船舶发展及应用软件
1．引言
近年来，船舶工业两大造船集团及江苏、上海等地的大型造船企业积极开展信息化工作。以船舶信息化建设为核心，大力推动船舶信息化与工业化的融合。企业根据经营生产的需要，进行信息化改造，一大批信息化系统在各企事业单位陆续上线应用并取得了良好的效果，提升了我国船舶工业整体信息化水平。本文概述国内船舶工业中软件的使用情况，从船舶工业软件的角度，分析我国船舶工业信息化状况。
2．各种软件在船舶工业中的应用
船舶工业的特点是船舶产品繁多、小批量多品种、工艺流程复杂、劳动力密集，这些都使得造船周期较长，管理复杂，这也是制约船舶行业信息化发展的主要因数，也由此造成船舶工业中所使用软件种类繁多，难以集成。以下对船舶工业中应用较为广泛的几类软件及其应用情况，作一个简单介绍。
2.1 CAD/CAM软件
船舶设计软件大体上可分为三类，第一类只注重设计功能，我们称之为CAD（计算机辅助设计）软件；第二类只注重制造功能，我们称之为CAM（计算机辅助制造）软件；第三类则是既注重设计功能，又注重制造功能，我们称之为CAD/CAM软件，如Tribon、Foran、ISDP、CATIA等。因为第三类软件的用户群最大，也是船舶设计软件的发展趋势，所以这里只对这类软件，即CAD/CAM软件进行介绍。
CAD/CAM软件在船舶行业的发展不像在汽车、航空等行业中的发展那么迅速，厂商那么众多，竞争那么激烈。国内主要造船CAD/CAM软件除了传统的Tribon、CADDS5、NAPA等几个知名软件系统外。近期，西班牙Sener公司的FORAN、法国达索公司的CATIA、美国intergraph公司的intelliship等软件也先后进入中国市场。虽然这些软件在性能上并不逊色，但由于造船设计软件的专业性过强，而且还要考虑系统兼容性及企业使用习惯等问题，因此目前设计的配置还是以TRIBON和CADDS5为主。国内的中小船厂因受投资限制，目前可选择的国内造船软件有沪东东欣软件公司的三维设计软件和上海船舶工艺研究所与上海船厂联合开发的SB3DS三维造船软件。
TRIBON软件作为国内船舶设计领域的经典软件。该软件的特点在于用计算机建立船舶的生产信息数据，通过在计算机建立一个实船模型，不仅完成绘制生产用图纸，还能进行各种生产数据的计算、管理和统计。这些生产信息用于指导船厂生产，实现设计与生产的统一。在一定时期内TRIBON软件的大量使用提高了我国的船舶设计水平，使我国的船舶工业与国际接轨，能够参与到国际竞争当中。但TRIBON软件存在初始化数据不能共享、数据库维护及管理不便、开发环境
落后、拓扑关系
不能动态更新等技术问题，也使TRIBON在与其他软件进行数据交换和系统集成时，产生诸多不便。
未来的CAD/CAM软件将更多的向支持计算机集成制造系统(CIMS)和产品全生命周期管理(PLM)的方向发展。此外，并行工程、精益制造、成组技术等先进的现代制造理论也要求未来的船舶CAD/CAM软件不仅要有强大的并行协同三维建模能力；还要有强大的面向装配和加工的设计能力；拥有一定的计算机辅助工程（CAE）能力或与通用的CAE软件有良好的接口；并能够与产品数据管理（PDM）系统和ERP系统有效集成，使数据交换顺畅。
2.2 CAE软件
CAE（计算机辅助工程）是在有限元法、有限差分法、有限体积法等数学理论的基础上发展起来的数值模拟分析技术，越来越受到科技界和工程界的重视。由于采用有限元法的CAE软件是当前发展的主流，故这里只针对通用的有限元类软件进行介绍。在船舶工业中的通用的有限元求解软件包括：ABAQUS、SYSNOISE、ANSYS、ANSYS/LSDYNA、AUTOSEA、MSC/NASTRAN、MSC/DYTRAN、HYPERMESH等。此外，由于船舶在水上工作的特点，也出现了一批专用的船舶流体力学分析软件。典型的包括FLUENT和SHIPFLOW软件等，其中前者的开发公司––FLUENT公司被公认为全球最大的计算流体力学软件供应商。
