探究HLA技术在舰船动力装置设计中的应用

摘要：舰船动力装置设计具有周期长、涉及知识领域复杂、参与人员众多、工作量大等特点，传统动力装置设计方法未能很好地协调各参与方之间的联系，针对上述问题，基于HLA技术构建動力装置协同设计联邦，并依据各参与方的职能范围，实现联邦的总体设计及联邦成员的设计。协同设计联邦的建立能够有效地解决舰船动力装置设计过程中由于各方人员交流不及时而造成的返工、延长设计建造周期等问题，对高效高质量的完成舰船动力装置设计过程具有重要意义。

关键词：HLA；舰艇；动力装置；协同设计

引言

一艘现代化的舰船平台系统包括船体系统和动力系统两大部分。动力系统是提供机械能、电能、热能、液体和气体压力能的全部装置， 除保证舰船推进外，还必须满足整个舰船能量消耗的需要。对于任何舰船而言，稳定、高效的动力系统的是舰船正常航行、作业、停泊以及船员日常工作、生活的重要保证。

动力装置设计的内容复杂且广泛，主要有[1]：确定应当配置的装置和系统，各自应具备的性能、数量和主要的结构型式；它们最佳的配置与安装方案；完成这些设备与系统的全部安装施工图纸；还应同时提供作出上述各种决定的论证书、计算书；正确使用这些装置和系统的使用方案；所有设备的明细表等。

传统的动力装置串行设计过程工作效率低、返工率高，因此，将HLA技术引人到动力装置设计过程中，为各参与成员提供协同设计平台，不仅可以提高设计效率，还可以使设计结果尽可能完善。

1.动力装置设计过程特点及传统设计方法不足分析

1.1舰船动力装置设计时产生大量的图纸和报告，各类人员需要不断地进行信息交流[2]。舰船动力装置设计涉及如造船厂、军方、原材料供应商、船用设备生产厂家、操作及保障人员等多个单位或部门，他们都将对舰船动力装置设计产生影响，如动力装置设计过程中经常发生来自军方、船用设备生产厂家等方面的变动，必须及时对设计进行修改。受地域和信息传输方式等因素的限制，一个问题的提交、讨论、答复和解决往往需要很长时间，直接影响到舰船的设计周期和质量。

1.2舰船动力装置设计涉及的领域非常广泛[3]，包括机械、动力机械、液压、电子、电气、空气动力学、传热学、振动与噪声控制理论、红外抑制理论、现代控制理论等很多领域，需要许多方面专家合作完成设计。

1.3目前舰船动力装置设计仍采用序列化过程。从设计部门的选型设计到制造厂的工艺设计和总装建造，各部门人员按任务分工开展自己的工作，没有很好地考虑到其他部门的需求，致使设计的差错率和制造的返工率没有得到很好地控制。特别是近几年来随着世界舰船动力装置的迅速发展，传统设计方法的缺点尤为突显。因此，在满足舰船动力装置战技术要求的前提下，如何最大限度地缩短研制周期、降低成本、提高研发质量，是舰船动力装置设计需要解决的关键问题。

2.HLA技术简述

分布交互仿真技术自20世纪80年代出现，经历了三个主要阶段：SIMNET，DIS和HLA。HLA（High Level Architecture，高层体系结构）是美国国防部提出的用于解决军事仿真中异构仿真器间互操作的仿真接口标准。作为分布仿真的国际标准，HLA已经开始从军事领域的应用转向其他领域的应用。HLA是基于互操作和重用性的思想而提出的建模与仿真领域的新一代分布交互仿真体系结构，它为各种类型的仿真提供了一个通用的开发框架，在解决异构、分布、协同的仿真模型和仿真系统的互操作与可重用方面取得了重大进展，具有较好的开放性、灵活性，成为当前协同仿真发展的主要方向[4]。

3.舰船动力装置协同设计联邦

基于HLA的协同设计体系中，设计任务是以任务模块为基本单位进行划分的，即整个动力装置的设计由不同领域的成员组成。一个完整的动力装置协同设计联邦应由如图1所示的联邦成员组成。各联邦成员发布各自负责领域的设计、论证结果，订购设计所需的参数、接收其他联邦成员的反馈信息并向外公布设计结果，形成一个互相支持、互相约束的协同系统。图2展示了各成员间的相互联系和约束。

依据上图所示，在舰船动力装置协同设计联邦中，各联邦成员各司其职，并在完成本联邦成员的设计任务过程中，实现与其他相关联邦成员之间的信息共享，协同、交互、并行的完成动力装置设计过程，克服了传统舰船动力装置设计过程存在的工作效率低、返工率高等问题。

4.结论

构建支持舰船动力装置协同设计的环境，使有关的设计人员、管理人员，以及各类专家可以克服空间的阻碍，“虚拟同地”地工作在一起。当设计人员对设计内容进行更新时，其他领域设计人员能够及时获得通知、并更新设计数据以进行协调，这样既实现了资源的共享、缩短了信息交换时间，又保证了设计的正确性以及建造过程中无返工，对提高舰船动力装置的设计质量和效率具有重要意义。

参考文献：

[1]曾凡明，吴家明，庞之洋.舰船动力装置原理[M].北京：国防工业出版社，2009：212-224.

[2]王能建，邱长华.支持协同设计的船舶设计过程模型研究[J].中国造船，2005，46（1）：66-70.

[3]尚凡葵，晁爱民，付攀.舰船动力装置设计综合集成研讨厅系统及关键技术[J].中国新技术新产品，2011（17）：25-26.

[4]郭斌，范文慧，熊光楞.基于HLA/DEVS的协同仿真高层建模研究[J].系统仿真学报，2006，18（8）：2174-2182.

作者简介：段孟强（1987.9-），男，硕士，助理工程师，海军驻葫芦岛四三一厂军事代表室，研究方向：舰船动力技术。