船舶工業的信息化建設使我國船舶產品制造能力和水平得到較大的提升,我國開始進入世界第三造船大國地位,在2003年船舶產量占國際市場比例從常年的6~8%首次突破10%。
我國“數字化造船”水平仍與國際先進水平有較大差距,難以滿足船舶制造業實現跨越式發展的要求
我國數字化造船技術應用取得了很大成績,但與造船強國相比存在如下問題:
(1)數字化應用的重點仍集中在解決技術與工程問題上,沒有與企業的業務流程、運營模式和管理變革有效結合,尚未有效地促進體制創新、管理創新,往往有了先進的造船信息系統和裝備,卻以傳統的觀念和模式來運行,難以發展數字化應有的效益。
(2)產品設計、制造、管理信息一體化的集成度較低,數字化設計、制造、管理生產線各主線尚未貫通,數字化制造技術效能遠未發揮。
(3)有些重要數字化技術領域的應用尚為空白或剛起步,如船舶數字化測試、虛擬設計、虛擬建造和產品數據管理等技術,因此產品先期研制水平低、周期長,數字化管理缺乏完整信息資源。
(4)船舶制造資源優化配置技術的應用處于較低水平,企業的生產管理和協調仍以現場調度型為主,滿足精細管理要求的造船管理信息系統研究和應用尚處于初級階段,管理基本還處于粗放型。
(5)滿足船舶產品成本預算、核算、控制的成本管理集成信息系統尚處于起步階段,船舶企業成本失控現象時有發生。
(6)實現船舶產品生命周期的現代物流信息系統剛起步。
(7)船舶制造裝備自動化程度較低,造船機器人的應用基本處于空白。
(8)船舶核心軟件基本從國外引進,將難以掌握數字化造船主動權。
“數字化造船”工程的主要內容
“數字化造船”工程的總體思路
貫徹“以信息化帶動工業化”的方針,以市場為導向,以廠所為主體,吸取國內外發展數字化制造技術的成功經驗,充分利用現有物質、技術和人才條件,以技術創新和管理創新為根本,以數字樣船為核心,以產品數字化設計、制造、試驗與管理過程數字化為重點,以數字化標準規范和數據庫建設為基礎,以典型船舶產品為試驗驗證對象,全面推進產品開發、設計、生產、管理的數字化,并促進相關軟件的產業化,為現代造船模式的推行提供技術支撐,使我國船舶工業達到敏捷、高效、綠色、強壯的世界造船發達國家的先進水平。
“數字化造船”工程的總體目標
“數字化造船”工程的總體目標概括起來為“建立一個平臺,打通一條主線,建立四個體系”,具體如下: 通過“數字化造船”工程的實施,全面建立船舶產品的數字化開發、設計、制造、測試與試驗、管理集成平臺環境;打通船舶數字化設計、制造、管理生產線主線;應用“殼、舾、涂一體化”數字化樣船技術,推行模塊化造船和產品虛擬建造,建立船舶精益建造體系;以數字技術為紐帶促進體制和機制創新,推行船舶制造資源優化配置技術、現代物流技術,建立造船精細化管理體系;應用敏捷制造技術和虛擬企業原理,實現設計、制造和管理向現代信息集成、過程集成和企業間集成的跨越,建立以數字化造船總裝廠為核心的現代造船協同設計和協同制造體系;進行數字造船人才和標準規范體系建設,建立“數字化造船”工程實施保障體系,完成我國造船模式向數字化模式的轉換,使造船企業全面實現“數字化造船”和建立“數字化造船企業”。
“數字化造船”工程的主要功能體系
主要技術難點與關鍵技術
造船過程的建模、重構與優化技術;船舶產品全數字化樣船技術;船舶產品虛擬測試與試驗、虛擬制造和裝配技術技術;面向船舶產品全生命周期分布式產品數據管理技術;船舶產品協同和并行設計、制造、管理平臺技術;船舶產品制造的資源優化配置技術;船舶產品協同制造下的物流優化技術;以“中間產品”為導向的船舶產品成本管理技術;船舶產品全生命周期質量管理系統技術;造船機器人應用技術;船舶產品電子商務平臺技術;CAX應用系統信息交換和集成技術;船舶產品數字化標準體系技術;船舶產品數字化編碼體系技術;網絡、數據庫及信息安全技術