目前通用的CAE软件，都采用多种高效的数值计算方法，大量线性、非线性问题均有解决方案。在船舶结构计算方面，CAE技术主要应用于船舶结构的强度计算、刚度计算、稳定性计算、振动计算、抗冲击计算、噪声分析等多个领域。不同CAE软件常常在功能方面侧重点不一样，如MSC/NASTRAN和ANSYS在有限元线性力学领域十分成熟；ABAQUS软件则在有限元非线性接触、摩擦领域有特长；ANSYS/LSDYNA、MSC/DYTRAN由于采用显示动力学算法，强于冲击穿甲相关的计算；SYSNOISE则是声振分析专业工程软件，它拥有声场有限元、无限元、直接/间接边界元法等多种声学解决方案；AUTOSEA软件是基于统计能量分析方法的结构振动、声学计算软件；HYPERMESH强于网格划分，并是目前很适合于做结构力学优化设计的软件。
CAE目前使用难度仍然较大。由于有大量CAE软件的存在，并且各CAE软件均要求设计者有很好的专业背景，要想使用好特定的CAE软件，使用人员必须具备相关领域的专业知识。故CAE软件目前仍停留在少数专业人员的使用范畴内。
2.3 PDM软件
目前，国外发达造船国家大力推行PDM（产品数据管理）技术的开发应用，已将PDM技术成功地应用到大型船舶产品全生命周期管理（PLM）系统中，对设计、制造、服役、维护等信息进行一体化的科
学管理。相比国外PDM系统的应用状况
，我国船舶企业的产品数据管理（PDM）系统的应用尚处于探索阶段。
在船舶产品设计信息管理过程中，较多企业使用了协同设计的模式。由于PDM要从CAD设计软件中提取数据，故配置PDM系统时要注意和三维设计系统的兼容问题。而国内船舶领域应用较广的TRIBON软件数据开放性较差，不利于进行软件二次开发和生产数据的提取，因此国内大多数造船企业，特别是中小型造船企业的生产设计数据管理工作还停留在靠人工管理或者局部数字化管理的层面上。在国内只有几家大型造船厂已开始使用PDM系统，据调查目前已有6家企业实施了PDM，另有10家准备实施PDM。使用的系统包括PTC公司的Winchill、UG公司的Teanlcenter、北京艾克斯特公司的Xtpdm等。目前主要对船舶设计计划、流程、设计图文档和产品BOM等进行管理。
2.4 ERP软件
ERP（企业资源计划）系统是为企业生产服务的，在造船企业其目的是把企业的人力资源、物资资源、财务资源、信息资源、生产计划等，在企业的生产经营过程中进行合理配置，使其高效地周转，以取得最佳经济效益。
ERP系统的应用和研究在国内外其他行业的发展十分迅速。但造船业由于具特有特殊性和复杂性，致使ERP在国内造船企业还没有得到广泛的应用。目前，德国IMG公司的生产计划管理软件、韩国的汉拿ERP系统、丹麦Logimatic公司的企业资源管理软件MARS，以及韩国大宇重工集团的ERP软件BES／MARINE都已进人中国船舶市场。国内的一些研究院所和公司（如沪东东欣软件公司、上海船舶工艺研究所等）也开发了一些针对于船舶的ERP软件。但国内实施并应用了ERP系统的船舶企业，大多数除在财务、人力资源、库存等单项管理方面局部应用外；在最核心和最复杂的管理领域如生产、成本管理和控制等方面，应用不够深入，多数船企还处在简单的人工管理状态；而对于ERP系统中的主生产计划、物料需求计划、能力需求计划等大部分模块国内船舶企业还没有涉足。使用起来的少数ERP系统模块之间，数据彼此独立、尚不能实现模块集成与内部数据共享。
2.5 VR软件
