现代集成制造系统在造船业中的应用

    姜军　林叶春　韩冲

    

    【摘 要】 介绍现代集成制造系统（CIMS）模式和功能，提出其在我国造船业中的应用。以沪东造船集团为例，分析沪东造船集团CIMS应用工程的组成部分和应用效果，对造船企业生产模式的改进提供借鉴和参考。

    【关键词】 沪东造船集团；现代集成制造系统；生产模式

    0 引 言

    自2008年全球金融危机爆发以来，航运业遭受了前所未有的重创，其中造船业也未能幸免。在造船订单锐减的市场中，船舶制造企业必须加快新船型的研发和建造，高效、高质地组织生产，以满足船舶所有人对船舶类型的要求。船舶制造工业与一般制造业一样，应用先进的建造技术不断改进传统技术，优化旧的造船生产流程，形成全新的现代造船模式，从而提高生产效率，获取最大的经济利益。近年来，国内外许多造船研究机构致力于现代造船模式的研究，以先进制造技术为根本，从造船模式发展的整体观出发，整体、动态地表达船舶制造业的存在形式和活动方式。同时，新的思想、概念和方法催生了许多制造方式（如计算机集成制造、敏捷制造、精益生产、柔性生产和成组技术等）的出现。[1]

    1 现代集成制造系统

    我国现代集成技术研究从国外计算机集成制造概念入手，经历了信息集成、过程集成和企业集成的研究和实践，从而提出了现代集成制造系统（CIMS）的理念。

    1.1 CIMS模式

    CIMS总体框架模型（见图1）反映了总体的、高层的工程集成要素及其相互关系，每个企业的CIMS工程都应当以此为基础，结合本企业的产品及生产经营特点设计各自的CIMS框架结构。由于生产企业的不同，CIMS并不具有统一的模式。

    1.2 CIMS功能

    1.2.1 工序的详细调度

    依据市场信息对船舶生产制造市场进行合理的评估和审视，根据船舶所有人订单信息制定并安排船舶生产计划，对有限的生产资源进行高效的规划和调度，收集和整理各种相关信息，重视工序的差异性，安排生产计划并发送至各个生产制造部门，从而进行统筹管理。

    1.2.2 资源分配和状态管理

    根据船舶所有人订单的要求，制定制造部门近期生产计划，针对不同的船舶类型进行详细的技术设计，按照标准分段和异型分段任务，统筹协调和合理分配各个生产车间的生产设备、制造原材料和劳动者等资源，实时跟踪完成情况，并进行信息汇总和整理。

    1.2.3 过程管理

    在各个部门组织船舶分段模块建造过程中，根据先前制定的生产计划，优化整合生产工序和资源，并在实际生产过程中进行实时监控和管理，协调生产中各要素的关系，同时对可能出现的异常情况进行实时处理和在线帮助。

    1.2.4 质量管理

    在船舶建造中，质量管理包括生产车间自检、各部门的检查和一系列的船检等。根据船舶所有人对船舶用途的特定要求，制定个性化生产计划，同时建立系统的质量管理标准和模块。船舶CIMS系统中的质量管理模块实时记录、跟踪和分析加工过程中产品的精度和质量，以保证产品的可靠性。

    1.2.5 基础数据采集和管理

    船舶生产制造需要对相关的基础数据进行采集和处理，并建立标准船型基础制造信息数据库以实现高效管理。该数据库包括产品基础数据、合同设计、技术设计、工艺设备基础数据、工艺参数、工艺规程、质量检验标准等。

    2 我国造船企业CIMS模式的应用

    许多造船强国已开始应用CIMS，以转换造船模式和优化生产管理为目标，对工艺和技术进行改造和完善。随着电子技术的发展，通信技术变得更加成熟和可靠，为实现信息共享和管理提供了强有力的保障。

