将MODSIM（集成建模与仿真）引入海军建筑

每一个舰船设计决策都由集成建模和仿真支持，以及虚拟孪生的强大力量

就这么定船只成本的80%在早期设计阶段确定，但造船师往往在有限的洞察下做出许多关键决策。孤岛化的工艺和后期仿真意味着性能问题、制造难题和可持续性因素往往在开发周期中，当修改成本更高且复杂时才会显现。

这种情况正在发生变化。集成建模与仿真（MODSIM）以及先进的虚拟孪生技术正在打破设计、分析和验证之间长期存在的障碍。工程师现在可以在设计时模拟结构载荷、流体动力学、电磁行为等，从而更深入地探索想法并更快地验证。与此同时，虚拟孪生与飞船一同演进，将设计意图与现实性能相结合。其结果是一种更加互联、主动和数据驱动的海军建筑方法，正在改变舰船的设计、建造和维护方式。

更早将仿真引入设计

如今，我们看到仿真正向上游推进，更接近设计阶段本身。在这里，工程师无需等待分析师评估已完成的概念，而是可以在构建过程中进行模拟，形成建模与分析之间的连续反馈循环。这一转变赋予团队以下能力：

更快获得反馈，激发更高创造力，减少分析师的瓶颈和积压

使用模板和基于规则的自动化，更高效地运行合规检查和实验研究设计

支持早期权衡分析和设计决策，在生产开始前就降低风险。

MODSIM的实际行动：一种统一的创新方法

SOLIDWORKS / CATIA和SIMULIA在3DEXPERIENCE平台上将建模和仿真整合到一个环境中。我们称这种方法为MODSIM，基本上意味着所有设计和仿真活动都发生在连续的工作流程中。无需导入/导出文件、清理几何体或重建模型。在实践中，这为表演的更广泛、更有意义的探索打开了大门。可以在真实的作条件下评估船体形态，推进系统可以优化效率和噪音降低，结构、流动和振动之间的复杂相互作用也能得到更好理解。

MODSIM支持在多种用例下的创新：

• 船体完整性：模拟静水力和流体动力学载荷以验证真实世界强度

• 防守：模拟爆炸冲击，优化隐身特性，并运行消磁模拟以使金属船体去磁化

• 电磁学： 规划天线和雷达布置，以防止对装帆船只的干扰

• 流体力学：设计更安静、更高效的推进系统，并降低振动，以提升机组舒适度和服从性

• 增材制造： 模拟构建流程以降低原型成本并提升可靠性

• 状况监测：映射传感器数据以检测腐蚀、焊接疲劳或能量随时间流失。

MODSIM和虚拟孪生的优势

当利用MODSIM能力打造舰船的虚拟孪生时，其益处将被放大。在设计初期，造船商可以自信地探索更多选项，观察每一个决策如何影响成本、效率和长期性能等关键参数。随着设计进入制造和运营阶段，这一共享模式继续指导规划、生产、运营管理和维护。更新、修改、性能提升和改装会在模拟和分析中得到体现，保持虚拟孪生与作战舰船同步，并在整个生命周期内保持信息的连续、可追溯流动。

这种连接的方法带来了可衡量的收益：

• 速度：通过集成工作流程加快上市时间，减少复工

• 准确性：仿真与最新设计版本保持同步

• 创新：生成式设计和AI辅助求解器解锁了全新的配置和概念

• 可持续性： 优化液化天然气罐、生物燃料系统和风力辅助推进，以达成IMO目标

• 维护：通过传感器关联的仿真和运营数据实现预测性服务

• 合规：虚拟测试支持分类和保险验证，减少对物理试验的依赖。

船舶建筑师角色的演变

未来的造船师将在物理与虚拟世界之间流畅切换，借助MODSIM和虚拟孪生系统，持续指导决策。他们将继续提供战略方向、直觉和创造力，而数字智能则加速探索和验证。这些不断进步的数字化能力不会取代海军建筑师和分析师。不过，他们会扩大自己的工作范围。

在这种新的工作方式中：

• 船舶设计更多地涉及对推进、能源、材料和流体力学等系统的协调

• 人工智能和替代模型将使工程师能够专注于更高价值的创新

• 创造力将被增强，而非完全自动化。

想了解更多关于MODSIM和3DEXPERIENCE平台上虚拟孪生能力如何为海军建筑的速度、性能和可持续性树立新标杆