为加强船舶设计开发中VR（虚拟现实）技术的应用，在产品的设计阶段充分考虑可装配性、可制造性、可维护性等问题，目前一些科研院所和船厂正在开展VR技术的试验和研究。虚拟现实系统在船厂的应用主要有：(1)虚拟模型；(2)虚拟制造；(3)辅助设计修改；(4)操作模拟和训练。所采用的系统主要包括Vega、ADAMS、Division、Delmia等。国内使用过和正在配置VR系统的主要单位有武昌造船厂、渤海重工有限
公司、沪东中华造船集团公司和708研究所，长兴岛的信息化
规划中也配置了该系统。
2.6 CAPP软件
CAPP（计算机辅助工艺过程设计）是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的技术。
因为船舶工业工艺复杂、涉及面广、多品种小批量等特点，因而，专门针对船舶建造CAPP研究的进展比较缓慢。目前所知的CAPP软件有韩国釜山大学的HYCAPP系统、日本三菱重工ACIM计划中的CAPP模块，国内的有北京艾克艾特公司的XTCAPP软件和武汉开目公司的KMCAPP软件等。目前国内虽有一些船舶企业在尝试CAPP软件在生产中的应用，但大部分船厂仍然是采用人工编制工艺文件。
3．国内船舶工业软件状况分析
船舶工业中使用的软件除上面所述的CAD/CAM、CAE、PDM等软件以外，还有诸如MES(制造执行系统)、SCM（供应链管理）等很多不同类型的软件，在船舶设计、生产、管理等领域中发挥着重要的作用。由于笔者的认识有限，不能面面俱到，论述当中也不免有不妥与局限之处，欢迎批评指正。以下对船舶工业软件应用状况做一个浅显的分析：
(1)船厂三维设计系统的开发虽取得了相当的成绩，但还没有很好地与生产工艺和生产管理有机地结合起来。
(2)船舶设计自顶向下的全过程集成尚未实现。
(3)协同设计还不成熟，没有很好的应用案例。
(4)由于国外的造船工艺与我国并不完全相同，国外的软件应用到我国造船行业时，往往需要进行大量的二次开发来适应国内的生产环境，此过程存在诸多不便，且耗费很多的工时与费用。
(5)船舶设计数据是船厂的核心数据，而国外的三维设计软件对数据的定义格式各有不同，进行数据抽取时难度较大，这也是阻碍船厂信息化进程的一个重要因素。
对于船舶工业软件的这些问题，可以从以下几个方面做一些工作，使情况有所改善。
(1)CAX软件间的信息传递。以统一的应用接口协议(STEP)和中性文件，开发TRIBON、CADDS5等不同CAD软件之间的接口程序以及CAD软件与ABAQUS、Fluent等CAE软件间的接口程序，解决不同CAD软件之间以及与CAD软件与CAE软件之间模型信息不能交换的问题。
(2)造船CAX系统与PDM系统之间的集成。通过建立PDM管理平台，并开发TRIBON、ABAQUS等CAX系统与PDM之间的集成接口，建立船舶数字化设计集成平台，实现船舶产品数据结构化管理、版本控制管理、工作流程管理、数据安全和访问控制管理。
(3)PDM与造船企业数字化制造和
管理系统之间的集成。建立由EAI（企业应用集成）中间件
组成的企业应用集成平台，并在此平台上开发PDM专用适配器和现有的制造（如CAM系统）和管理(如ERP系统)分系统专用适配器，新的制造和管理分系统则采用基于EAI的标准进行开发，通过EAI平台的消息管理机制实现设计信息与制造和管理信息的集成。
4．结语
目前船厂的信息化建设正如火如荼的展开着，面临的一个重大问题是各个软件系统的集成，信息的共享和同步。明确各应用部门之间的信息交流方式、数据接口格式及内容是顺利实现跨接各种应用平台，实现信息互通的基础。船舶工业信息化全面改造的过程，也是船舶工业中各种软件的一次深刻变革。
