CN101866179A - 三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统 - Google Patents

Abstract

一种信息处理技术领域的三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统，包括：数据输入模块、三维包络约束模块、船舶吊装建模模块、船舶吊装优化模块、船舶吊装仿真模块、人机交互模块和可视化输出模块，其中：数据输入模块与三维包络约束模块相连，数据输入模块与船舶吊装建模模块相连，三维包络约束模块与船舶吊装建模模块相连，船舶吊装建模模块与船舶吊装仿真模块相连，船舶吊装仿真模块与可视化输出模块相连，船舶吊装仿真模块与船舶吊装优化模块相连，船舶吊装优化模块与人机交互模块相连，船舶吊装优化模块与可视化输出模块相连。本发明保证了仿真模型的准确性；缩小了求解空间，使得仿真模型的求解的准确性得到有效提高；提升了求解的速度。

Description

三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统

技术领域

本发明涉及的是一种信息处理技术领域的系统，具体是一种三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统。

背景技术

船台(船坞)是船厂最重要的设施，其数量、尺度是决定船厂生产能力的主要依据，船台的生产能力决定了每年船厂的生产量，因此船厂总是最大限度地发挥船台的能力，优化船台吊装网络，合理安排资源，有计划地缩短船台周期，提高其利用率。如何优化船台吊装网络计划是一个非常复杂的问题。对于一艘大型船舶一般船厂将其划分为200～300个分段，甚至更多。有的分段需要总组立成一个大分段然后进行船台大合拢；有的分段则直接在船台上吊装。分段与分段之间有严格吊序，底部分段吊装要先于相应的舷侧分段完成；左右分段(P/S)一般要同时吊装，然后同时施焊，以减少变形和提高造船精度。

船台吊装网络优化就是合理安排吊装的起吊时间、设备和场地的使用。大型船舶的吊装涉及数百个分段以及设备和场地等因素，吊装过程经常由于场地空间受限难以摆放和起吊，导致需要多次用运输车辆来摆渡，占用了宝贵的设备资源并浪费了时间；同时分段搭载过程容易发生干涉，导致反复吊装，吊装计划非常不准确。应当考虑到吊装过程中的三维空间约束，在吊装没有实现之前，对计划进行仿真和优化，从而提高吊装的一次成功率。现有的仿真建模模型有：CSDG模型、UML模型、OML模型及Petri网模型等。

经对现有文献检索发现，在采用面向对象的过程建模，定义过程中的各种实体属性和行为，采用Unified Modeling Language(UML)语言(“Proceeding of the 2001Winter Simulation Conference(美国2001年冬季仿真会议论文集)”，p4)。韩国KAIST的J.K.Lee采用有向图方法对船台吊装过程建立了模型(AI Magazine，卷16，期.4，78-94页)，但是上述两种模型描述船舶吊装过程都具有局限性，复杂度不够，还没有形成完整的系统。

又经检索发现，韩国Kim，Lee J.K.等利用一种含约束有向图搜索(Constrained Directed Graph Search，CDGS)的方法来优化吊装调度(International Journal of Computer Integrated Manufacturing(计算机集成制造国际期刊)，18卷，6辑2005.9，p427-441)，其考虑到船台区域吊装设备和空间场地的限制。CDGS是一种基于规则的启发式的搜索方法，更容易获得一个局部解，但是空间布局的输入中仅仅考虑到二维，并且输出的约束并没有用到计划的优化。

