数字化造船_船舶工业的发展方向

1、数字化造船船舶工业的发展方向 沪东中华造船(集团有限公司 程庆和数字化造船是以船舶产品制造过程的知识融合为基础,以数字化建模仿真与优化为特征,将信息技术、先进的数字化制造技术、先进造船技术和现代造船模式,综合应用于船舶产品的设计、制造、测试与试验、管理和维护全生命周期的各阶段和各方面。实现以数字建模和数字样船为核心的数字化设计,以生产制造与生产过程数字控制为核心的数字化制造、以虚拟样船和数字仿真为核心的数字化测试与试验、以现代造船模式和业务流程建模为核心的数字化管理,从而对船舶的开发、设计、制造、管理、经营和决策活动实现全过程、全系统的最优控制,使造船企业获取最大的经济效益和社会效益,实现“数

2、字化造船”是当今世界造船业的发展方向。从当前国外先进造船国家来看,数字化造船技术的发展趋势,体现了三个特点:船舶产品三维化、虚拟化和协同化。美欧传统造船强国已全面应用数字造船技术,三维设计已成为船舶数字化设计的基本手段,虚拟现实等三维可视化技术广泛应用于船舶设计建造各个环节。船舶产品数据管理贯穿船舶设计、建造和全寿命周期的整个过程,形成船舶产品开发、设计、制造、测试与试验、管理和维护于一体的船舶产品全生命周期的数字化支持系统。从而大幅度提高生产效率和降低成本。对比先进造船国家,随着现代造船模式的不断发展,近年来国内船舶企业在数字化造船领域取得了很大的发展,信息技术的应用在我国造船企业的发展中取

3、得了显著成绩。多年来,国内船舶企业通过引进、消化吸收和自主创新,数字化技术在船舶产品设计、建造和生产管理中得到应用。船舶产品数字化设计实现了二维设计向三维建模的转变,三维建模设计达到先进造船国家21世纪初的水平。船舶C I M S技术在大型骨干企业得到逐步应用,船舶虚拟制造和精度造船技术的研究与应用正在不断深化。总体发展趋势是在深化数字化设计的基础上,向集成应用方向发展。而且,我国一些主力船舶企业不仅自主研发信息系统,而且把成果推广至同行。信息技术的推广和应用,大大促进了我国船舶企业造船能力和国际竞争力能力的提升。世界范围内数字化造船的发展发达国家都十分重视数字化集成制造技术的发展,为保持其制

4、造技术的领先地位,纷纷制定相关发展战略和规划,如美国国防部持续实施的先进制造技术规划(M a n T e c h、下一代制造技术计划(N G M T I-2004、欧洲实施的未来制造计划(F u t M a n-2003等,有效促进了制造数字化技术的研发和推广应用。美国1999年启动了N S P RA S M推进了美国海军舰艇设计建造尽快全面实现数字化。美国在程庆和,沪东中华造船(集团有限公司总经理助理兼信息技术研究所所长L P D-17研制过程中,以集成产品数据环境(I P D E作为平台,建立了设计单位、制造厂、配套厂和军方的信息集成。法国D C N 应用P L M技术实现了水面舰船和潜艇

5、的设计、建造、维护修理和运行作业的一体化集成。德国M E K O X则实现了模块化建造和全球标准化配套,其成功的一个重要手段就是数字化技术和工艺装备对模块化设计和建造的支持。欧美等世界船舶先进制造国家,均已实现了总段建造并向模块化建造过渡,取得这样成果在很大程度上都依赖于先进的数字化技术和实现工具。日本和韩国等世界造船强国凭借工业化的良好基础,走到了信息革命的前沿,他们把过去按工程串行作业的生产方法,转变为按总段和模块多工程并行作业,使大量舱室中的工作,从船坞和舾装码头转移到专门的工厂或生产车间进行,大大缩短了建造周期。走自己的数字化造船之路沪东中华造船(集团有限公司作为中船集团公司下属的骨干

6、大型造船企业,承担了大量的军、民船舶产品的研制任务。公司率先提出了“数字造船、绿色造船”的发展战略目标,从公司高层、中层和员工充分认识到数字化技术在企业发展中的重要性。尤其是公司领导以“抓信息化建设与抓生产一样抓”来推动公司数字造船的不断发展。总结多年来公司在数字化造船领域取得的研究成果与经验,包括如下几点:(1坚持自主研发,推进公司数字造船的持续发展公司信息化的发展经历了引进吸收、二次开发、自主研发等发展过程。随着公司造船业务的不断扩大和现代造船模式的发展,对造船企业信息化的发展提出了新的要求。公司集多年的技术开发力量,组织专业队伍开展船舶企业设计领域、管理领域、制造领域的信息化系统的开发,

7、形成了一批适合现代造船模式的数字化系统,全面构建公司数字化造船的综合系统。其中,研发的具有自主知识产权的船舶产品三维数字化系统(S P D系统,不仅打破了国外软件的垄断,而且实现了在国内船舶行业200多家造船企业、科研院所的推广应用。同时,中船集团公司从2008年开始,正式在集团下属造船企业内进行SPD系统的推广。(2坚持数字化基础规范化建设,促成造船业务系统的集成应用为保证公司信息系统的集成应用,公司成立了业务部门牵头的业务流程组、基础编码组和标准化组。结合公司生产体制的调整和优化,梳理造船设计、制造、管理的业务流程,并通过建模工具,建立了公司的业务流程模型,推进了数字化系统与造船业务的融合

