针对老旧散货船能效低、机舱空间受限及设备安装精度难控等改造痛点,提出了一种基于逆向工程与数字孪生的船舶节能改造方案。首先,利用三维激光扫描技术对10万吨级散货船机舱及尾轴舱进行全息测绘,构建高精度数字孪生模型,精准解决轴带发电机(PTO)与空气减阻系统(ARS)的狭窄空间布局与干涉问题;其次,基于模型进行多物理场耦合仿真,优化轴系对中精度与空气润滑分布场,采用全站仪替代传统“拉钢丝”工艺,确保毫米级安装精度;最后,集成轴带发电与空气减阻系统,构建“光-储-柴”微网与能效监控平台。实际应用表明,该方案有效缩短了坞修周期,实现了综合节能率超10%,年碳排放量显著减少,为老旧船舶的绿色低碳改造提供了高精度、低风险的技术路径。