经检索还发现，上海交通大学刘建峰通过简单遗传方法优化了吊装过程调度，并且获得了每个分段的最优开吊时间(“基于PWBS船体建造运作策略研究”，上海交通大学博士论文，2000)。主要的优化目标是在满足给定船台周期的条件下，平衡工作负荷，使得焊接工作、预舾装工作和分段生产能够平衡。上海交通大学续爱民采用遗传方法解决时间安排、设备使用调度等船台吊装网络优化问题(“船台吊装过程调度优化关键技术研究”，上海交通大学博士论文，2008)。然而上述技术都没有考虑到船舶在实际吊装过程中受三维空间的约束，无一例外的将分段吊装简化为二维方块来进行求解，使得计算结果和实际有较大出入。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统。本发明在三维空间约束下，对船舶分段吊装进行仿真，不仅能为船舶制造业的吊装提供有力的技术支撑和科学数据，而且提高了船舶制造企业资源的综合利用率，大大缩短船舶吊装时间，实现良好的经济效益。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：数据输入模块、三维包络约束模块、船舶吊装建模模块、船舶吊装优化模块、船舶吊装仿真模块、人机交互模块和可视化输出模块，其中：数据输入模块与三维包络约束模块相连传输船舶分段、场地和吊装设备的六面体包络坐标信息，数据输入模块与船舶吊装建模模块相连传输船舶分段、场地、吊装设备的三维几何模型、吊装网络节点信息以及吊装数据信息，三维包络约束模块与船舶吊装建模模块相连传输三维包络体的三维坐标信息和三维模型间的最小碰撞间隙数据，船舶吊装建模模块与船舶吊装仿真模块相连传输吊装信息、三维约束数据、设备资源数据和动态仿真结果数据，船舶吊装仿真模块与可视化输出模块相连传输动态仿真结果数据，船舶吊装仿真模块与船舶吊装优化模块相连传输动态仿真结果数据和反馈数据，船舶吊装优化模块与人机交互模块相连传输吊装的起始时间和顺序信息，船舶吊装优化模块与可视化输出模块相连传输吊装起始时间和三维模型信息，可视化输出模块输出吊装的二维甘特图、分段三维模型、场地三维模型、设备资源三维模型和吊装动作信息。

所述的数据输入模块包括：三维几何模型输入子模块、堆场堆放数据输入子模块、舾装数据输入子模块、涂装数据输入子模块、总组数据输入子模块和船坞吊装数据输入子模块，其中：三维几何模型输入子模块与三维包络约束模块相连传输船舶分段、船坞、堆场以及吊装设备的三维几何面片模型数据，堆场堆放数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间、堆场序号和堆场的几何信息，舾装数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间和舾装场地信息，涂装数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间信息和涂装场地序号、三维几何信息，总组数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间信息和吊装网络图信息，船坞吊装数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间信息和吊装网络图信息。

所述的三维几何面片模型是指由三角面片表示的产品模型。

所述的三维包络约束模块包括：船舶分段三维包络几何模型抽取子模块、船坞三维包络几何模型抽取子模块、堆场三维包络几何模型抽取子模块和吊装设备三维包络几何模型抽取子模块，其中：船舶分段三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输三维分段包络体的坐标信息，船坞三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输船坞三维包络体的对角三维坐标信息，堆场三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输场地三维包络体的对角三维坐标信息，吊装设备三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输吊装设备三维包络体的三维坐标和运动路径信息，船舶分段三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输船舶分段的三维几何面片模型数据，船坞三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输船坞的二维轮廓点和深度数据，堆场三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输场的传输堆场的二维轮廓点和深度数据，吊装设备三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输吊装设备的三维几何面片模型数据。

所述的船舶吊装建模模块用于吊装仿真模块和吊装优化模块，包括：吊装网络图生成子模块、Petri网过程建模子模块、三维特性提取子模块、三维特性约束子模块和设备资源选择子模块，其中：吊装网络图生成子模块与船舶吊装仿真模块传输吊装网络拓扑信息，Petri网过程建模子模块与船舶吊装仿真模块相连传输Petri网节点图和控制流向信息，三维特性提取子模块与船舶吊装仿真模块相连传输体积、重量和材料信息，三维特性约束子模块与船舶吊装仿真模块相连传输回转半径、体积、对接点三维坐标信息，设备资源选择子模块与船舶吊装仿真模块相连传输设备序号信息，吊装网络图生成子模块与数据输入模块相连传输吊装网络图的节点先序信息，三维特性提取子模块和三维特性约束子模块分别与三维包络约束模块相连传输三维包络体信息和设备的运动路径约束信息。