8、。公司大力推进基础代码在信息系统的应用,建立了数字化造船的编码体系,并制定了基础编码规范与标准,为造船信息系统的紧密集成和数据共享奠定了很好的基础。(3坚持公司数字化人才队伍的培养,形成复合型的人才队伍公司通过人才引进和自主培养,建成了博士后、研究生、本科生等多层次的130多人组成的专业优秀团队,并结合船舶行业内信息化工作的开发与实施,提升了团队人员的船舶设计、制造、管理等专业化水平,丰富了团队人员的造船业务知识,形成了复合型的人才队伍,为公司和船舶行业船舶数字化制造水平的提升奠定了人才基础。数字化造船未来展望造船工业是技术密集型、资金密集型、劳动密集型、信息密集型的行业,具有多品种、少批量、

9、单件生产的基本特点。而且船舶是个巨系统,制造过程复杂,涉及物资、经营、设计、计划、成本、制造、质量、安全等多个环节,物流、价值流、信息流、资金流呈现复杂的立体交叉的系统管理特点,需要非常强大的信息集成处理能力。中国造船企业“数字化造船”的开发和应用与国际先进水平相比,尚存在较大差距,造船设计、制造和管理一体化平台技术处于下转P20页 在利用NX 制作说明书以及利用已有的NX 零件和装配模型方面,公司所获得的另外一项收益是说明书可以先于发动机几个月制作完成,而在以前,说明书文件与发动机是同时交付的。说明书早于发动机编制完成,为客户提供了非常大的帮助,使得发动机主管有充分的时间了解该发动机。可视化

10、实现了更好的精确度工具设计部是另一个从NX 中获益的团队,他们设计的工具用于检修或维护发动机。当M A N B&W Diesel 向客户交付发动机时,会随发动机附送26吨的专用工具。这些工具大小不等,有大型发动机零件起重设备,也有较小的专用工具。如果没有这些工具,可能就无法将某些发动机零件拆卸下来。MAN B&W Diesel 公司负责设计这种设备的机械工程师Klaus H a n s e n 先生说:“甚至还有一些工具是用来操作这些工具的”。这些工具与发动机一同供应,安装在位于发动机不同位置的嵌板上,便于随手取用。这对于如此大型的发动机来说是非常重要的,因为如果零件安装的不得

11、当,那么肯定会影响到船员的工作效率。以前,Hansen 和他的同事们使用二维系统,他们很难查看某一个工具与相关发动机零件的配套程度,或者这种工具在挤满了零件的空间内,是否有足够的运动空间。设计人员一般需要为同一个工具制作两次模型。第一个模型用于设计零件本身,而当他们查看发动机零件时还需要制作第二个模型。H a n s a n 说道:“我必须查看发动机零件图纸,然后确定该工具适用,我必须将该工具的略图添加到零件图纸的副本上。我必须利用两个或三个不同的视图才能完成这一操作,相当费时。”有了N X,设计人员只需调用他们所需的NX 发动机模型,并采用虚拟方法,将工具放入数字模型。H a n s e n

12、 说:“我可以利用三维方法,查看这种工具与发动机零件的配套程度,而无需多耗费一分钟时间。这是使用NX 的一个巨大优势。”这种高级可视化功能可以防止出现成本高昂的错误问题,比如孔没有完全对准等,这在以前是经常会发生的。“当我们查看NX 模型时,我们就可以在设计阶段纠正类似的错误问题,而不是等到将工具交付给客户后再纠正”,他补充道。目前,设计人员更易于对工具设计做出变更,这是利用NX 设计工具的又一项收益。当设计人员修改了某一个发动机零件时,有时必须变更工具设计。H a n s e n说:“现在的工具图纸更加精确了。”工具设计人员制作出工具的三维模型后,他们就可以利用N X制作生产图纸。“以N X

13、 模型为基础制作图纸时,图纸的精确度是无可挑剔的,因为它不会像以前的系统那样会意外漏掉一条线或一个孔”他补充道。通过数字化发动机零件建模、虚拟化零件装配并利用下游设计数据,MAN B&W Diesel 及其客户看到了NX 的收益,即:它正在改造整个产品开发流程。M A N B&WDiesel 的产品可能是世界上最大型的产品,但是该公司早先的这些经验告诉我们,无论多大的产品都可以从NX 所带来的精确度和流程效率中受益。初级阶段,难以满足中国船舶工业提高企业综合素质和整体效率的需要,并且中国缺乏具有自主知识产权的造船软件和相关技术,影响企业信息安全和信息化建设的深入发展。因此,船舶企业需要进一步立足自我,加强数字造船技术的研究与开发。展望数字化造船业的未来,船舶企业应该紧紧抓住发展的历史机遇,利用现代集成制造的理念、方法、技术体系,实现船舶产品开发、设计、测