Судостроение — одна из самых технологически сложных отраслей промышленности, где процесс проектирования требует тесного взаимодействия множества участников: верфей, проектных бюро, классификационных обществ и поставщиков оборудования. До недавнего времени ключевой проблемой оставался обмен 3D-данными между различными CAD/PLM-системами, каждая из которых использовала собственные закрытые форматы. С увеличением числа различных программ, используемых в проектировании, постройке и обслуживании судов, число различных используемых форматов растет в геометрической прогрессии. Большая часть этих форматов закрытые. Часто обмен между различными приложениями осуществляется при помощи стандартных машиностроительных форматов, не учитывающих специфику судостроения.
Open Class 3D Exchange Format (OCX) — стандарт, созданный для решения этой проблемы. Он обеспечивает передачу не только геометрии, но и семантической структуры судна, что делает его перспективной основой для цифровой трансформации судостроительной отрасли. Благодаря своей гибкой структуре формат OCX не только более полно позволяет передавать данные из одного судостроительного пакета в другой, но и имеет возможность дополнения формата специфическими данными конкретных судостроительных программ.
Оценив возможности данного формата, перспективы его дальнейшего развития и удобство работы с структурированной судостроительной информацией разработчики систем Sea Solution AT (Си Плаз), Sea Hydro (Си Тех) и K3‑Ship (Центр Развития Сапр ГеоС) приступили к разработке трансляторов данных в формате международного открытого стандарта OCX для обмена 3D‑данными в судостроении
Что же такое OCX?
1. История создания
До появления OCX в судостроении предпринимались попытки стандартизации обмена 3D-данными, однако все они имели ограниченный успех.
STEP (AP203 / AP214 / AP242) — универсальный стандарт для машиностроения. Его главный недостаток заключается в том, что он хорошо передаёт геометрию, но плохо описывает специфическую судостроительную структуру. STEP не оперирует понятиями панелей, секций и блоков, что критически важно для судостроения.
STEP AP218 (Ship Structures) — попытка адаптировать STEP под судостроение. Несмотря на потенциал, этот формат не получил широкого распространения из-за сложности внедрения и отсутствия поддержки со стороны ключевых вендоров.
Проприетарные форматы — AVEVA Marine, Tribon/AVEVA Hull, NAPA, FORAN. Каждая система имела свой закрытый формат, что делало обмен данными между разными системами крайне затруднительным. Обмен требовал либо ручной адаптации модели, либо сопровождался потерей критически важной информации.
Главная проблема заключалась в отсутствии формата, который одновременно описывает геометрию и производственную структуру судна. Именно эту проблему призван решить OCX.
OCX создавался для решения конкретной отраслевой задачи — обмена цифровой моделью судна между разными CAD/PLM-системами без потери смысловых данных.
Основные задачи стандарта:
- Передача корпусной геометрии (поверхности, панели, детали)
- Передача конструктивной структуры судна (блоки, секции, панели)
- Сохранение технологической информации (толщины, материалы, типы профилей)
- Интеграция верфей, проектировщиков и поставщиков в единый цифровой процесс
Важно отметить, что разработчики OCX учли опасения судостроительных компаний относительно утечки интеллектуальной собственности. Стандарт передаёт ровно столько информации, сколько необходимо классификационному обществу для верификации, но не раскрывает детали производства, составляющие коммерческую тайну верфи.
Ключевое отличие OCX от STEP заключается в ориентации на семантику судостроения:
| Характеристика | STEP | OCX |
| Геометрия | ✅ | ✅ |
| Топология | ✅ | ✅ |
| Судостроительная структура | ❌ | ✅ |
| Панели и секции | ❌ | ✅ |
| Технологические данные | ❌ | ✅ |
OCX = геометрия + смысл (семантика производства).
Как отмечает Карстен Цербст из PROSTEP, новый стандарт достиг более высокого уровня принятия за четыре года, чем судостроительные STEP-стандарты за последние 20 лет.
OCX построен на комбинации нескольких технологических решений:
- B-Rep геометрия (как в STEP) для описания поверхностей
- NURBS / B-spline поверхности для представления обводов корпуса
- Объектная модель судна с поддержкой панелей, секций и блоков
Концептуально OCX можно представить как: STEP + судостроительная семантика + XML.