目前，中国船舶行业应用较多的CAD软件系统主要有TRIBON、CATIA、CADDS5系统以及逐渐崭露头角的FORAN。
由于工作需要，笔者有机会不同程度地接触和使用这几种软件，在此就这几种软件的特点结合实际工程做一些分析比较。
1 TRIBON专业造船系统
TRIBON系统是由瑞典KCS (Kockums Computer System AB)公司设计开发用于辅助船舶设计与建造的计算机软件集成系统，也是一个先进的专家系统。TRIBON的前身产品是STEELBEAR，KCS公司从1958年就开始开发此产品，后来该公司兼并了AU-TOKON公司和SCI-IIPPKO公司，将STEEL-BEAR， AUTOKON和SCHIFFKO三大船舶设计系统合并，于1992年推出了TRIBON系统M1版，此后陆续升级到M3版本，2006年该公司被英国AVEVA公司收购，推出AVEVA系列船舶行业版本。
该软件的特点在于用计算机建立船舶的生产信息数据库，通过在计算机建立一个实船模型，不仅完成绘制生产用图纸，还能进行各种信息数据的计算、管理和统计，这些生产信息可以提取，用于生产制造，实现设计与生产准备的统一。
图1 TRIBON专业造船系统
进人20世纪90年代以来，我国有多家船舶设计单位和科研院所购买了该软件。在一定时期内TRIBON软件的大量使用提高了我国的船舶造船水平，TRIBON软件集成制造系统功能的充分发挥，大大提高设计效率，减少工作量，缩短造船周期，使我国的造船水平与国际接轨，能够参与到国际竞争当中。
应用中TRIBON软件的不足之处也显而易见：
1)开发环境落后
TRIBON系统是在DOS系统环境下开发并逐渐完善的系统，这使得在Windows环境下操作繁琐，可视化程度低，一定程度上阻碍了它的应用和发展。
2)初始化数据不能共享
在TRIBON系统中，每一个工程项目的建立 (project)都要进行重复的数据准备工作，包括系统的初始化、船号定义、基础数据库设立与拷贝、缺省文件设
置、用户权限设置等，缺一不可。而初始化文件多为表格和文
本文件，填写修改它们不仅浪费大量时间，而且极易造成错误。
3)数据库维护及管理不便
TR IBON系统的各个子系统都带有多个共享的数据库。如SBD _VOLUME、SB _HULL、SB _CGDB、SB_PSDB、SBP_SKETCH_DB等，这些数据库可以被追加、复制、删除、修改等。但这些数据库中的数据信息是通过一个文本文件（d065）被调用的，这也能反映出该软件在数据库方面的不足。
4)不能完全适应国内船厂情况，二次开发繁琐
TRIBON系统本身提供了两种语言供用户提取数据，一种是宏语言MACRO，另一种是建模语言PLM。按照原文件存储性质不同，可分为三类，即图形文件、建模数据文件、标准部件数据文件。针对这三种不同类型的数据，又采用了三种不同类型的提取方法。目前，只有科研能力较强的造船厂和研究所可以把这些数据抽取到外面的SQL和Oracle数据库中进行后续的处理和输出到其他CAD三维系统中进行更进一步的建模加工处理。如在二次开发比较成有沪东中华造船厂、广船国际和渤海造船厂。
5)拓扑关系不能动态更新
虽然TRIBON建立了统一的生产信息数据库，建立了构件间的拓扑关系，使得某一构件的数据一旦被修改，有拓扑关系的构件数据同时发生变化（假设修改合理），但它的变化是“假变化”，需要对这些构件的编辑对话框重新运行后，才能在三维视图中看到改动后构件的样貌。另外，在系统中，一旦模型修改，相应的图纸也会相应的发生更新，这种更新不是实时更新，需要操作者从数据库中重新调用，这在操作中往往会带来其他小麻烦。
图2 编辑对话框
6)熟悉软件时间长，培训费用高
