圖1. FORAN船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1. FORAN是由船舶設(shè)計(jì)師開(kāi)發(fā)、為船舶設(shè)計(jì)師使用的軟件，符合船舶設(shè)計(jì)師、船廠的工作模式和生產(chǎn)特點(diǎn)；FORAN軟件可以用于各種船型的設(shè)計(jì)建造，包括常規(guī)客輪、貨船、非對(duì)稱船、雙體船等，各種軍用艦船包括航空母艦、巡洋艦、驅(qū)逐艦、潛艇等，也可用于FPSO、海洋平臺(tái)等。

2. FORAN于2000年重新編寫(xiě)代碼，基于Windows、C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)、OpenGL圖形語(yǔ)言、NURBS數(shù)據(jù)表達(dá)、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)等，形成了一整套先進(jìn)的軟件體系和友好的用戶界面；用戶可在FORAN環(huán)境中無(wú)障礙地使用中文；其二次開(kāi)發(fā)環(huán)境非常便于掌握；

3. FORAN覆蓋了造船領(lǐng)域所有的專業(yè)，包括總體設(shè)計(jì)、船體結(jié)構(gòu)、管路及HVAC、舾裝、設(shè)備、電氣、住艙設(shè)計(jì)等；同時(shí)，F(xiàn)ORAN可以滿足初始設(shè)計(jì)、送審設(shè)計(jì)和詳細(xì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的全部需求。

4. 全3D的船舶產(chǎn)品模型建立在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)管理自始至終由Oracle完成，確保了數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一，同時(shí)也為與其他應(yīng)用系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)提供了方便的條件；同時(shí)，F(xiàn)ORAN可以支持分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理，支持并行工程，可以滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)的要求，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)了解其他專業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)程、協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)；

5. 全船的3D產(chǎn)品模型保證了設(shè)計(jì)的一致性和數(shù)據(jù)的精確度，同時(shí)可隨時(shí)進(jìn)行干涉檢查，可在極大程度上避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、提高下料精度、減少切割和焊接的余量。這樣可以大量節(jié)約設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的時(shí)間，節(jié)約原材料，為模塊化生產(chǎn)、分段制造、殼舾涂一體化等提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)；

圖2. FORAN舾裝管路設(shè)計(jì)

6. 在全船的設(shè)計(jì)中應(yīng)用了Topological（拓?fù)浠┘夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了船體結(jié)構(gòu)、舾裝、管路、HVAC、電氣、住艙等各種組件及其相互關(guān)系的相對(duì)位置定義，在某一足見(jiàn)修改時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)約束條件對(duì)相關(guān)組件自動(dòng)修改，解除了設(shè)計(jì)師修改設(shè)計(jì)時(shí)的顧慮，極大地提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率；

7. FORAN的“實(shí)時(shí)漫游檢查”功能可以允許設(shè)計(jì)師隨時(shí)通過(guò)漫游方式檢查全船外觀、各個(gè)零部件，對(duì)船上人員的活動(dòng)、維修維護(hù)、煙霧流向、燈光效果等進(jìn)行仿真，并隨時(shí)修改；

8. FORAN軟件將設(shè)計(jì)和生產(chǎn)緊密聯(lián)系在一起，所有的設(shè)計(jì)可以隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行套料、管段制造和安裝，并直接生成小票圖、材料清單（BOM）、自動(dòng)產(chǎn)生數(shù)控路徑和程序；每一分段或模塊可計(jì)算出重量和重心，為指導(dǎo)生產(chǎn)提供依據(jù)；

9. FORAN提供了完整的、可定制的生產(chǎn)策略（建造方針）功能，針對(duì)一個(gè)項(xiàng)目可以制定出若干種不同的生產(chǎn)策略，生產(chǎn)組織和管理人員可根據(jù)船廠特點(diǎn)方便地定義分段、模塊、中間產(chǎn)品及其生產(chǎn)流程，進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)劃和準(zhǔn)備；