    2.1 应用体系

    2.1.1 建立基础

    以质量管理体系和通信电子单元为基础，建立完整的现代集成技术体系，对原有技术和设备进行改造和完善，从而奠定坚实的基础。

    2.1.2 改造生产

    以现代集成技术为核心体系，对原有体系进行改造，尤其是对生产方式、技术、作业和管理体系进行改造，从而建立标准化的体系。不论是设备供应商之间，还是造船企业之间，实现技术通用和共享，才能在真正意义上实现标准化的造船生产体系。

    2.1.3 应用系统

    在建立标准化生产体系的基础上，借助CIMS，结合造船企业自身特点，制定相应的规范和要求，从而实现量体裁衣。

    2.2 CIMS模式在沪东造船集团的应用

    沪东造船集团CIMS应用工程（简称HDS-CIMS）按照我国造船的CIMS模式进行造船CIMS开发和应用，并由现代造船模式和HDS-CIMS软件组成。HDS-CIMS结合了现代造船模式转换和造船信息系统应用，在应用造船信息系统的同时实施现代造船模式转换以提高集团竞争力。

    HDS-CIMS得到了专家的一致认可，并取得了巨大的经济效益和社会效益。HDS-CIMS具有以下特点：（1）HDS-CIMS软件由4个功能分系统构成，并建立支撑环境平台，通过网络联系各分系统；（2）HDS-CIMS体现了现代造船模式的实现途径；（3）建立产品电子信息设计模型，实现了设计并行工程；（4）实现了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺过程设计（CAPP）和计算机辅助制造（CAM）三者的集成，为无纸化生产奠定了基础；（5）初步建立了具有可操作性的造船经营生产计划管理软件系统。

    CIMS理论虽然处于初步探索和研究阶段，但在沪东造船集团的应用中取得了一定成就，这对原有造船模式来说是一种挑战。通过改造生产，建立信息平台，实现了及时通信和信息共享，并在实践中得到了成功应用。

    在我国从“造船大国”向“造船强国”迈进的过程中，先进的技术和管理成为未来的激烈竞争点。技术的进步必然会推动行业的快速发展，而先进的管理经验则会提高生产效率，这也是当代世界发展的主旋律。

    3 启 示

    3.1 数据集成融合

    随着“大数据时代”的到来，造船模式发生了根本变化。以订单为导向，对造船工艺、设备物流、信息资源等进行优化整合，同时注重生产质量控制及评估，合理有效地安排生产计划，从而提高船舶生产制造企业的工作效率。

    3.2 信息系统完善

    生产技术的不断改进，重视生产信息系统功能的提升及加强软件技术的开发革新显得尤为重要。然而，只有确保信息系统的可靠性、安全性和完整性，才能实现对生产计划、建造工艺、物流信息和质量评估等的有效管理。

    3.3 绿色清洁造船

    现代造船模式的建立为实现绿色清洁造船提供了可能。在船舶生产制造过程中，无论原材料、中间产品还是设备备件，利用物流信息系统，减少厂房库存问题，免去中间环节产生的浪费和污染，从而使企业生产模式向精细和绿色清洁方向转变。

    CIMS模式作为一种先进的造船模式，在生产制造船舶方面显示了巨大的优越性。但是，在实践中，应结合各自企业特点，在改进原有模式的基础上，规避风险，制定相应规范，在设备生产商、供应商和使用者三者之间建立无缝连接的信息系统，实现信息和资源的管理、共享，从而促使生产模式发生转变。

    4 结 语

    本文在对CIMS介绍的基础上，进一步分析其模式和功能，并以沪东造船集团为例，介绍HDS-CIMS组成部分和取得的经济效益。造船企业根据自身特点，将CIMS应用到生产制造中，为生产模式的转变提供一定的借鉴和参考意义。

    参考文献：

    [1] 黎南.现代船舶企业CIMS关键技术的研究[D].大连：大连理工大学，2008-10.

    [2] 程庆和，王衡元，施渭滨.中国造船企业现代集成制造系统适用研究[J].中国造船，2000，41（4）：5-12.