一直以來，我國海洋工程作業(yè)領(lǐng)域缺乏數(shù)字仿真技術(shù)專業(yè)機(jī)構(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)幾乎全部被國外公司壟斷，而且價格高昂，可以說是制約我國海洋工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。為了突破這個瓶頸，中國海油旗下上市公司海洋石油工程股份有限公司（簡稱海油工程）歷時10年進(jìn)行海洋工程數(shù)字仿真技術(shù)建設(shè)。

　　12月4日，這一國家重大研究項目──我國首個海洋工程數(shù)字化技術(shù)中心，終于在天津濱海新區(qū)建成并投入使用，填補(bǔ)了我國在海洋工程數(shù)字仿真技術(shù)領(lǐng)域的空白，為國內(nèi)外海洋工程作業(yè)提供仿真方案預(yù)演和關(guān)鍵崗位人員模擬培訓(xùn)。

　　記者12月4日就走進(jìn)這個中心，來到海洋工程的數(shù)字化世界，探尋數(shù)字化仿真技術(shù)如何將虛擬與現(xiàn)實完美融合，打造海上超級工程。

工作人員在海上浮托作業(yè)仿真模擬現(xiàn)場

　　自主研發(fā)破解短板
　　數(shù)字仿真技術(shù)是以計算機(jī)和專業(yè)設(shè)備為工具，利用數(shù)模算法和數(shù)字化技術(shù)建立仿真環(huán)境以達(dá)到模擬實操效果，其中，處于當(dāng)下科技前沿的虛擬仿真技術(shù)是數(shù)字技術(shù)的一個重要分支。目前，數(shù)字仿真技術(shù)已在軍事、航空、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域被逐步推廣應(yīng)用，對企業(yè)提高開發(fā)效率、減少決策失誤、降低企業(yè)風(fēng)險起到了重要作用。如在航空工業(yè)方面，采用數(shù)字仿真技術(shù)可使大型客機(jī)的設(shè)計和研制周期縮短20%；利用虛擬現(xiàn)實飛行仿真器在地面訓(xùn)練飛行員，不僅節(jié)省大量燃料和經(jīng)費，而且不受氣象條件和場地的限制。

　　海洋工程作業(yè)尤其是深水海洋工程作業(yè)，具有高技術(shù)、高風(fēng)險和高成本的特點，將數(shù)字仿真技術(shù)應(yīng)用于海洋工程的方案論證、設(shè)計分析、生產(chǎn)制造、試驗維護(hù)、人員訓(xùn)練等領(lǐng)域，可以極大地降低海上施工作業(yè)風(fēng)險，提高海上作業(yè)效率。但此前，由于我國海洋工程作業(yè)領(lǐng)域缺乏數(shù)字仿真技術(shù)專業(yè)機(jī)構(gòu)，該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)幾乎被國外公司全部壟斷，不僅價格不菲而且始終處于技術(shù)受制于人的窘境，成了制約我國海洋工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一塊“短板”。

　　為了打造海洋工程領(lǐng)域的自主數(shù)字化仿真技術(shù)體系，中國海洋石油集團(tuán)有限公司旗下上市公司——海洋石油工程股份有限公司（下稱海油工程）承擔(dān)起了國內(nèi)首個海洋工程數(shù)字化技術(shù)中心的建設(shè)工作，陸續(xù)開展了頂層設(shè)計論證和相關(guān)技術(shù)研究工作，并聯(lián)合國內(nèi)多家科研院所展開了多項國家級重大專項課題研究，于今年11月全部完成了數(shù)字化技術(shù)中心的系統(tǒng)集成工作，自主研發(fā)出海洋環(huán)境水力動力學(xué)建模與實時解算技術(shù)、海洋工程裝備運動建模、分布式實時仿真、虛擬現(xiàn)實仿真等關(guān)鍵技術(shù)，最終建成了我國海洋工程領(lǐng)域第一家數(shù)字化技術(shù)自主研發(fā)與培訓(xùn)服務(wù)基地。

　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)助推超級工程
　　浮托安裝作業(yè)是大型海洋石油平臺海上安裝作業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作業(yè)中，專用工程作業(yè)船舶借助潮汐的力量，通過“挺舉”的方式將大型海洋石油平臺整體“浮托”安裝到底部支撐物上，該過程也是海洋工程作業(yè)風(fēng)險極高的環(huán)節(jié)。此前，由于我國海洋工程作業(yè)數(shù)字仿真技術(shù)專業(yè)機(jī)構(gòu)的“缺位”，大型海洋石油平臺的浮托安裝作業(yè)中，浮托安裝仿真作業(yè)方案的預(yù)演評估及人員培訓(xùn)都需要在國外的技術(shù)公司進(jìn)行，單次費用就高達(dá)數(shù)百萬人民幣，而且需要提前半年預(yù)約，長周期嚴(yán)重制約工程進(jìn)度。

