第六届国际海事信息技术与服务论坛（MITS）船舶工程中数字模拟仿真软件的自主研发和产业建设（陆仲绩，高级工程师，上海科学院，上海市科苑路1278号419室，201203）摘要：计算机辅助工程(CAE)应用系统是转变工程开发模式的关键技术，是多学科研究成果和前沿支持手段集成的信息化平台。结合船舶工程建设的创新发展需求，以社会资源整合的方式，探讨建设自主CAE软件产业的可行性。尤其是对于促进生产性服务业、先进制造业和自主软件产业的联动，形成以较低成本的规模效应和更强的竞争能力，加速推进产业结构优化调整显得尤为必要和迫切。关键词CAE船舶工程工程开发模式软件产业要实现“2020年建成创新型国家，使科技发展成为经济社会发展的有力支撑”的目标，企业需具备创新能力，必须在工程及产品数字化设计、分析与验证方面取得突破。计算机辅助工程(CAE)软件应用系统是多学科研究成果和前沿支持手段集成的信息化平台，建设自主CAE软件产业是知识经济时代综合整合能力的集中体现，是生产性服务业、先进制造业和自主软件产业的综合竞争能力体现。结合船舶工程建设的创新发展需求，以社会资源整合的方式，探讨建设自主CAE软件产业和发展船舶工程，推进产业结构优化调整显得尤为必要和迫切。一、CAE是转变工程开发模式的关键技术“十五”期间，国家组织实施并实现了以“甩图板”为目标的“制造业信息化工程”，培育出了一支利用计算机辅助绘图和设计CAD(Computeraideddesign)的专业化队伍。现在很多产品设计原型已经可以在设计阶段就得到多层次展示，清晰逼真。然而产品设计的工程分析却还有许多地方依然遵循传统设计规范的要求，其结果是结构尺寸和材料浪费大，而性能并无明显改善。“工欲善其事，必先利其器。”，计算机辅助工程CAE(ComputerAidedEngineering)就是一种支持工程师、科学家进行工程研究、产品设计最重要的工具和手段。由于有限元技术的成熟以及计算机技术的发展，企业已经逐渐希望：产品能画出来、看得到固然重要，但更重要的是能知道产品性能和使用寿命周期。计算机辅助工程CAE作为一项跨学科的计算机应用系统，支持从产品研究开发到检测的整个生产过程：对工程结构与产品的性能及其生产加工过程，利用“虚拟制造”、“数字化制造”的技术进行分析、模拟、预测、评价和优化，因而对于传统的“试验，失败；分析、改进后再试验，再失败，直至成功”研究开发模式形成了巨大冲击，对于先进制造业发展具有举足轻重的作用[1]。CAD技术的普及为产品提供了几何数据和直观设计，而CAE与CAD紧密结合，在现实设计环境还不可能完全由计算机仿真来代替实验时，通过计算机仿真来选取可行的评测方案，以降低产品的实验成本，即所谓的基于仿真的工程科学SBES(SimulationBasedEngineeringSciences)。使得从过去回答“产品失效了吗？”到要求回答“产品何时会失效、为什么会失效？”的转变[2]。这种转变的实质是数值模拟结果已经从设计校核和“供设计参考”转变为“设计的依据”。正是这种工程第六届国际海事信息技术与服务论坛（MITS）研究不断提出的内容和要求，CAE从针对特定问题编制程序分析产品零部件的应力变形状况，然后对优化部件结构的数字化描述，已经发展到数字模型的系统仿真阶段[3]。虽然CAE并不能完全替代原型试验，但作为降低产品开发成本、缩短产品开发周期的技术措施给企业造成非常大的影响，随着技术手段的发展和变革，已成为工程研究和虚拟验证过程中利用计算机分析工程CAE(ComputerAnalysisEngineering)的关键技术之一[4]。工程分析内容和能力的发展是工程研究领域面临的巨大挑战，SBES的内涵远超过传统的物理现象的模拟，它需要发展新的方法、设备、程序、流程和战略规划，将模拟提升到一个可以解决过去无法处理的问题的功能强大的新水平，并可能诱发一系列新技术的出现和新的重要科学发现[5]。2006年，美国国家科学基金会发表蓝带报告书《基于仿真的工程与科学(SBES)》[5]，明确指出“SBES采用模拟和计算机仿真的原理和方法以获取和应用知识并造福人类，应成为工程与科学领域国家优先发展项目”。我国CAE软件的形成和应用从70年代即已开始，起步早且有一定规模，效果和市场反映都不错。自主开发CAE软件的努力从来没有停止过，也有一些拥有自主知识产权的软件系统脱颖而出：如JIGFEX、HAJIF、紫瑞、飞箭……。对于开发具有自主知识产权数字化造船软件的研发也自今没有停歇过[6]，但由于多方面的因素，特别是受国外软件的打压，至今无一形成产业，仍处于分散经营，