由于TRIBON软件操作复杂，对技术人员专业素质要求高，使得许多企业和研究院所放弃了正规培训，靠帮助文件在实践中摸索，往往只应用了其中部分功能，并通过二次开发或结合其他软件共同应用。
2 CATIA软件系统
CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写，是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM 一体化软件，隶属于法国Dassault System公司。现在的V5版本应用于UNIX和Windows 两种平台，功能强大， 广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造等行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，全球用户超过13000个，目前国内船舶行业的主要的客户是广州文冲船厂和烟台莱佛士船厂，使用CATIA 进行船舶三维设计，取代了传统的二维设计。
1)为船厂提供系统级的解决方案
国内造船业的特点是建造船舶种类繁多，批量小，这样就加大了设计
、制造和管理的难度。同时，从产品全生命周期的角度来讲，一
艘船交付以后的整个维护费用，应该是造船本身成本的3–4倍，在几十年的运营周期里随时面临着维护的问题。CATIA软件系统提供了这种功能，帮助船厂提高在造船行业特别是民船市场的竞争力。
2)DMU电子样机功能推动生产力的提高
与CATIA共同构成PLM系列的产品DELIMIA，采用新一代的虚拟仿真技术，在计算机上完全实现设计、制造全部流程，直接可观测到制造结果，可对不合理的地方及时修改，达到全生产过程的最优。
3)支持不同应用层次的可扩充性
CATIA V5对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案，可满足大中小型船舶企的需要。
4)内核与操作平台的选择
CATIA V5是在Windows NT平台和UNIX平台上开发完成的，并在所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CATIA V5在Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而UNIX平台上NT风格的用户界面，可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作
图3 舾装设
5)可视化程度高，易学易用
CATIA软件的界面友好，三维模型立体逼真，操作符合人们习惯，易学易用。
在国内船舶行业实际应用中表现出的主要不足之处：
1)并非专业造船软件
CATIA软件率先用于飞机航天、汽车行业，后由于其强大的功能和良好的口碑，继而开发出船舶设计模块。从软件设计理念、操作习惯来看不是完全符合船舶行业的特点和习惯，这就使得在船舶设计尤其是生产设计中产生一些不便。
2)仿真缺陷
CATIA软件是基于点、面、体素开发的实体软件，对于船舶行业中的声、光、电无法做逼真的仿真。
与CATIA软件的强大功能和系统技术结构相比，软件在造船模块方面的一些缺陷不影响其成为船舶行业优秀的系统级PLM软件。
3 FORAN专业造船系统
FORAN专业造船系统是西班牙SENER工程系统公司研发的。该公司原是西班牙著名的多学科工程咨询公司，由造船工程师于1956年组建。服务领域覆盖了航空航天、民用建筑、动力工程、流程加工业以及船舶与海洋工程，其所有部门和业务活动全部获得了ISO 9001、ISO 14001和OSHAS18001认证。
作为进入中国造船领域的新贵，FORAN具有很多优点：
