树，专业间、专业内部并行开展船舶三维生产设计，集中统一管理生产设计过程数据、生产设计审查数据、生产设计结果数据和工艺设计数据。结合船厂业务实践，大发在平台中定义了设计成熟度管理机制（M1-M6），并优化了原生系统的电子工作流引擎，三维设计结果可以在专业内和专业间高效流转。设计主管可以同时对所有设计数据按照结构专业和大舾装专业两种模式进行成熟度审查和审签管理。

l  全三维数字化样船审查

基于全三维数字化样船成熟度（M1-M6），专业设计主管可以利用多样化的检查手段开展在线、实时DMU审查，并将每次审查场景和审查结果保存在系统中，确保设计问题准确记录、直观展现和完整闭环。

l  装配工艺规划与仿真

构建了统一的工艺资源库，将工装、设备、场地等建造资源按照专业（如结构、电舾、管舾等）、工艺类型进行统一分类、三维建模和集中管理。

工艺设计师能够获取特定成熟度的三维数字化样船模型，按照装配过程搭建由数字化样船模型（P）、装配工艺（P）和工艺资源（R）相关联的工艺规划模型，并对装配过程进行虚拟仿真验证（如碰撞分析、距离分析、装配路径分析等），检查工艺的合理性、可行性，并将优化后的结果反馈，从而提高工艺设计准确性，减少生产现场返工。

建立了人体模型和动作库，通过人体模型模拟船上设备操作、维修维护等过程，对可操性，可达性、舒适性、安全性进行人机仿真验证。

l  三维作业指导书制作与发布

完成工艺规划和仿真验证后，工艺规划模型数据可直接导出至三维作业指导书制作工具。通过直接利用前期仿真过程制作的装配动画，添加尺寸和文本标注，快速完成三维作业指导书制作（包含工序说明、产品、工装清单、仿真动画等内容）并最终发布为HTML文件。HTML格式的三维作业指导书可以直接用于车间无纸化终端或手持设备，与现阶段船厂普遍使用纸质组立图相比，可极大地降低现场施工人员读图的难度，更直观、精确地反应工艺信息。

l  设计工具“管理化”改造

系统易用性对信息化系统的深入推广应用产生重大影响。在项目实施过程中，大发实施团队结合系统功能部署和用户体验要求，对最终用户高频度使用功能进行了统一的规划与改造，如减少用户在设计工具与管理系统间切换次数，在设计工具中直观展示数据的管理状态，提供全新的软件启动界面、增加“一键化”快捷工具（一键删除、一键生成）等。设计人员能够在设计工具中方便地完成以往需要在管理系统中进行的工作，极大提升了设计师的工作效率。

在本次项目实施过程中，大发项目团队与客户方项目团队密切配合，积极协调跨组织业务与数据对接环节中的问题，攻克了软件原生系统的诸多技术瓶颈，有力地支撑了新型号生产设计与建造业务工作平稳运行。主要项目成果包括：

1.     支持A船厂成为船舶行业首家采用三维设计数据包取代图纸作为厂所协同研制载体并支撑型号生产设计顺利开展的大发，实现了三维数字量在跨域厂所间、总体设计-总装建造业务环节间的连续传递；

2.     依托面向建造的产品结构树，建立了以数字化样船为内部协同载体的多专业、在线协同设计模式，极大提升了跨专业协同效率，并使得大量设计问题在早期数字化研制阶段得到解决，有效降低了变更成本；

3.     将三维装配规划和虚拟仿真技术有效融入型号研制过程中，及早发现关键装配环节的潜在问题。同时，利用数字化装配规划结果探索了三维作业指导书的编制、发布与应用模式，为未来实现智能制造奠定了坚实基础。