所述的可视化输出模块包括：吊装仿真过程可视化子模块、仿真结果报表输出子模块、人机交互接口子模块和吊装优化结果可视化子模块，其中：吊装仿真过程可视化子模块与船舶吊装仿真模块相连传输计划起始日期信息、计划序列信息和实时的资源空闲状态信息、分段和吊装设备所处路径的位置信息，仿真结果报表输出子模块与船舶吊装优化模块相连传输优化前的吊装起始日期信息、计划序列信息以及甘特图报表，人机交互接口子模块与人机交互模块相连传输鼠标和键盘的拾取信息，包括输入计划的起始时间、三维偏移坐标信息，吊装优化结果可视化子模块与船舶吊装优化模块相连传输优化后的吊装起始日期信息、序列信息以及甘特图报表。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过三维数据模型和设备资源三维约束信息建立的仿真模型和实际吊装场景一致，根本的保证了仿真模型的准确性；

2)在仿真模型中利用三维约束求解，将传统的优化求解方法约束在三维空间中，缩小了求解空间，使得仿真模型的求解的准确性得到有效提高；

3)利用三维图形可视化技术和人机交互，实时显示吊装仿真的过程，在吊装过程阻塞的时候可以通过人机交互来改变仿真求解的方向，使得大规模的仿真计算能够快速收敛，根本地提升了求解的速度。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本实施例包括：数据输入模块、三维包络约束模块、船舶吊装建模模块、船舶吊装优化模块、船舶吊装仿真模块、人机交互模块和可视化输出模块，其中：数据输入模块与三维包络约束模块相连传输船舶分段、场地和吊装设备的六面体包络坐标信息，数据输入模块与船舶吊装建模模块相连传输船舶分段、场地、吊装设备的三维几何模型、吊装网络节点信息以及吊装数据信息，三维包络约束模块与船舶吊装建模模块相连传输三维包络体的三维坐标信息和三维模型间的最小碰撞间隙数据，船舶吊装建模模块与船舶吊装仿真模块相连传输吊装信息、三维约束数据、设备资源数据和动态仿真结果数据，船舶吊装仿真模块与可视化输出模块相连传输动态仿真结果数据，船舶吊装仿真模块与船舶吊装优化模块相连传输动态仿真结果数据和反馈数据，船舶吊装优化模块与人机交互模块相连传输吊装的起始时间和顺序信息，船舶吊装优化模块与可视化输出模块相连传输吊装起始时间和三维模型信息，可视化输出模块输出吊装的二维甘特图、分段三维模型、场地三维模型、设备资源三维模型和吊装动作信息。

所述的数据输入模块包括：三维几何模型输入子模块、堆场堆放数据输入子模块、舾装数据输入子模块、涂装数据输入子模块、总组数据输入子模块和船坞吊装数据输入子模块，其中：三维几何模型输入子模块与三维包络约束模块相连传输船舶分段、船坞、堆场以及吊装设备的三维几何面片模型数据，堆场堆放数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间、堆场序号和堆场的几何信息，舾装数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间和舾装场地信息，涂装数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间信息和涂装场地序号、三维几何信息，总组数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间信息和吊装网络图信息，船坞吊装数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间信息和吊装网络图信息。

本实施例中输入的数据是以文件形式存储的信息，包括三维模型DXF文件，三维包络坐标文件，船舶各吊装计划excel表，船舶吊装网络图，堆场和船坞的三维布局图，设备的布局。

所述的船舶吊装网络图包括：分段吊装顺序图，分段ID，分段吊装位置。

所述的堆场和船坞的三维布局图包括：堆场和船坞的平面布局位置，形状和大小，船坞深度信息。

所述的设备的布局包括：设备在吊装场地的位置信息、回转半径与吊装路径信息。

所述的三维几何面片模型是指由三角面片表示的产品模型。

所述的三维包络约束模块包括：船舶分段三维包络几何模型抽取子模块、船坞三维包络几何模型抽取子模块、堆场三维包络几何模型抽取子模块和吊装设备三维包络几何模型抽取子模块，其中：船舶分段三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输三维分段包络体的坐标信息，船坞三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输船坞三维包络体的对角三维坐标信息，堆场三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输场地三维包络体的对角三维坐标信息，吊装设备三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输吊装设备三维包络体的三维坐标和运动路径信息，船舶分段三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输船舶分段的三维几何面片模型数据，船坞三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输船坞的二维轮廓点和深度数据，堆场三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输场的传输堆场的二维轮廓点和深度数据，吊装设备三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输吊装设备的三维几何面片模型数据。

