轮机仿真器的现状及展望

大连海事大学轮机工程学院 聂延生 《航海技术》 1999.5

[内容提要]此文阐述了近几年来轮机仿真器的发展动向，对三种具有代表性的轮机仿真器的特点进行了简要分析，讨论了轮机仿真器的未来发展趋势。

国际海事组织（IMO）于1978年通过的海员培训、发证和值班标准（STCW）包容各种解释，并且很容易产生不同的解释，这样就产生了具有相同的资历，适任级别则有所不同的情况。在1995年缔约国大会上，对此进行了修正。

在STCW 95中，从功能上把仿真器分为两类，用于培训的仿真器和用于适任评估的仿真器，并对它们的一般性能标准加以严格的规定。在这些性能标准中，突出强调了可控的操作环境，物理真实水平，行为真实性，非正常状况的仿真，教练员和学员之间的交互性，从而便于教练员控制、监视和记录训练情况，以便对学员的能力进行中肯的评估和小结。

基于这种情况，近几年来，设计和制造轮机仿真器的重点，开始从纯技术转向更有益于培训、评估的仿真环境的设计方面。因此，评价一种轮机仿真器的先进程度，不仅仅看它采用什么样的计算机硬件、软件以及它的仿真精度，还要看它是否便于培训，便于教练员有效地评估学员在操作轮机仿真器时所表现出的知识和技能水平，便于教练员设计不同的仿真环境，并检查和评估学员在这一特定环境下，对出现的问题的瓜、分析问题和解决问题的能力。这种检查和评估应该是客观的，不会因为而异，掺杂人为的主观因素。

为了满足STCW 95对轮机仿真器的要求，世界上比较著名的轮机仿真器生产厂家，如挪威的挪控公司，英国的Transas Marine公司，德国的STN公司，都对自己现有的轮机仿真器进行了改进。本文拟对这三家公司所生产的轮机仿真器的特点进行简要的分析，以期对我国在轮机仿真器研制和使用方面有所帮助。

1 PPT 2000系列轮机仿真器
PPT2000轮机仿真器是挪控公司生产的。它的数学模型包括不同的船型，不同的配置，不同的主机类型。船型方面：即有超大型油轮的数学模型。主机方面：即有二冲程低速柴油机的数学模型，也有四冲程高速柴油机的数学模型。从柴油机生产厂家看，PPT2000系列轮机仿真器可以仿真MAN B&W、Sulzer、Pielstick、Mak和MTU等世界著名柴油机厂生产的柴油主机和发电机。从推进方式上，PPT2000轮机仿真器可对电力推进的船舶，燃气轮机推进的军舰，定距桨和变距桨船舶进行仿真。从软件工程的角度看，PPT2000轮机仿真器采用模块化结构建立，不同船型、 主机的数学模型都存放在模型库中，根据用户的要求，把不同的数学模型连接起来，经过调试后，交用户使用。其次该公司在开发PPT2000轮机仿真器的同时，开发出了一种有效的轮机仿真器教练员系统 - TEC2000。教练员利用该系统可以方便地设计出各种不同的仿真环境，以适应不同的培训要求、适任评估的要求，客观地检查和评估学员的知识和技能水平等，从而使PPT2000轮机仿真器能够满足STCW 95的要求，PPT2000的开放式结构，也为用户在此基础上开发新的功能创造了条件，便于进行升级换代。

2 ERS2000和ERS3000型轮机仿真器
这两种类型的轮机仿真器是由英国Transas Marine公司生产的。ERS 2000型是基于PC机的轮机仿真器，只能利用显示屏进行图形仿真，它可以用作独立的轮机仿真器，也可多台联网，便于教练员管理和评估。为了提高训练环境的真实性，Transas公司最近推出了ERS3000型轮机仿真器，它和ERS2000型轮机仿真器的主要区别在于它采用了实际的控制设备面板、仪表和控制台。为学员提供了一个较为真实的仿真环境。这两种类型的轮机仿真器可以相互补充，结合起来配置。这样的配置通常是由一台通过物理盘台控制设备的ERS3000轮机仿真器和几台通过计算机屏幕控制的ERS2000轮机仿真器构成。

这种配置形式使得教练员可以把培训过程分解成三个阶段：

一、学习船舶推进装置和电站设备的布置和操作规则；
二、以标准的操作方式操纵和管理船舶推进装置和电站设备；
三、优化对船舶推进装置和电站设备的操作。

教练员工作站可以在线监视和控制学员工作站，最多可以有12台学员工作站联网，这种形式的轮机仿真器基本上能够满足STCW95的要求。

ERS2000和ERS3000型轮机仿真器从计算机软硬件方面看，都是比较先进的。ERS3000对船舶电站的仿真还是相当全面的，但其它的船用设备的教学模型，由于受开发时间的限制，还有待于进一步完善和提高。

3 SES4000系列轮机仿真器
基于对仿真环境真实性的考虑，德国STN公司最新推出了SES4000系列轮机仿真器。该系列轮机仿真器的特点是对所有的物理过程进行建模、图形显示、机舱和集控室都采用硬件设备，每个系统的泵浦和管线都予以复制，并且对液体或气体的流动特性也加以考虑。SES4000系列中的大型和中型轮机仿真器属于全任务式轮机仿真器的结构形态，而小型轮机仿真器的另一个优点就是它可以做为整船的船舶操纵仿真器的一部分，反映了目前船舶自动化的发展趋势。

4 结束语
综上所述，我们不难看出，在开***机仿真器时，首先予以考虑的问题是要使它满足STCW95对轮机仿真器的要求。其次我们还应强调的是轮机仿真器的真实性，使它尽可能地接近于实船情况。而实船的情况，随着轮机自动化水平的日益提高，对轮管人员的要求也会随之提高。因此，我们可以说轮机仿真器将随着轮机自动化的发展而发展，在这个过程中，真实性的要求始终不会降低，只会提高。

从软件工程的角度讲，轮机仿真器的开发应基于先进的过程仿真支撑软件，该仿真支撑软件应采用开放式结构，兼容性好。基于其上开发的轮机仿真器就是模块化结构，配置灵活，便于升级换代，以适应对轮机仿真器不断提出的更高的要求。