Выбор XML в качестве базового формата сериализации обусловлен рядом факторов:
Преимущества XML:
- Человекочитаемость — файл можно открыть в любом текстовом редакторе для проверки
- Простота парсинга — доступны библиотеки для всех языков программирования (tinyxml2, DOM, SAX)
- Расширяемость — возможность добавлять новые теги без нарушения обратной совместимости
- Удобство интеграции — XML легко интегрируется с существующими IT-системами
Недостатки:
- Большой размер файлов по сравнению с бинарными форматами
- Более медленный парсинг
Для сценария обмена данными между участниками (а не для real-time работы) XML является разумным компромиссом. Стандарт распространяется под лицензией Apache 2.0, что делает его открытым для использования. Стандарт позволяет быстро находить и извлекать необходимые данные не только для больших CAD программ, но и для любых приложений, читающих XML. Даже текстовые процессоры могут использовать эти данные для генерации необходимых отчетов.
2. Преимущества OCX
OCX активно поддерживается ключевыми игроками судостроительного рынка:
- AVEVA Marine — одна из ведущих систем для проектирования судов
- NAPA — специализированное ПО для проектирования и анализа
- CADMATIC — решение для 3D-проектирования в судостроении
- SSI (ShipConstructor) — присоединился к консорциуму OCX для упрощения передачи данных классификационным обществам
- Siemens (NX/Teamcenter) — в морских решениях
Кроме того, поддержку OCX обеспечивают интеграционные решения от PROSTEP, позволяющие использовать формат в устаревших системах и системах, не поддерживающих его напрямую.
Главное архитектурное отличие OCX — разделение информации по смысловым уровням:
- Structure — логическая структура судна (блоки, секции, панели)
- Topology — связи и отношения между элементами
- Geometry — математическое описание поверхностей (NURBS, B-spline)
- Manufacturing — технологическая информация
В STEP все эти аспекты смешаны, что усложняет парсинг и частичное использование данных. Разделение уровней в OCX обеспечивает:
- Удобный парсинг — можно извлекать только нужные данные
- Возможность частичного использования — например, только геометрии без структуры
- Гибкость при интеграции с различными системами
Несколько факторов обеспечивают перспективы OCX:
Отраслевая направленность. В отличие от универсальных форматов, OCX решает конкретную отраслевую проблему, а не абстрактную задачу обмена геометрией.
Поддержка крупных игроков. Стандарт развивается консорциумом, в который входят классификационные общества (DNV, Bureau Veritas, Lloyd’s Register, Korean Register, Türk Loydu), верфи и разработчики ПО. Это индустриальный стандарт, а не академический эксперимент.
Открытость. OCX распространяется под лицензией Apache 2.0, что исключает vendor lock-in и позволяет любому разработчику создавать совместимые решения.
Расширяемость XML. Возможность добавлять новые теги и атрибуты без нарушения совместимости.
OCX может использоваться на разных уровнях и для различных задач:
CAD-системы:
- Импорт геометрии и восстановление панелей
- Редактирование импортированных моделей
CAM / производство:
- Генерация раскроя листовых материалов
- Обработка кромок
- Подготовка данных для сварки
Анализ:
- Гидродинамические расчёты
- Расчёты прочности (FEM)
Специализированные программы (особенно важно для задач оптимизации):
- Работа с B-spline поверхностями
- Оптимизация контрольных точек
- Анализ кривизны
- Аппроксимация поверхностей
Важно отметить, что можно использовать только геометрию без всей остальной структуры, что упрощает создание легковесных инструментов для специфических задач.
3. Возможное дальнейшее развитие OCX
Может ли стать цифровой моделью судна? Короткий ответ: да, но с расширениями. OCX уже содержит геометрию, структуру и часть технологической информации. Однако для полноценного цифрового двойника судна необходимы дополнительные данные:
- Эксплуатационные параметры
- Данные с сенсоров
- История ремонтов
- Информация о жизненном цикле
Разработчики OCX уже работают над расширением стандарта в этих направлениях.
Потенциал OCX для разных этапов жизненного цикла:
| Этап | Поддержка OCX |
| Проектирование | ✅ Полная |
| Производство | ✅ Полная |
| Эксплуатация | ⚠️ Частичная |
| Утилизация | ❌ Отсутствует |
OCX ближе к концепции цифровой модели судна, чем к полному цифровому двойнику. Однако исследования показывают, что расширение OCX может охватить и эксплуатационную фазу, включая интеграцию с системами мониторинга остойчивости и соответствия требованиям SOLAS .
OCX развивается через консорциум, который управляет спецификациями. Процесс включает:
- Обновление XML-схем (XSD)
- Добавление новых тегов и атрибутов
- Расширение существующих сущностей
Ключевой принцип — сохранение обратной совместимости. Старые файлы остаются совместимыми при обновлении формата.