图4 FORAN软件主体框架
1)专业性
FORAN是一款包含船舶设计所有专业覆盖船舶设计全过程的全面而完整的解决方案，为造船的全过程提供了集成化的整体解决方案，50多年来，S
ENER设计的船舶已超过1000艘。进入中国市场不久
，目前拥有七O一所、爱克伦（中国）集团船舶及海洋工程技术中心、江苏科技大学、哈尔滨工程大学等用户。
2)软件设计更加合理
目前的版本是基于windows、面向对象体系、Oracle数据库重新开发的，可以实现异地协同设计，很好的实现了单一数据共享的并行工程的设计模式，使得设计系统和管理信息系统之间的数据交换极为简单。这就使得用户界面极为友好、操作方式和设计流程符合船舶设计的工程习惯，FORAN成为易于学习、易于操作的系统，无需复杂的IT支持。创新与二次开发更易满足客户需求，这也是引起客户兴趣的一个亮点。
FORAN彻底避免了TRIBON软件初始化数据不能共享、数据库维护及管理不便、拓扑关系不能动态更新的弊病，真正实现了三维可视化总体设计，2D-3D之间无缝转换，仿真功能，真正实现高效、可靠。
图5 船体建模（不同颜色表示不同厚度的板）
3)提出了数字化造船解决方案
以实现船舶产品全生命周期管理为目标，现有商业化的PLM软件为框架，采用开放式的船舶CAx软件作为上游的研发设计工具，以及制造过程管理软件MPM为下游的制造工具软件，并能和企业原有的或准备配置的ERP、CRM、SCM、MES等管理软件紧密集成并满足企业个性化需求的全企业统一的数字化造船平台。
4)软件本土化
FORAN是唯一考虑研发中文版的通用造船软件。目前，部分模块已有中文版，在即将上市的70版将全面推出中文版的FORAN。软件操作上也尽量考虑中国船人的行业习惯。
不足之处主要有以下几点：
1)性能计算模块功能较弱
在FORAN的应用过程中，性能计算模块不能满足船舶性能计算的需要，有些还需借鉴其他的性能计算软件。
2)个别操作命令需改进
不通类型的船舶结构相差较大，有些建模命令虽能满足建模需求但操作方法复杂，不够直观。
据了解这些不足正在软件的推广过程中进行改进，相信这个优秀的软件在中国的船舶行业能够有更快的发展。
4 CADDS5 15.0专业造船软件
CADDS5i软件是美国PTC公司提供的、基于UNIX操作系统的计算机辅助设计与绘图系统软件，曾服务于制造业的不同行业。CADDS5 15.0是PTC公司专门面向造船业推出的解决方案，它所提供的新特性和扩展功能可以帮助造船企业提高生产能力、改善易用性并增强协作性，解决造船业大装配结构的规模和复杂性的独特需求，并符合行业产品开发标准，已经成为我国军船设计制造的主要软件产品。
目前，CADDS5 15.0已经在武昌造船厂、武汉船舶设计研究所、大连船厂、山海关船
舶重工、天津新港造船厂等国内客户中获
得成功应用。实现了以三维设计为统一平台的数字化产品建模，建立了协同设计制造的工作环境，大大以提高企业的研发效率和设计能力。
CADDS5软件对操作环境要求较高，虽然安全性较高，还是限制了它在中国船舶企业的推广，主要客户为军品客户，民船较少。另外，CADDS5升级较缓慢，界面不够友好。
几个软件的特点汇总如下：
5 小结
笔者根据个人的使用、学习、研究，将四种船舶行业常用CAD软件的来源、特点、前景，不足之处等方面予以总结整理，各种软件均有各自的特点，在国内外船舶行业均有成功应用的案例，在此与业内各位同仁交流，由于认识有限，难免有不妥之处和局限性，欢迎批评指正。
随着21世纪先进新船型技术性能的不断提高，作为船舶"心脏"的船舶推进系统，其设计和制造技术也必须相应地不断改进，以使船舶具有更好的快速性、操纵性、机动性、降低能源消耗和更好地保护海洋生态环境。