10. FORAN軟件的PDM功能包括了船廠級(jí)的文檔管理、工作流管理、版本管理、船東變更管理等；

11. FORAN軟件提供了一系列接口，用于與各種軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，其中包括常用的IGES、DXF、DWG、STEP、XML等；其Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)完全向用戶開(kāi)放，可以根據(jù)需要提取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與其他應(yīng)用系統(tǒng)（PDM、ERP、物流管理等）的集成。

圖3. 俄羅斯Severnoya建造的艦艇

3. 應(yīng)用FORAN軟件的成功案例

FORAN軟件在全球各地的應(yīng)用中，以其上述先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和功能特點(diǎn)，為船廠建立現(xiàn)代造船模式、提高質(zhì)量、降低成本發(fā)揮了積極的作用。西班牙IZAR造船公司利用FORAN完成了眾多艦船的設(shè)計(jì)建造，包括了航空母艦在內(nèi)的各種水面和水下艦艇，以及138,000立方米的液化天然氣船í?igo Tapias等；俄羅斯Severnoya造船廠利用FORAN為中國(guó)海軍建造了驅(qū)逐艦等。

以下通過(guò)一個(gè)小型造船廠Astilleros Zamakona的實(shí)例，說(shuō)明應(yīng)用FORAN所帶來(lái)的效益。

3.1. 船廠簡(jiǎn)介

1914年成立的Astilleros Zamakona船廠位于西班牙北部，成立初主要建造蒸汽船和帆船。船廠位于比斯開(kāi)灣的Santurce，距離畢爾巴鄂市10公里。1928年，船廠建造了第一條鉚接船。船廠有300人（包括雇員和外包人員）。1978年，Zamakona開(kāi)始對(duì)建造系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代化改革，1994年船廠進(jìn)行了一次大規(guī)模的設(shè)備更新。

過(guò)去十年中，Zamakona交付了大約80條各種類(lèi)型的船舶，包括拖輪、海洋供應(yīng)船、漁船、渡船、挖泥船、泥艙船、巡邏艇、引航艇等。

圖4. Astilleros Zamakona造船廠鳥(niǎo)瞰

圖5. Astilleros Zamakona 40 m 冷凍拖網(wǎng)漁船

為了壓縮船舶建造周期，Zamakona船廠布置時(shí)考慮到了較大的材料流以及工作機(jī)構(gòu)。船廠有三個(gè)建造平臺(tái)，分別是120X20米、80X14米以及80X11米。裝配碼頭有110米長(zhǎng)，10米吃水。兩臺(tái)15噸的動(dòng)臂起重機(jī)為建造平臺(tái)工作，一臺(tái)8噸的動(dòng)臂起重機(jī)則在裝配碼頭作業(yè)。建造平臺(tái)上移動(dòng)的起重機(jī)能起吊最多60噸重的分段。船廠有一個(gè)1300平方的鋼料場(chǎng)地、2100平方的分段預(yù)裝配區(qū)域以及3300平方的分段預(yù)舾裝區(qū)域。該船廠擁有數(shù)控氧氣切割機(jī)、卷板機(jī)、型材彎曲機(jī)以及管子彎曲機(jī)各一臺(tái)。Zamakona的內(nèi)部設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)有15人。

3.2. 以前使用的方法

在實(shí)現(xiàn)三維產(chǎn)品建模以前，Zamakona一般都用傳統(tǒng)的、不借助計(jì)算機(jī)的畫(huà)圖技術(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。入級(jí)圖紙通過(guò)外包，室內(nèi)進(jìn)行1:1的放樣。能夠傳遞給車(chē)間的信息非常少，特別缺乏機(jī)械和舾裝專業(yè)的信息。船體結(jié)構(gòu)預(yù)先焊接，管系和空調(diào)管道則只能在船體結(jié)構(gòu)建造完成后由建造師決定。