本实例的三维包络约束模块具体包含以下步骤：

第一步：船坞的三维几何描述是一组二维点构成的多边形，并向Z方向拉升的一个多面体；堆场的几何描述是一组二维点构成的多边形，向Z方向拉升的一个多面体；分段几何数据来自船舶设计输出的DXF模型，通过读入到模型空间的点线面，生成长方体包围盒；设备资源的三维几何数据来自三维建模输出的DXF模型，通过读入到模型空间的点线面，生成长方体包围盒系统；设备的布局数据通过给出设备的定位坐标放置；设备的转动关系，通过设置设备的可旋转部件，输入旋转角度；吊车的起吊路径，行车的运行轨迹通过一组离散的控制点，通过两次样条插值来生成。

第二步：将这些几何数据保存在XML文件中，包括设备ID、分段模型ID、路径ID、包络体ID信息、船坞ID、堆场ID，这些ID号在一个吊装工程中唯一，并和仿真模型的序列号一一映射。

第三步：根据模型不进行碰撞的原则设定三维约束关系。

第四步；设备的移动根据最小移动路径的原则确定设备运动关系。

所述的船舶吊装建模模块用于吊装仿真模块和吊装优化模块，包括：吊装网络图生成子模块、Petri网过程建模子模块、三维特性提取子模块、三维特性约束子模块和设备资源选择子模块，其中：吊装网络图生成子模块与船舶吊装仿真模块传输吊装网络拓扑信息，Petri网过程建模子模块与船舶吊装仿真模块相连传输Petri网节点图和控制流向信息，三维特性提取子模块与船舶吊装仿真模块相连传输体积、重量和材料信息，三维特性约束子模块与船舶吊装仿真模块相连传输回转半径、体积、对接点三维坐标信息，设备资源选择子模块与船舶吊装仿真模块相连传输设备序号信息，吊装网络图生成子模块与数据输入模块相连传输吊装网络图的节点先序信息，三维特性提取子模块和三维特性约束子模块分别与三维包络约束模块相连传输三维包络体信息和设备的运动路径约束信息。

本实施例中船舶吊装建模模块的工作过程为：

第一步：采用共享合成的方法能够通过典型的组件合成建立复杂吊装过程的统一时间Petri网模型，包括吊装过程中的工艺约束、资源约束、三维空间约束能够通过时间Petri网的库所、变迁及其连接弧准确表达。对其进行建模要素输入，时间目标的定义和基于采用时间变迁Petri网模型。

所述的建模要素输入是指建造工艺约束、资源约束、时间消耗的参数输入。

所述的建造工艺约束是指为了保证精度或者建造的顺利进行而确定的某些操作的先后顺序。

所述的资源约束包括起重设备和船坞场地的分配使用。起重设备包括两类，一类为龙门式起重机，另一类为门座式起重机。所述的船坞场地包括船坞内的场地和船坞旁的平台。

所述的三维空间约束包括分段在堆场中不能和其他分段重叠，在搬运过程中不能与船坞边缘、堆场的边缘以及其他分段碰撞；搬运小车只能按照路径进行移动，不能随意移动；龙门式起重机只能安装路径平动；门座式起重机固定位置，只能按照旋转半径进行起吊。这些约束反映在数学模型中是一系列的连接弧。

所述的时间消耗是指吊装过程所消耗的时间主要包括吊装过程中的吊装、定位和焊接时间，这些时间统一考虑为吊装标准时间。

所述的吊装作业Petri网数学模型融合了三维约束信息，使得数学模型的计算复杂度增加了一维。但是求解的收敛速度却得到根本提高，没有约束的方程需要进行全局求优，而现在使得方程求解放在有限的解空间中，通过实际的仿真计算综合评价。

第二步：采用基于时间Petri网模型建模模块，输入时间信息和资源约束，接受反馈回来的生产率和设备利用率等动态信息。

本实施例中船舶吊装优化模块包括以下步骤：

第一步：通过指定每个任务的设备占用情况，满足吊装设备的能力约束；通过吊装网络图的节点连接序列关系，确定任务间的先序约束；进入堆场、船坞的每个分段包络空间和小于可利用空间，并且包络空间与作用分段的包络空间不碰撞。