每艘现代机动船都是由船体、主机和推进器三者有机合成的能量整体。如何根据船、机、桨各自的工作特性，进行科学合理的匹配，以便在各种航行工况下，使船、机、桨三者的效率最佳，进而对船舶进行高效的管理，对提高船舶营运经济性具有非常重要的意义。
HYDROCOMP软件简介
HYDROCOMP计算机辅助船舶推进系统设计软件是由美国HYDROCOMP公司于1984年就推出的用于解决船舶推进系统设计的专业软件，也是目前世界上该领域最先进和完善的软件之一。特别是HYDROCOMP独特的核心设计理念，使它在计算机辅助船舶推进系统设计领域独树一帜，因而长盛不衰。到目前为止，该软件已拥有全球430多家造船及航运业的专业用户。最近HYDROCOMP的PropCAD V3软件在荷兰阿姆斯特丹举行的船用设备贸易展览会上获得了著名的产品设计奖（DAME）。
HYDROCOMP系列软件包括NavCAD、ProExpert和PropCAD三个模块，分别用于解决船舶推进系统分析、螺旋桨设计和计算机辅助螺旋桨生产等领域的实际应用问题。各模块主要特点介绍如下：
NavCAD（船舶推进系统分析模块）
NavCAD是一个用于船舶快速性能预报和分析的模块，它可以用于选择合适的推进系统单元，包括主机、齿轮箱和推进器等。NavCAD适用于各种排水型、半排水型船、滑行艇、内河驳船和船队、帆船和双体船等船型。它还可以对敞水桨、导管桨、表面桨以及喷水推进器的拖曳和自航试验进行分析。
NavCAD与其它同类软件不同，它不是仅仅局限于在一两个方面对船
舶快速性进行有限的分析，而是提供了一个可以从船体到主机进行静态平
衡分析的完整平台。它给诸如最低船体阻力分析和多目标螺旋桨优化设计等工作提供了强大的支持。NavCAD认为，船舶的航速不是船舶的极限速度，不是船舶劈波斩浪地航行速度，也不是所谓的最大设计速度。每条船在其排水量模式下航行时，都要产生艏波系和艉波系。随着航速的增加，波长也增加，两波系之间的相位差也会交替变换，这种相位的变换造成阻力曲线的峰谷交替而凹凸变化（这也是球鼻艏的工作机理，即球鼻艏自身产生的波系抵偿并降低了一部分艏波）。设计者不能通过船舶航速的计算知道阻力曲线峰谷处的振幅，而只能知道阻力出现峰值的位置（进一步的分析表明，很多船体参数都影响阻力峰值的大小和位置，最主要的是菱形系数和艉封板浸湿特性）。如果在船舶航速附近有一个阻力峰值，说明此处的航速不经济，但这个航速并不是一个不可逾越的物理极限。总之，如果可能，船舶航速是一个应尽量避免的航速。采用阻力谷值而不是峰值处的航速，这样船体的效率才高。
用户输入船体性能参数、选择阻力估算方法后，就可以应用最低船体阻力分析方法来优化船体线型特征，即只需指定各参数的变化搜索范围及变化步长（例如船长、船宽、浮心纵向位置等），NavCAD就可估算该船各个排列组合方案的阻力并按阻力大小顺序自动进行排列，具有最低阻力的最优船型方案显示在表列首项，并按百分比的形式列出其它方案与最低阻力方案的性能差异。NavCAD还可以运用加权平均法对船舶的快速性进行两个航速（民船一般为试航速度和服务航速，军用舰艇则为战斗航速和巡航速度）下的综合权衡分析。这一功能是NavCAD所独有的。
NavCAD通过如下的措施来确保阻力估算的精度：
具有一个包含有大量估算方法的方法库（仅裸船体阻力估算方法就多达30余种）；
运用各种方法之间的相似兼容部分；
根据特定的技术状态进行针对性计算；
具有一个完善的分析环境，使得关键因素（如浅水阻力影响）不被忽略；
能作出详尽的评估和内部检测。
另外，NavCAD还包含了HydroComp的估算方法适用性评估系统。这种功能，可以根给定据船舶特征，由航速大小、船体参数特性以及其它一些特殊参数（例如，某种估算方法中引入了水线面系数和纵倾等因素对阻力的影响），排列筛选出最适用于指定船舶的阻力估算方法。当某种估算方法按照指定船舶信息估算出异常结果时，系统会自动发出警告信息。
