为满足业界实施智能船体的需求，中国船级社(CCS)推出了“船体全生命周期管理系统”和“船体监测系统及辅助决策”服务,为船东、设计方、船厂等开发智能船舶提供了有力的技术支撑。

船体全生命周期管理系统

船体全生命周期管理系统建立了与实船完全一致的船体结构3D模型和船体全生命周期管理数据库。通过该系统，可对船舶建造过程进行监督与管理，形成船舶监造管理电子档案；为船舶建立科学合理的船体检查保养计划体系；建立船体结构厚度数据库；开展维修工程量评估；建立与船舶实际状况一致的船体全生命周期管理数据库；为有效开展船舶监造、日常检查保养和维修提供技术支撑，以便实时掌握船体结构状况，妥善地跟踪、处理船舶缺陷。包括：船舶监造、检查保养、船体测厚、工程评估、船体全生命周期管理数据库等功能模块。

1、船舶监造

基于船舶3D模型，采用计算机系统对船舶建造过程进行监督与管理，是“船体、舾装、涂装、轮机、管系、电气”全专业的统一工作平台，采集监造过程中的检验记录和文件资料等。通过3D模型的应用，实现了船舶监造管理的直观、可视化；可便捷地查询实施工作进度，生成周度/月底/年度工作报告；形成船舶监造管理电子档案，为船舶在营运中的日常维护与进厂修理提供依据。

2、检查保养

基于船舶3D模型，结合船体结构特点和建造检验记录，根据营运中船级/法定检验要求以及船公司的需求，采用计算机系统建立船体结构的定期检查保养计划，制定船体结构的重点关注区域、常规检查项目，指导船员进行日常检查维护保养，并以直观的方式显示涂层及结构检查结果、结构腐蚀状况、缺陷及修理历史等。

图1：船体涂层及结构状况检查

3、船体测厚

基于船舶3D模型，采用计算机系统建立船舶从建造完工到退役之间完整营运周期内的结构厚度数据库，记录船体结构构件历次测量的厚度数据及更换历史，统计分析历次测量的厚度数据，以直观的方式显示船体结构腐蚀状况。该模块可直接导入CCS船体结构测厚管理系统所采集的测厚数据，保障了数据传递的快速性、准确性。

图2：船体结构腐蚀状况分析

4、工程评估

基于船舶3D模型，可快速、准确地计算船舶修理中的涂装面积、构件重量，为船舶管理人员提前制定船舶修理计划和评估维修工程量提供技术支持。

5、船体全生命周期管理数据库

基于船舶3D模型，可查询船体结构在设计、监造、营运等全生命周期内的结构尺寸/规格/材料、监造记录、检查保养记录、缺陷及修理历史、船体测厚数据、船体性能计算和结构强度分析等信息，建立与船舶实际状况一致的船体全生命周期管理数据库。

图3：船体全生命周期管理数据库

船体监测与辅助决策系统解决方案

中国船级社提供一套完整的解决方案，涵盖了规范、指南、技术支持和软件服务，可协助船东、设计方、船厂等开发船体监测与辅助决策系统产品。船体监测及辅助决策系统功能包括：船体监测系统；辅助决策系统。

1、船体监测参数选择及测点布置优化

根据船型特点选择船舶安全相关的监测参数，通常包括总纵强度、结构关键区域、船舶运动、船舶运动加速度、首部砰击、液舱内液体晃荡、结构温度、海况数据等。运用结构强度分析技术，识别结构关键区及重点监测区，优化传感器测点布置及数量，以最优布置方案保障系统的辅助决策准确高效。

图4：油船测点布置优化

图5：LNG船测点布置优化

图6：散货/矿砂船测点布置优化

图7：集装箱船测点布置优化

2、船体监测安全阈值设定及辅助决策

目前船体监测仅局限于单一船体梁应力监测数据采集及报警，而缺乏基于多种监测数据的综合报警技术及辅助决策的研究应用。通过研究船舶敞水航行、在港装卸和进坞维修等场景下船体监测参数需求，包括船舶运动、结构应力、航行参数、首部抨击、液体晃荡(液货船)等，提出不同场景模式下的船体总纵强度和局部强度的安全阈值设定标准，最终形成基于船体感知大数据下的辅助决策技术，提升船体智能水平，确保船体安全。

