一直以來，我國海洋工程作業領域缺乏數字仿真技術專業機構，關鍵技術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業發展的瓶頸。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年進行海洋工程數字仿真技術建設。

　　12月4日，這一國家重大研究項目──我國首個海洋工程數字化技術中心，終于在天津濱海新區建成并投入使用，填補了我國在海洋工程數字仿真技術領域的空白，為國內外海洋工程作業提供仿真方案預演和關鍵崗位人員模擬培訓。

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

工作人員在海上浮托作業仿真模擬現場

　　自主研發破解短板
　　數字仿真技術是以計算機和專業設備為工具，利用數模算法和數字化技術建立仿真環境以達到模擬實操效果，其中，處于當下科技前沿的虛擬仿真技術是數字技術的一個重要分支。目前，數字仿真技術已在軍事、航空、機械等工業領域被逐步推廣應用，對企業提高開發效率、減少決策失誤、降低企業風險起到了重要作用。如在航空工業方面，采用數字仿真技術可使大型客機的設計和研制周期縮短20%；利用虛擬現實飛行仿真器在地面訓練飛行員，不僅節省大量燃料和經費，而且不受氣象條件和場地的限制。

　　海洋工程作業尤其是深水海洋工程作業，具有高技術、高風險和高成本的特點，將數字仿真技術應用于海洋工程的方案論證、設計分析、生產制造、試驗維護、人員訓練等領域，可以極大地降低海上施工作業風險，提高海上作業效率。但此前，由于我國海洋工程作業領域缺乏數字仿真技術專業機構，該領域的關鍵技術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受制于人的窘境，成了制約我國海洋工程產業發展的一塊“短板”。

　　為了打造海洋工程領域的自主數字化仿真技術體系，中國海洋石油集團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）承擔起了國內首個海洋工程數字化技術中心的建設工作，陸續開展了頂層設計論證和相關技術研究工作，并聯合國內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月全部完成了數字化技術中心的系統集成工作，自主研發出海洋環境水力動力學建模與實時解算技術、海洋工程裝備運動建模、分布式實時仿真、虛擬現實仿真等關鍵技術，最終建成了我國海洋工程領域第一家數字化技術自主研發與培訓服務基地。

　　虛擬現實技術助推超級工程
　　浮托安裝作業是大型海洋石油平臺海上安裝作業的關鍵環節，作業中，專用工程作業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風險極高的環節。此前，由于我國海洋工程作業數字仿真技術專業機構的“缺位”，大型海洋石油平臺的浮托安裝作業中，浮托安裝仿真作業方案的預演評估及人員培訓都需要在國外的技術公司進行，單次費用就高達數百萬人民幣，而且需要提前半年預約，長周期嚴重制約工程進度。

　　在數字化技術中心的建設過程中，海油工程組織專家對浮托安裝數字仿真技術進行了專項技術攻關，并通過多個國家級工程項目課題對該技術進行了反復的實踐和論證。2017年5月31日，在南海西部海域，重達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方案的預演評估和人員培訓，則成為國內海洋工程數字仿真技術的首次實戰。

　　“浮托安裝仿真作業方案就相當于進行了一次真實的作業演練。”海油工程設計院院長尹漢軍介紹說，海上施工團隊雖然身處虛擬的海洋環境下，但整個環境都是通過數字仿真技術來完全模擬真實的海上浮托安裝現場，技術人員通過數據的采集、分析和處理，可以反復優化和驗證作業流程方案，同時，對于人員熟悉作業流程、提升團隊協同能力、提高作業安全性都具有重要意義。

　　“青瓷碗”視覺效果遠超IMAX
　　“中心占地1500平方米，我們依托國際一流設備，搭建了浮托、吊裝、水下作業、工程船舶操作四大仿真平臺，將數字化技術融入海洋工程方案論證、設計分析、生產制造、工程作業、應急演練和運營維護的業務流程，提高海洋工程設計效率和質量，減少海上工程作業風險。”伴隨中國海油工程公司數字化技術中心主任喻龍的介紹，記者進入中心，滿眼的銀色調模擬艙和設備讓這里的科技感十足，完全顛覆海洋工程建設行業的傳統形象。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”的水下機器人，視覺效果遠超IMAX的180度半球投影屏……每一處場景都蘊含著一項甚至數項“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構物，而這是由20臺高清激光投影儀投出來的畫面，相當于2000個強光手電筒一起照射呈現的效果，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相結合，才構成了這個虛擬仿真的世界。“我們眼前的模擬作業場景是渤海灣平臺安裝的浮托作業，這是海洋工程作業風險相當高的環節，之前由于國內沒有海洋工程作業數字仿真技術專業機構，浮托安裝仿真作業方案的預演評估和人員培訓都要在國外進行，單次費用就得數百萬人民幣，而且還要提前半年預約，現在咱們有了自己的數字化技術中心，就能自主對浮托安裝作業進行仿真模擬培訓和方案預演了。”喻龍告訴記者。

工作人員在執行海上船舶航行模擬

　　在“青瓷碗”旁，能承擔“繡花”級操作的吊機作業模擬器同樣有亮點。10臺超高清投影儀投射于180度半球投影屏，視覺效果遠超IMAX。記者坐在吊機駕駛位看著眼前的海面和船舶，身臨其境。據了解，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，最終落位精度要達到厘米級，因此對吊機操作員的要求極高。而吊機模擬器應用于吊機操作員培訓，可大大縮短操作員培訓時間，更能節省高昂的培訓成本。

　　采訪中，海油工程董事長金曉劍表示，數字化技術中心除了能對浮托安裝作業進行仿真模擬，還能根據海洋工程業務特點，對設計建造、海上安裝、水下作業及應急維修等海洋工程作業的全過程完成仿真預演，構建起海洋工程全壽命周期的虛擬環境，實現虛擬設計、制造、作業、培訓、上下游業務拓展等多種功能。