第二步：利用拉格朗日松弛后函数进行仿真计算

所述的拉格朗日松弛后的模型是指在数学最优化问题中，一种寻找变量受一个或多个条件所限制的多元函数的极值的方法。

本实施例中人机交互模块的过程包含以下步骤：

第一步：通过输入的数据模型，利用OpenGL建立三维的视景，通过预先设置好的设备布局，自动匹配场景的位置，实时关联设备的运动路径数据。

第二步：创建并初始化仿真模型，将计划数据传送给基于Petri网的仿真模型，建立吊装先序关系。

第三步：根据建立的仿真模型，按照时间进行吊装过程仿真，读取吊装先序关系节点，根据节点ID读取数据模型中匹配的分段ID，根据分段ID匹配吊装计划中确定的场地ID和资源ID，同时根据场地ID和资源ID分别获得布局和位置。根据三维约束的数据，吊装各个路径节点不发生碰撞，生成在仿真时刻是否能够获得资源。如果没有获得，仿真等待一个仿真周期。

第四步：系统等待一个计划完全迭代完成，结果利用图像的方式可视化。其中阻塞用红色高亮出来，非阻塞用绿色，路径用黄色样条线段来表示。鼠标点击各个设备，可以输出设备的忙闲程度图，并存储在本地缓存中。

第五步：用鼠标点击阻塞的设备和分段，分配给新的场地ID或资源ID，系统重新进入循环迭代一直到系统没有阻塞情况，这种驾驭计算使得仿真快速收敛。

所述的驾驭计算是指根据可视化输出模块的显示情况，得到仿真过程的收敛情况，通过人机交互的方法修改目前仿真节点的参数，使得整个仿真过程快速收敛，不需要计算机反复迭代来寻优。

所述的可视化输出模块是指利用三维图形学的原理来显示吊装过程，包括船的吊装网络图、吊装分段、船台的布置、设备信息，仿真的动作采用关键帧的方法来实现仿真动画，并可以输出为AVI格式文件。鼠标可以拾取选择可视化场景中的对象，并传输拾取对象的ID给仿真模块，以作为优化输入。输出的计划数据保存为Excel文件，系统中过程数据利用二维、三维文件存储在本地磁盘上。具体包括：吊装仿真过程可视化子模块、仿真结果报表输出子模块、人机交互接口子模块和吊装优化结果可视化子模块，其中：吊装仿真过程可视化子模块与船舶吊装仿真模块相连传输计划起始日期信息、计划序列信息和实时的资源空闲状态信息、分段和吊装设备所处路径的位置信息，仿真结果报表输出子模块与船舶吊装优化模块相连传输优化前的吊装起始日期信息、计划序列信息以及甘特图报表，人机交互接口子模块与人机交互模块相连传输鼠标和键盘的拾取信息，包括输入计划的起始时间、三维偏移坐标信息，吊装优化结果可视化子模块与船舶吊装优化模块相连传输优化后的吊装起始日期信息、序列信息以及甘特图报表。

本实施例通过三维数据模型、输入设备资源三维约束信息，建立的仿真模型和实际吊装场景一致，保证了船舶吊装仿真模型符合实际，在模型的抽象上接近实际，从而保证了准确性，减少了建模的偏差；同时在吊装仿真模块和吊装优化模块中利用三维约束求解，将传统的优化求解方法约束在三维空间中，缩小了求解空间，使得仿真模型的求解的准确性得到有效提高；最后利用三维图形可视化技术和人机交互，实时显示吊装仿真的过程，在吊装过程阻塞的时候通过人机交互来改变仿真求解的方向，最终迭代次数缩短了1/3，收敛速度提高了50％以上。

Claims (5)