建議和對策
盡快設立和啟動“數字化造船”工程專項,并用創新思想加強工程管理
“數字化造船”工程是一個跨專業(設計、試驗、制造、管理和軟件)、跨部門(集團、研究所、院校、公司)的綜合性工程,技術和管理創新點多,協調難度大,多資金渠道,周期相對較長,同時又是需要高度集中統一規劃和協調的復雜系統工程,加強工程實施管理尤其必要,需要作為專項進行實施和管理。在管理過程中,應當強化組織管理體系,加強計劃管理,推進項目管理模式。
加強組織領導, 遵循正確的方法論進行開發與實施
建議在國家有關部委的統一領導和組織下實施,并以兩船舶集團公司組織相關研究院所、企業及高等院校共同參加,成立項目領導小組、項目總體工作小組、技術攻關小組以及相應的專家咨詢小組,發揮國家隊的整體優勢,大力協同,集體攻關,自主創新。
必須遵循正確的方法論,按照系統分析、系統設計、系統實現、系統測試、系統試運行、系統全面運行等階段一步一步進行。根據國內船舶業的客觀情況和技術現狀,并充分考慮我國經濟的實際可承受能力,著力做好工程頂層方案和實施方案研究,整體謀劃,分步實施。
以創新的觀念進行數字化體系建設
數字化造船工程已不再是以前普遍存在的“電算化”和“計算機輔助設計、輔助制造、輔助管理”的觀念和概念。實施數字化工程的核心是以數字技術改造傳統的模式,建立數字化的生產體系、技術體系和管理體系,實現數字化生產方式的轉變,否則難以發揮數字化技術應有的作用和效益。
密切結合機制創新和體制創新
實施數字化工程涉及到企業內部業務流程的改革,牽涉船舶總裝廠、設計院所、配套廠商,甚至與集團公司的關系。可能觸及到企業的深層次問題。因此,必須在企業領導核心的支持和參與下,把數字化造船工程與機制創新和體制創新密切結合,這是工程建設成功的關鍵。
建立船舶制造數字化基礎體系
數字化制造技術以信息數字化的形式實現信息管理、傳輸、處理和共享,因此必須首先建立數字化的基礎體系。
根據船舶企業的特點從基礎標準、數字化設計標準、制造標準、管理標準、數字化試驗與評價標準等方面進行研究,制定出符合船舶企業實際以及發展需求的船舶制造數字化標準規范體系;建設相應的基礎性和通用性的數據庫、知識庫和模型庫;建立和研究船舶信息集成和數據交換標準和平臺,并建立一個通暢、穩定、安全的網絡通信平臺。
吸收國外先進技術加強開發,建立自己的造船軟件產業
目前國內船舶企業的三維設計軟件系統基本采用國外引進軟件,國外的造船軟件在關鍵的功能范圍內均不開放,影響企業數字船舶設計、制造、管理集成平臺的建立;引進軟件費、實施費、軟件維護費不斷攀升,已成為企業的負擔,影響了企業信息化進程;引進軟件在安全性方面有較大的變數,影響國防企業信息安全。 我國經過對引進系統的消化吸收和20多年相關軟件的開發研究,完全有能力開發研制具有自主知識產權的造船軟件系統,并建立自己的造船軟件產業。
加快建設“數字化造船”工程保障體系
建設“數字化造船”工程保障體系首先是培養和建立一支高素質人才隊伍。這是實施“數字化造船”工程的重要保障。 此外,必須加快建立我國造船軟件系統開發、維護、培訓、解決方案咨詢產業隊伍,將數字化造船技術的主動權掌握到自己的手中,這是最有效的保障。
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