船舶数字化设计软件研究中心

一、基本情况

在国家教育部、财政部重大专项支持下，自2005年12月，上海交通大学牵头组织相关力量开展了船舶数字化智能设计系统（简称KSHIP系统）研发。2011年12月，一期项目通过结题验收。2013年8月，二期项目立项，并于2020年4月通过结题验收。随后，成立了船舶数字化设计软件研究中心，开展KSHIP系统的持续研发与升级优化。

KSHIP系统以数字化样船技术和智能化设计方法为核心，融合三维设计技术、信息技术、知识工程和现代造船模式，借助模型数值仿真、模型试验数据综合应用等技术手段，适合开展异地协同并行交互设计。系统集成了CAD/CAE主流商用软件，构建了船舶总体性能预报、结构分析、多学科协同优化、建造精度及资源消耗控制等分析模块，具有广泛适用性和可扩展能力。系统功能贯穿船舶报价设计、初步设计、详细设计、生产设计、生产制造、运维管理等全生命周期，实现设计建造方案沉浸式体验和交互式评审修改。

二、主要研究方向

船舶数字化设计软件针对我国船舶设计与建造发展面临的瓶颈问题，面向工程应用，进行升级改造，打造全面服务于船舶工业的报价设计，方案设计以及后续详细设计、生产设计的国产船舶数字化设计软件，形成一批具有自主知识产权的船舶CAD/CAE专业功能模块，借助Web建模工具完善升级数字化样船库，将KSHIP系统推广到船厂车间虚拟建造及三维作业指导中，并开发覆盖船舶全寿期的数字孪生系统。

主要研究方向包括：

（一）船舶工业软件架构研究

持续探索先进船舶工业软件架构，在业务架构、数据架构、技术架构、部署架构等方面进行优化和升级，建立具有我国自主知识产权和特色的软件集成平台。

（二）全生命周期数据管理平台研究

研究船舶信息模型标准体系，开发CAD/CAE/CAM数据接口程序，持续升级数字化样船库及管理平台，实现船舶研发、设计、制造到运维全生命周期的数据流通、转换与管理

（三）数字化设计制造CAD/CAM功能研究

开展多专业平衡与协同设计、知识驱动的快速方案生成、CAD/CAE一体化、基于模型的船舶数字化车间、二维与三维集成设计研究。

（四）多物理场分析评估CAE功能研究

开展船舶综合水动力性能精准预报与船型优化，开发基于知识工程和人工智能的结构强度分析模块，研发船舶能效综合评估验证管理软件，构建船舶智能航行性能监测系统，实现多学科多物理场的协同仿真及优化

（五）船舶工业软件一体化验证平台研究

围绕AI、云技术、VR/AR、数字孪生等科技前沿，从智能化虚拟设计验证、全生命周期船舶数字孪生、智能船舶虚拟航行验证等多个维度，持续升级KSHIP系统一体化验证平台功能。

（六）示范验证、工程应用与软件服务

示范验证：基于KSHIP系统，面向送审的详细设计，与船厂同步开展11万吨油船的背靠背并行设计，提出船体性能与结构设计优化方案，客制化升级系统子模块，实现船舶虚拟设计沉浸式体验和交互式评审修改，开展KSHIP系统实船应用的示范验证。

工程应用：KSHIP系统成功应用于油船、散货船与集装箱船主流船型设计优化，还应用于大型邮轮、大型客滚船、大型LNG船、深水半潜平台等高技术高附加值船型分析评估，完成疏浚工程船、多用途船、化学品船等特种船的实船应用验证。面向设计单位需求，开发船体、舾装和涂装建模的辅助设计程序；面向船级社需求，开发三维模型送审模块；面向船厂需求，开发三维作业指导系统。

软件服务：依托KSHIP系统开展船舶三维设计、线型优化、耐波性计算、稳性计算、EEDI计算、结构安全评估与优化设计、振动噪声分析、极限强度评估、砰击响应分析、虚拟建造仿真等委托设计与计算服务，为提升设计效率、船舶性能、绿色环保等技术指标提供软件服务。

三、科研团队

目前，船舶数字化设计软件研究中心共有60余人。其中，长江学者特聘教授1人，长聘教授1人，具有博士学位研究人员10人，软件技术人员20余人，研究生30余人。研究专业覆盖了船舶与海洋工程、软件工程、基础科学等船舶数字化智能设计相关的技术领域。

多年来，船舶数字化设计软件研究中心始终保持一支稳定的软件研发队伍，专门从事船舶数字化智能软件开发、验证与服务，获得软件著作权80多项，获得发明专利近20项，在船舶与海洋工程国际知名期刊发表论文200余篇。目前承接了国家自然科学基金、工信部高技术船舶科研项目、JKW基础加强项目、创新基金类项目、企业产学研项目等二十余项。

自中船集团海舟系统技术有限公司成立以来，船舶数字化设计软件研究中心积极推进双方合作，积极参与了上海市战新项目联合申报、国产自主工业软件论证等事宜，并为上海交大-中船海舟自主工业软件联合研发中心的建立贡献了重要力量。

四、船舶数字化虚拟现实实验室

   船舶数字化虚拟现实实验室，隶属于船舶海洋与建筑工程学院船舶数字化智能设计(KSHIP)团队，依托实验室的虚拟现实系统，为教育部、财政部“船舶数字化智能设计系统(KSHIP)”项目及工信部等其他各级各类科研项目 的开展，提供强有力的支撑，实现油船、集装箱船等各大主流船型设计结果的交互式验证与 VR 漫游展示，为基于 CAE 分析结果的交互仿真、特定舱室人机工程学仿真、邮轮协同设计等研究的开展提供了有效的工程平台。实验室 拥有 VR 虚拟演示系统一套，主要设备包括 VR2223HD 虚拟交互显示平台与 ART 追踪系统等，能够提供大范围视野 的高分辨率及高质量的 3D 立体影像，包括显示渲染、交互追踪、软件管理等三大核心，采用红外光学动作捕捉技术， 能提供高精度、低延迟的虚拟现实追踪交互操作，拥有良好的交互性与使用沉浸感。        目前，实验室设主任 1 名，执行主任 1 名，实验师 1 名，博士后 1 名，专业工程技术人员 6 名，其中既包含 VR 专业技术人员，亦包含船海专业科研人员，有利于全面开展各项基于 VR 技术的实验教学及科研项目工作。