1.一种三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统，其特征在于，包括：数据输入模块、三维包络约束模块、船舶吊装建模模块、船舶吊装优化模块、船舶吊装仿真模块、人机交互模块和可视化输出模块，其中：数据输入模块与三维包络约束模块相连传输船舶分段、场地和吊装设备的六面体包络坐标信息，数据输入模块与船舶吊装建模模块相连传输船舶分段、场地、吊装设备的三维几何模型、吊装网络节点信息以及吊装数据信息，三维包络约束模块与船舶吊装建模模块相连传输三维包络体的三维坐标信息和三维模型间的最小碰撞间隙数据，船舶吊装建模模块与船舶吊装仿真模块相连传输吊装信息、三维约束数据、设备资源数据和动态仿真结果数据，船舶吊装仿真模块与可视化输出模块相连传输动态仿真结果数据，船舶吊装仿真模块与船舶吊装优化模块相连传输动态仿真结果数据和反馈数据，船舶吊装优化模块与人机交互模块相连传输吊装的起始时间和顺序信息，船舶吊装优化模块与可视化输出模块相连传输吊装起始时间和三维模型信息，可视化输出模块输出吊装的二维甘特图、分段三维模型、场地三维模型、设备资源三维模型和吊装动作信息。

2.根据权利要求1所述的三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统，其特征是，所述的数据输入模块包括：三维几何模型输入子模块、堆场堆放数据输入子模块、舾装数据输入子模块、涂装数据输入子模块、总组数据输入子模块和船坞吊装数据输入子模块，其中：三维几何模型输入子模块与三维包络约束模块相连传输船舶分段、船坞、堆场以及吊装设备的三维几何面片模型数据，堆场堆放数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间、堆场序号和堆场的几何信息，舾装数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间和舾装场地信息，涂装数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间信息和涂装场地序号、三维几何信息，总组数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间信息和吊装网络图信息，船坞吊装数据输入子模块与船舶吊装建模模块相连传输起始时间信息和吊装网络图信息。

3.根据权利要求1所述的三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统，其特征是，所述的三维包络约束模块包括：船舶分段三维包络几何模型抽取子模块、船坞三维包络几何模型抽取子模块、堆场三维包络几何模型抽取子模块和吊装设备三维包络几何模型抽取子模块，其中：船舶分段三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输三维分段包络体的坐标信息，船坞三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输船坞三维包络体的对角三维坐标信息，堆场三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输场地三维包络体的对角三维坐标信息，吊装设备三维包络几何模型抽取子模块与船舶吊装建模模块相连传输吊装设备三维包络体的三维坐标和运动路径信息，船舶分段三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输船舶分段的三维几何面片模型数据，船坞三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输船坞的二维轮廓点和深度数据，堆场三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输场的传输堆场的二维轮廓点和深度数据，吊装设备三维包络几何模型抽取子模块与数据输入模块相连传输吊装设备的三维几何面片模型数据。

4.根据权利要求1所述的三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统，其特征是，所述的船舶吊装建模模块包括：吊装网络图生成子模块、Petri网过程建模子模块、三维特性提取子模块、三维特性约束子模块和设备资源选择子模块，其中：吊装网络图生成子模块与船舶吊装仿真模块传输吊装网络拓扑信息，Petri网过程建模子模块与船舶吊装仿真模块相连传输Petri网节点图和控制流向信息，三维特性提取子模块与船舶吊装仿真模块相连传输体积、重量和材料信息，三维特性约束子模块与船舶吊装仿真模块相连传输回转半径、体积、对接点三维坐标信息，设备资源选择子模块与船舶吊装仿真模块相连传输设备序号信息，吊装网络图生成子模块与数据输入模块相连传输吊装网络图的节点先序信息，三维特性提取子模块和三维特性约束子模块分别与三维包络约束模块相连传输三维包络体信息和设备的运动路径约束信息。

5.根据权利要求1所述的三维空间约束下的船舶分段吊装仿真系统，其特征是，所述的可视化输出模块包括：吊装仿真过程可视化子模块、仿真结果报表输出子模块、人机交互接口子模块和吊装优化结果可视化子模块，其中：吊装仿真过程可视化子模块与船舶吊装仿真模块相连传输计划起始日期信息、计划序列信息和实时的资源空闲状态信息、分段和吊装设备所处路径的位置信息，仿真结果报表输出子模块与船舶吊装优化模块相连传输优化前的吊装起始日期信息、计划序列信息以及甘特图报表，人机交互接口子模块与人机交互模块相连传输鼠标和键盘的拾取信息，包括输入计划的起始时间、三维偏移坐标信息，吊装优化结果可视化子模块与船舶吊装优化模块相连传输优化后的吊装起始日期信息、序列信息以及甘特图报表。