NavCAD不仅可以作为一个单独的标准工具使用，而且可以连同其它的船舶工程设计软件一起使用。NavCAD使
用参数化的船体数据，使得船舶各细节的输入非常方便。NavCAD同时支持IMSA开放的船体数据传输标准（IDF），这样在其它程序中开发的船体数据可以被输出到NavCAD中。在其它的设计程序中也可运行NavCAD；将设计数据输入NavCAD并运算分析后，新的优化船体参数可以返回到主程序。HydroComp公司与主要的船舶软件开发商进行合作，使得NavCAD可以在其它的系统中运行，而且船体参数可以自动地生成和传送。同样，用户也可以在NavCAD中调用其它的程序，其数据交换的格式基于标准的ASCII码。
最新NavCAD3.8版的主要改进在于提高了用户的工作效率，并提高了估算结果的精度和可靠性。最引人注目的新特性是基于CT的阻力预报。在先前的版本中，估算方法可以用于排水型、半排水型船及帆船等船型，一个船体的定义往往需要来回反复地修改；而3.8版中，所有这些船体的阻力估算方法和船体数据均集中在一个屏幕中输入，参数的输入也可以用无因次的形式进行（如长度/宽度比，宽度/吃水比等）。
ProExpert（螺旋桨设计数据库模块）
ProExpert是用于工程船和游艇推进系统选择和分析的模块。PropExpert建立在NavCAD数据库的基础上，提供了多种用于选择合适的推进系统单元（主机、齿轮箱和推进器）的工具。
PropExpert主要适用于工程船和游艇，包括机动游艇、帆船、拖船、推船、巡逻艇、运动艇和钓渔艇等。只需输入少量数据，系统就能精确地描述出船体特征，以便于PropExpert的各种分析计算。
对于几乎所有的民船，PropExpert都可以分析出螺旋桨的最佳直径、螺距、盘面面积及转速。螺旋桨叶数可以是2叶到5叶；直径范围从450mm到2.5m（该范围可以在满足相似条件的前提下进行扩展）；螺旋桨叶形式包括弓形切面（如高恩系列）、机翼形切面（如B系列）以及导管螺旋桨（如Ka系列）。
PropExpert中有3种方法来估算船舶的航速。最精确的方法是建立在对船舶的试航试验基础上的估算。同类母型船的试航试验也可以用来估算航速。当不具备可靠的试航实验数据时，设计者还可以使用PropExpert的平均船体航速估算公式。
PropExpert以NavCAD的性能预报软件包为基础，具有很高的可靠性。PropExpert在实验和实际应用中得到了普遍的验证。它不仅包容了最新的研究成果，而且使用方便，是一个功能强大的软件包。该软件附带的某些功能还能满足推进系统设备销售人员的特殊需要；所需定义的船体参数少、
能自动预报水动力学性能、简捷的数据输入和强大的数据库处理功能使得他们能够快速地进行计算和分析。
PropExpert的所有数据都储存在集成
图，用户可以从各个视角观察设计的螺旋桨。无论是二维还是三维的螺旋桨几何图形，都可以由PropCAD输出。这个信息存在多种格式，并且用途广泛，如可以被输入实体建模程序、NC分析应用程序或CFD和FEM分析程序等。
桨叶厚度是任何螺旋桨设计中的一个重要参数。PropCAD可以生成船级社（如ABS）认可的厚度计算报告。在初步设计阶段，这些计算报告可以用来辅助PropCAD Builder计算螺旋桨各处的最小厚度。
综上所述，应用HYDROCOMP计算机辅助船舶推进系统设计软件，用户可以非常快捷、准确地解决船舶推进系统研究领域内的核心问题；其中许多HYDROCOMP独有的分析功能都是该软件设计理念的集中体现，很有借鉴意义。