3、《冰区操作船体监测与辅助决策系统指南》简介

采用船舶智能化理念，基于船体应力数据持续监测与分析，设计和安装冰区操作辅助决策系统，为船长冰区航行风险评估决策提供支持，降低人为因素影响。该指南提供了船体结构应力监测位置选择、构件测点布置、安全阈值设定、辅助操作决策建议、冰载荷反演等技术解决方案。同时，针对船舶非标准冰区操作模式，如冰区转弯、冰区冲撞、冰区尾向、冰区浅水和冰区斜向操作等，指南提供了相应的监测技术解决方案，满足船舶冰区操作多样化的需求。

图8:《冰区操作船体监测与辅助决策系统指南》

4、CCS为“雪龙2”号极地科考船提供智能船体解决方案

2019年7月11日，我国第一艘自主建造的极地科考破冰船“雪龙2”号在上海顺利交付，标志着我国极地考察现场保障和支撑能力取得了新的突破。“雪龙2”号是全球首艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船，也是全球首艘智能极地科考破冰船，拥有智能船体和智能机舱系统，是第一艘获得中国船级社智能船体附加标志的船舶。

“雪龙2”号具备PC3级破冰能力，能在1.5米厚度冰、0.2米厚度雪的海况下，以2—3节航速连续破冰行驶。在极地水域航行时，船体结构和部件遭受冰载荷和低气温环境的影响；执行破冰作业时，船体结构承受海冰的撞击、挤压和摩擦；在执行南极科考任务时，还要穿越海况恶劣的“魔鬼”西风带。恶劣的气象海况、冰况环境下，船体结构强度是确保“雪龙2”号航行与作业安全的重要因素，是保障极地科学考察任务顺利完成的基础。

为服务“雪龙2”号实施智能船体技术，在充分考虑“雪龙2”号船型特点的基础上， CCS开展了“船体全生命周期管理”和“船体监测及辅助决策”等两方面的工作，从软件解决方案、技术支持、审图与检验等方面，为“雪龙2”号智能船体的实施提供了全方位的服务，同时也极大地提升了CCS在极地科考船领域的服务能力。

“雪龙2”号船体全生命周期管理系统实施：

CCS根据“雪龙2”号极地科考作业模式和船体结构特点，结合在船舶检验方面积累的丰富的专家经验和历年来在船体全生命周期管理领域的系列研究成果，开发完成基于船舶3D模型的船体全生命周期管理系统。

在“雪龙2”号建造期间，CCS根据施工图纸为“雪龙2”号建立了船舶建造阶段的3D模型和结构化的检验项目清单，将船体全生命周期管理系统的“监造管理”模块部署在船东监造项目组。通过该系统，船东对“雪龙2”号的船舶建造过程进行了全程的监督与管理，并对船体结构关键区域、冰带区域的构件装配对准、坡口加快以及焊接工艺等进行了监控，形成了船舶监造管理电子档案。

在“雪龙2”号交付前，CCS根据“雪龙2”号完工图纸，建立了与实船完全一致的船体结构3D模型和船体全生命周期管理数据库。通过该数据库可记录和查询船体结构在全生命周期内的结构尺寸/规格/材料、监造记录、检查保养记录、缺陷及修理历史、船体测厚数据、船体性能计算和结构强度分析等数据信息。同时，针对“雪龙2”号极地科考作业模式和船体结构特点，梳理了船舶的“检查区域/处所、检查对象”，制定了船舶在“开航前、冰区航行、抵港前”等阶段的重点检查项目和常规检查项目, 帮助船舶建立了科学合理的船体检查保养计划体系。

“雪龙2”号船体全生命周期管理系统的建立，为有效开展船舶监造、日常检查保养和维修提供技术支撑，以便实时掌握船体结构状况，妥善地跟踪、处理船舶缺陷，为极地科学考察做好技术保障。

图9：船体全生命周期管理系统主界面

“雪龙2”号船体监测与辅助决策系统实施：

“雪龙2”号实施船体监测与辅助决策系统过程中，除常规船体安全参数监测外，考虑极地破冰作业，我们提出了针对“雪龙2”号冰区监测方案。冰区航行的船舶与海冰之间互相作用是一个非常复杂的动力过程，与常规船舶的监测区别较大。根据“雪龙2”号双向破冰的特点，运用中国船级社冰载荷高级分析软件，计算船舶首向、尾向冰载荷分布，进而确定冰区结构应力监测最优布置方案。

图10：首向破冰冰载荷分布计算

除敞水航行、在港装卸和进坞维修场景外，“雪龙2”号极地科考船设计冰区航行场景的辅助决策，通过气象、海冰、船舶航行状态、船体结构及测点应力状态等信息，综合分析评估船舶结构安全风险等级，为船长在冰区航行提供指导。