　　在數(shù)字化技術(shù)中心的建設(shè)過程中，海油工程組織專家對浮托安裝數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行了專項技術(shù)攻關(guān)，并通過多個國家級工程項目課題對該技術(shù)進(jìn)行了反復(fù)的實踐和論證。2017年5月31日，在南海西部海域，重達(dá)12800噸的文昌9-2/9-3中心平臺上部組塊成功完成海上浮托安裝。而此次浮托安裝仿真作業(yè)方案的預(yù)演評估和人員培訓(xùn)，則成為國內(nèi)海洋工程數(shù)字仿真技術(shù)的首次實戰(zhàn)。

　　“浮托安裝仿真作業(yè)方案就相當(dāng)于進(jìn)行了一次真實的作業(yè)演練。”海油工程設(shè)計院院長尹漢軍介紹說，海上施工團(tuán)隊雖然身處虛擬的海洋環(huán)境下，但整個環(huán)境都是通過數(shù)字仿真技術(shù)來完全模擬真實的海上浮托安裝現(xiàn)場，技術(shù)人員通過數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，可以反復(fù)優(yōu)化和驗證作業(yè)流程方案，同時，對于人員熟悉作業(yè)流程、提升團(tuán)隊協(xié)同能力、提高作業(yè)安全性都具有重要意義。

　　“青瓷碗”視覺效果遠(yuǎn)超IMAX
　　“中心占地1500平方米，我們依托國際一流設(shè)備，搭建了浮托、吊裝、水下作業(yè)、工程船舶操作四大仿真平臺，將數(shù)字化技術(shù)融入海洋工程方案論證、設(shè)計分析、生產(chǎn)制造、工程作業(yè)、應(yīng)急演練和運營維護(hù)的業(yè)務(wù)流程，提高海洋工程設(shè)計效率和質(zhì)量，減少海上工程作業(yè)風(fēng)險。”伴隨中國海油工程公司數(shù)字化技術(shù)中心主任喻龍的介紹，記者進(jìn)入中心，滿眼的銀色調(diào)模擬艙和設(shè)備讓這里的科技感十足，完全顛覆海洋工程建設(shè)行業(yè)的傳統(tǒng)形象。一圈走下來，“青瓷碗”造型的360度全景球幕船舶駕駛仿真模擬器，猶如“抓娃娃機(jī)”的水下機(jī)器人，視覺效果遠(yuǎn)超IMAX的180度半球投影屏……每一處場景都蘊含著一項甚至數(shù)項“黑科技”。

　　在“青瓷碗”中，仿佛置身正在海上施工的工程船舶駕駛艙，面前就是逼真的龐大海洋工程結(jié)構(gòu)物，而這是由20臺高清激光投影儀投出來的畫面，相當(dāng)于2000個強(qiáng)光手電筒一起照射呈現(xiàn)的效果，它的視場角、像素密度和增益度都是國際頂尖水平。喻龍說，這里其實還布滿了各種各樣的設(shè)備和電纜、信號纜，長度大約10公里，正是它們和后臺的運算主機(jī)相結(jié)合，才構(gòu)成了這個虛擬仿真的世界。“我們眼前的模擬作業(yè)場景是渤海灣平臺安裝的浮托作業(yè)，這是海洋工程作業(yè)風(fēng)險相當(dāng)高的環(huán)節(jié)，之前由于國內(nèi)沒有海洋工程作業(yè)數(shù)字仿真技術(shù)專業(yè)機(jī)構(gòu)，浮托安裝仿真作業(yè)方案的預(yù)演評估和人員培訓(xùn)都要在國外進(jìn)行，單次費用就得數(shù)百萬人民幣，而且還要提前半年預(yù)約，現(xiàn)在咱們有了自己的數(shù)字化技術(shù)中心，就能自主對浮托安裝作業(yè)進(jìn)行仿真模擬培訓(xùn)和方案預(yù)演了。”喻龍告訴記者。

工作人員在執(zhí)行海上船舶航行模擬

　　在“青瓷碗”旁，能承擔(dān)“繡花”級操作的吊機(jī)作業(yè)模擬器同樣有亮點。10臺超高清投影儀投射于180度半球投影屏，視覺效果遠(yuǎn)超IMAX。記者坐在吊機(jī)駕駛位看著眼前的海面和船舶，身臨其境。據(jù)了解，海上吊裝難度大、精度要求高、吊物價值高，往往近百米的吊臂移動距離，最終落位精度要達(dá)到厘米級，因此對吊機(jī)操作員的要求極高。而吊機(jī)模擬器應(yīng)用于吊機(jī)操作員培訓(xùn)，可大大縮短操作員培訓(xùn)時間，更能節(jié)省高昂的培訓(xùn)成本。

　　采訪中，海油工程董事長金曉劍表示，數(shù)字化技術(shù)中心除了能對浮托安裝作業(yè)進(jìn)行仿真模擬，還能根據(jù)海洋工程業(yè)務(wù)特點，對設(shè)計建造、海上安裝、水下作業(yè)及應(yīng)急維修等海洋工程作業(yè)的全過程完成仿真預(yù)演，構(gòu)建起海洋工程全壽命周期的虛擬環(huán)境，實現(xiàn)虛擬設(shè)計、制造、作業(yè)、培訓(xùn)、上下游業(yè)務(wù)拓展等多種功能。