摘要近几年，日本造船业已经对提升技术和生产力方面做出了很大努力。其中就有 CIM（计算机集 成制造）系统的应用，以及机械化和自动化等方面的研究。在这些程序投入应用后，接下来可能就 要考虑人类活动，并进行基于设计和生产的模拟操作。本文重在介绍船舶的生产工作，以及一些关 于人类活动的模拟与物理研究，如焊接、打磨与起重。

毕业论文关键词：仿真；虚拟人；焊接工作；打磨加工；起重；物理负载

0 引言

日本已逐步成为一个老龄化国家，在现如今造船业中年轻工人技术水平低的大环境 下，造船行业更多地依赖于那些缺乏体力的老年工人。因此，工人的年龄结构似乎形成 了一种“高脚杯”的结构模式。

在这种情况下，为了提高生产效率和质量，并保证生产安全和工人的健康，相关部 门必须对目前的生产系统进行审查，以便将该行业引导得更适于人类生产：更适合老年 工人的同时，也能为没有经验的年轻工人提供便捷。研究者们在生物力学和人体工程学 的发展中开始研究，并结合计算机模拟方式为实现新提出的包括生产力和宜人（便捷） 特征的“ergofactory”制造技术提供帮助。

本研究报告中，首先说明了什么是最重要的，即随着造船 CIM（计算机集成制造） 系统的引入，提高造船技术的现状就成了研究的重中之重。研究者们需要在该项技术中 做如下改进：1、将设计和生产系统的仿真作为虚拟工厂的基础（Okumoto 在 2000 年及 2002 年先后提出过该项改进）；2、在数字制造的生产系统中充分应用计算机数据，接 下来，基于生物力学和人体工程学的工作，研究者们已经将类人模拟任务引入到了使用 虚拟人模型的计算机上，可进行如焊接、打磨和起重等物理工作。在这样的作品中，包 括静态强度的预测模拟，来对人体和能量的消耗进行估计。专家们在这些分析的基础上， 提出了一些更好的工作方法，如在最近的多项研究中都使用这样的人体模型。本文有助 于实现造船业现代化，这需要克服人类生产的三方面（危险、脏乱、困难）工作环境。

1 基于仿真的生产

研究者们运用 CIM 系统对该船的部分数字编码和设计生产工程进行了详细定义， 将生成的数据集称为产品模型。这样便于更精确的生产工程使用这些数值数据，因此， 在生产现场技术人员很少的情况下，为了提高造船生产率，在早期设计阶段专家们对生 产过程进行了初步的检验和确认。这项工作显然是非常重要的。论文网

幸运的是，由于近年来计算机性能有了明显的提高，计算机的价格也变得越来越便 宜。而且由于 FEM（即有限元法）和 AI（即人工智能）技术的广泛应用，在船舶生产 中应用计算机模拟技术就变得越来越容易了。

图 1 显示的是一种新型船舶制造系统的概念。基于仿真设计和生产的进行，利用

CIM 系统定义的产品模型可以实现相应的整体过程优化，研究者们称这个概念为 COM

（计算机优化制造）技术。生产过程中，模拟技术将成为数字制造生产的基础，并通过 最新的 IT（信息技术）技术加以运用。