Благодаря XML-основе, добавление новых данных относительно просто. Стандарт предусматривает механизм пользовательских свойств:
xml
<CustomProperty name=»CorrosionAllowance» value=»3″ unit=»mm«/>
<CustomProperty name=»MaterialGrade» value=»AH36″/>
Официальная спецификация OCX включает тип CustomProperty — универсальный контейнер для пар «ключ-значение» с возможностью указания единиц измерения и описания . Этот механизм позволяет:
- Добавлять новые блоки данных без изменения схемы
- Расширять модель без нарушения структуры
Однако важно понимать: для того, чтобы дополнительные данные интерпретировались корректно всеми участниками, необходима договорённость в рамках консорциума. Иначе специфические свойства будут игнорироваться системами, которые о них «не знают».
4. Обмен данными между участниками
Современный подход к обмену данными на базе OCX предполагает использование централизованных облачных хранилищ. Преимущества такого подхода:
- Единый источник данных для всех участников
- Актуальность информации в реальном времени
- Возможность совместной работы
- Упрощение версионного контроля
Одно из ключевых преимуществ OCX — возможность извлекать только необходимые данные. Это реализовано за счёт:
- Чёткого разделения структуры и геометрии
- Модульной организации XML-файла
- Возможности парсинга по тегам
Пример использования: простая программа может читать только теги <Surface> и <ControlPoints>, полностью игнорируя остальную информацию, в то время как полноценная CAD-система загружает всё.
Это свойство критически важно для разработки легковесных инструментов, которые не требуют полной загрузки модели.
OCX допускает интеграцию с PLM-системами и добавление пользовательских атрибутов. В исследовательских проектах уже реализована возможность передачи FEM-моделей и данных об остойчивости через расширения OCX .
Пример добавления технологических данных:
xml
<Plate id=»plate_001″>
<Thickness>12</Thickness>
<Material>Steel_AH36</Material>
<CustomProperty name=»HeatInput» value=»1.5″ unit=»kJ/mm»/>
<CustomProperty name=»WeldingProcess» value=»FCAW»/>
</Plate>
5. Практические результаты внедрения
Экономия времени
По данным PROSTEP, внедрение OCX позволяет экономить человеко-месяцы на создании чертежей и специальных моделей для классификационных обществ. Классификационные общества могут напрямую использовать OCX-данные для расчётов, устраняя необходимость создания отдельных 3D-моделей для верификации.
Тестирование совместимости
Подобно опыту разработки STEP, консорциум OCX организовал Implementor Forum — площадку, где поставщики ПО могут тестировать свои интерфейсы на совместимость. Это обеспечивает высокое качество реализации стандарта.
Академические исследования
В дипломной работе, выполненной в Университете Лаппеэнранта (Финляндия) в 2025 году, проведено сравнительное исследование эффективности использования OCX при передаче моделей между различными CAD-системами. Результаты показали, что использование OCX значительно ускоряет процесс повторного моделирования по сравнению с полностью ручной работой.
OCX — это не просто очередной формат обмена геометрией. Это попытка стандартизировать цифровую модель судна на всех этапах её жизненного цикла, от проектирования до эксплуатации.
Сильные стороны OCX:
- Поддержка B-spline/NURBS поверхностей (важно для задач оптимизации и анализа)
- Сохранение структуры судна (блоки, секции, панели)
- Расширяемость через механизм пользовательских свойств
- Ориентация на реальное производство и потребности классификационных обществ
- Открытость и отсутствие vendor lock-in
Слабые стороны:
- Большой размер XML-файлов
- Сложность полной реализации стандарта
- Зависимость от индустриального принятия
Как отметил Карстен Цербст из PROSTEP: «Новый стандарт достиг более высокого уровня принятия за четыре года, чем STEP за 20 лет». Учитывая поддержку ключевых игроков рынка и активное развитие стандарта, OCX имеет все шансы стать отраслевым стандартом для цифрового обмена в судостроении и возможно первым стандартом, поддерживающим полный жизненный цикл судна.
Источники
- The Digital Ship: Standard for sharing 3D ship design data supported by PROSTEP (2025)
- NAPA: Extending OCX: Unlocking new horizons in ship design and safety (2026)
- Port Technology International: SSI joins the OCX Consortium (2024)
- PyPI: OCX Python package documentation
- CIMdata: PROSTEP supports the exchange of 3D data in OCX format (2023)
- OCX Wiki: CustomProperty schema documentation
- PROSTEP US: OCX-based data exchange in shipbuilding (2023)
- LUTPub: Enhancing ship hull design CAD-software interoperability with OCX (2025)
Александр Алексанов,
Технический директор НТП Си Плаз.