3.3. 使用三維建模產(chǎn)品以后

1993年，為了在質(zhì)量以及交船洲其方面能同其他西班牙以及歐洲船廠競(jìng)爭(zhēng)，Zamakona船廠決定實(shí)施CAD/CAM/CIM系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)評(píng)估以后，選擇了FORAM。剛開(kāi)始實(shí)施時(shí)，只選用了線性優(yōu)化以及船體結(jié)構(gòu)模塊，1995年實(shí)施了另外兩個(gè)機(jī)械和舾裝模塊。

船廠的設(shè)計(jì)所有8臺(tái)FORAN工作站及兩臺(tái)AutoCAD工作站。由于所有成員必須從原有的1:1手工放樣轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化的3D造船模式，這種轉(zhuǎn)變過(guò)程中必然需要培訓(xùn)，并轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)思想。
每個(gè)模塊的培訓(xùn)包括四個(gè)星期。在應(yīng)用該系統(tǒng)以后的第一條船（海洋工程供應(yīng)船）的設(shè)計(jì)過(guò)程中，兩位Zamakona的設(shè)計(jì)人員在SENER公司借助工程技術(shù)支持（Technical Assistance）工作了兩個(gè)月。接下來(lái)的設(shè)計(jì)在船廠進(jìn)行，而且沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)。由于設(shè)計(jì)人員已經(jīng)習(xí)慣了三維設(shè)計(jì)模式，后續(xù)的機(jī)械和舾裝模塊就不再需要這種直接的技術(shù)支持。

升級(jí)到三維產(chǎn)品建模以后獲得了以下提高：

· 節(jié)省35%的材料成本
· 節(jié)省35%的人力成本
· 建造周期縮短25%
· 節(jié)省30%的設(shè)計(jì)人員開(kāi)支
· 建造產(chǎn)品質(zhì)量提高
· 如今每年交船10條，而1980年時(shí)一年交船4條。

之所以有這樣顯著的提高，是由于給生產(chǎn)提交了更多更好的信息、生產(chǎn)過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤明顯減少（低于3%）以及因而在材料和人力上開(kāi)支的降低、更準(zhǔn)確的材料預(yù)估、設(shè)計(jì)工時(shí)的減少、分段預(yù)裝配、更早得出材料清單、能為數(shù)控切割機(jī)以及彎管機(jī)提供數(shù)控信息以及提供給計(jì)劃部門(mén)信息。

4. 總結(jié)

國(guó)內(nèi)造船行業(yè)正在快速發(fā)展，生產(chǎn)能力的逐步提高，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量、交船周期、建造成本等提出了越來(lái)越高的要求。FORAN軟件先進(jìn)的理念和完善的功能，正是協(xié)助造船企業(yè)建立健全現(xiàn)代造船模式有力的工具。

目前大力倡導(dǎo)的轉(zhuǎn)模，是要建立以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向的區(qū)域作業(yè)。隨著轉(zhuǎn)模的不斷深入，生產(chǎn)設(shè)計(jì)要按中間產(chǎn)品出圖，組織生產(chǎn)要以中間產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)域定置作業(yè)，而且還提出了中間產(chǎn)品成品化，要求其質(zhì)量與尺寸精度嚴(yán)格控制。這些從提高中間產(chǎn)品的質(zhì)量、尺寸精度與提高生產(chǎn)效率的轉(zhuǎn)模要求，也是推進(jìn)船舶先進(jìn)制造技術(shù)體系中應(yīng)用其核心技術(shù)與基礎(chǔ)技術(shù)的要求。

FORAN軟件可以在全3D集成環(huán)境下進(jìn)行船舶產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)和建造，集中體現(xiàn)了總體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)一體化的思想，同時(shí)提供了良好的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和多種數(shù)據(jù)接口，可以為國(guó)內(nèi)造船企業(yè)的數(shù)字化、信息化架設(shè)中起到重要的作用。