互操作性是在關(guān)于船舶建造中的數(shù)據(jù)交換和CAD/CAM數(shù)據(jù)格式方面頻繁提到的關(guān)鍵概念。鑒于船舶建造項目的復(fù)雜和長期性，需要在各個項目階段使用多個專業(yè)軟件系統(tǒng)，因此數(shù)據(jù)交換的必要性非常明顯。與制造系統(tǒng)的界面靈活性至關(guān)重要。盡管實現(xiàn)一個能夠滿足船舶建造需求的全面解決方案的想法仍然是一個遠大的目標(biāo)，但由于船舶建造的固有復(fù)雜性，包括專業(yè)的船舶設(shè)計、計算、模擬、3D設(shè)計、各種制造設(shè)備和工程師的個人偏好等因素，這一目標(biāo)不太可能實現(xiàn)。

在典型的船舶建造IT生態(tài)系統(tǒng)中，各種應(yīng)用程序必須交換數(shù)據(jù)以支持流程并最終建造船只。因此，在可預(yù)見的將來，界面和數(shù)據(jù)交換的需求將仍然是首要任務(wù)。本文深入探討了互操作性討論中的基本過程，并突出了船舶建造行業(yè)內(nèi)的各種方面。

互操作性和兼容性之間的基本區(qū)別在于數(shù)據(jù)的利用。兼容性涉及數(shù)據(jù)格式的靜態(tài)方面，即它們是否可以互換、導(dǎo)入、導(dǎo)出或替換，而互操作性則進一步考慮了數(shù)據(jù)使用的動態(tài)性質(zhì)。它研究數(shù)據(jù)流如何整合各種格式并影響整個過程。

挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)上，船舶建造中的CAD/CAM文件格式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存在挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)源于供應(yīng)商特定的數(shù)據(jù)模型，通常由軟件提供商嚴(yán)密保守。每個供應(yīng)商都專注于其專有解決方案，這使得與像分類協(xié)會、分包商、設(shè)備制造商和船東等外部利益相關(guān)者的合作具有挑戰(zhàn)性。這通常導(dǎo)致用戶采用2D文檔交換或類似PDF或DWG這樣的行業(yè)中立文件格式。此外，還需要支持與CAM解決方案和生產(chǎn)MES系統(tǒng)的接口和數(shù)據(jù)交換。隨著數(shù)字化的發(fā)展，人們逐漸意識到實現(xiàn)互操作性需要軟件解決方案供應(yīng)商的共同努力，并為該行業(yè)帶來了顯著的好處。船舶軟件解決方案的開放性支持了公司的多CAD策略，為涉及使用不同工具的分包商執(zhí)行項目提供了靈活性，支持了將生產(chǎn)外包到使用不同CAM解決方案的船廠，為增材制造提供了可能性，并為數(shù)字線程的實施以及使用數(shù)字資產(chǎn)的相關(guān)新業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供了潛力。

在船舶建造中，公認的障礙是缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分類，這一問題得到的研究關(guān)注較少，而在機械工程和建筑等行業(yè)的研究中更多。雖然已經(jīng)嘗試開發(fā)諸如STEP或IGES等中立格式，但它們的兼容性程度仍受到限制，僅限于導(dǎo)出/導(dǎo)入，無法保留拓撲結(jié)構(gòu)、互連性或在整個項目生命周期中支持?jǐn)?shù)據(jù)流。

數(shù)據(jù)交換不可避免地會帶來數(shù)據(jù)質(zhì)量下降的風(fēng)險。導(dǎo)出和導(dǎo)入數(shù)據(jù)通常會導(dǎo)致失去其“本機”特性，可能會丟失3D模型內(nèi)的拓撲信息，或者有意地為特定目的簡化數(shù)據(jù)。像DNV領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)盟的“Open Class 3D Model Exchange（OCX）”這樣的倡議的出現(xiàn)很有希望。該倡議旨在將傳統(tǒng)的2D圖紙類批準(zhǔn)過渡到基于3D模型的類批準(zhǔn)，可能成為行業(yè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)交換中立格式。

數(shù)據(jù)安全在數(shù)據(jù)交換中是一個重大關(guān)切，涵蓋了數(shù)據(jù)存儲和傳輸以及知識產(chǎn)權(quán)（IP）權(quán)利。船舶建造的3D模型和數(shù)據(jù)通常包含公司必須保護為其知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新解決方案。因此，公司通常不愿與外部方分享這些內(nèi)容，包括分類協(xié)會在內(nèi)。2D圖紙被視為更安全的選擇，因為將它們再現(xiàn)為3D模型需要大量工作。各種方法，包括模型過期、數(shù)據(jù)過濾、安全訪問、法律協(xié)議（如保密協(xié)議）和合同義務(wù)，旨在解決3D數(shù)據(jù)的知識產(chǎn)權(quán)問題。然而，行業(yè)需要時間來對這些用于數(shù)據(jù)保護的技術(shù)措施建立足夠的信任。

新的商機

從數(shù)字模型過渡到數(shù)字孿生體是需要互操作性的另一個考慮因素，并開啟了新的商機。這涉及將3D和元數(shù)據(jù)映射到綜合后勤支持、運營數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)，以用于智能船廠制造和在整個船舶生命周期中。船舶建造行業(yè)通常未能在設(shè)計和生產(chǎn)階段利用數(shù)字模型進行后續(xù)階段的工作。這在理解船舶的按工程、按設(shè)計、按建造和按現(xiàn)狀的狀態(tài)之間產(chǎn)生了差距，使生命周期管理變得復(fù)雜，并減少了數(shù)據(jù)驅(qū)動決策的可能性。

在討論數(shù)據(jù)的利用時，對話應(yīng)重點關(guān)注數(shù)據(jù)使用和數(shù)字線程。這涉及到船舶設(shè)計方法學(xué)、組織設(shè)計、信息流以及所使用的軟件解決方案。后者可以顯著改變公司的流程，并且取決于CAD/CAM解決方案在數(shù)據(jù)格式兼容性之外的互操作性。雖然一般認為所有項目數(shù)據(jù)最終應(yīng)被收集在一個中央點以形成主數(shù)據(jù)存儲庫，但現(xiàn)代IT系統(tǒng)挑戰(zhàn)了這一假設(shè)。分散的數(shù)據(jù)存儲和基于上下文的數(shù)據(jù)使用已經(jīng)備受重視，因此需要在數(shù)據(jù)格式和兼容性水平上的互操作性以促進數(shù)據(jù)流程的設(shè)計。也許，如果需要，可持續(xù)運營和數(shù)據(jù)利用更有韌性，而一種互操作性類別將支持分散的方法。這類系統(tǒng)的示例可以是基于多源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)可視化，其中在線連接使數(shù)據(jù)獲取和使用適用于所需操作。

人工智能（AI）未來將顯著影響數(shù)據(jù)的互操作性。正在進行的研究和示例展示了AI學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)模型并為大型數(shù)據(jù)集提供映射的潛力，為復(fù)雜的行業(yè)問題提供了潛在的解決方案。互操作性的討論仍然相關(guān)，因為數(shù)據(jù)的利用不僅取決于技術(shù)和流程，還取決于人的偏好、用戶體驗（UX）以及超越技術(shù)進步的其他因素。AI如何在受限于有限公司數(shù)據(jù)集的情況下執(zhí)行此類任務(wù)以及是否可以在超出供應(yīng)商特定數(shù)據(jù)模型范圍之外進行操作，這還有待觀察。

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