現代集成制造系統在造船業中的應用

姜軍　林葉春　韓沖

【摘 要】 介紹現代集成制造系統（CIMS）模式和功能，提出其在我國造船業中的應用。以滬東造船集團為例，分析滬東造船集團CIMS應用工程的組成部分和應用效果，對造船企業生產模式的改進提供借鑒和參考。

【關鍵詞】 滬東造船集團；現代集成制造系統；生產模式

0 引 言

自2008年全球金融危機爆發以來，航運業遭受了前所未有的重創，其中造船業也未能幸免。在造船訂單銳減的市場中，船舶制造企業必須加快新船型的研發和建造，高效、高質地組織生產，以滿足船舶所有人對船舶類型的要求。船舶制造工業與一般制造業一樣，應用先進的建造技術不斷改進傳統技術，優化舊的造船生產流程，形成全新的現代造船模式，從而提高生產效率，獲取最大的經濟利益。近年來，國內外許多造船研究機構致力于現代造船模式的研究，以先進制造技術為根本，從造船模式發展的整體觀出發，整體、動態地表達船舶制造業的存在形式和活動方式。同時，新的思想、概念和方法催生了許多制造方式（如計算機集成制造、敏捷制造、精益生產、柔性生產和成組技術等）的出現。[1]

1 現代集成制造系統

我國現代集成技術研究從國外計算機集成制造概念入手，經歷了信息集成、過程集成和企業集成的研究和實踐，從而提出了現代集成制造系統（CIMS）的理念。

1.1 CIMS模式

CIMS總體框架模型（見圖1）反映了總體的、高層的工程集成要素及其相互關系，每個企業的CIMS工程都應當以此為基礎，結合本企業的產品及生產經營特點設計各自的CIMS框架結構。由于生產企業的不同，CIMS并不具有統一的模式。

1.2 CIMS功能

1.2.1 工序的詳細調度

依據市場信息對船舶生產制造市場進行合理的評估和審視，根據船舶所有人訂單信息制定并安排船舶生產計劃，對有限的生產資源進行高效的規劃和調度，收集和整理各種相關信息，重視工序的差異性，安排生產計劃并發送至各個生產制造部門，從而進行統籌管理。

1.2.2 資源分配和狀態管理

根據船舶所有人訂單的要求，制定制造部門近期生產計劃，針對不同的船舶類型進行詳細的技術設計，按照標準分段和異型分段任務，統籌協調和合理分配各個生產車間的生產設備、制造原材料和勞動者等資源，實時跟蹤完成情況，并進行信息匯總和整理。

1.2.3 過程管理

在各個部門組織船舶分段模塊建造過程中，根據先前制定的生產計劃，優化整合生產工序和資源，并在實際生產過程中進行實時監控和管理，協調生產中各要素的關系，同時對可能出現的異常情況進行實時處理和在線幫助。

1.2.4 質量管理

在船舶建造中，質量管理包括生產車間自檢、各部門的檢查和一系列的船檢等。根據船舶所有人對船舶用途的特定要求，制定個性化生產計劃，同時建立系統的質量管理標準和模塊。船舶CIMS系統中的質量管理模塊實時記錄、跟蹤和分析加工過程中產品的精度和質量，以保證產品的可靠性。

1.2.5 基礎數據采集和管理

船舶生產制造需要對相關的基礎數據進行采集和處理，并建立標準船型基礎制造信息數據庫以實現高效管理。該數據庫包括產品基礎數據、合同設計、技術設計、工藝設備基礎數據、工藝參數、工藝規程、質量檢驗標準等。

2 我國造船企業CIMS模式的應用

許多造船強國已開始應用CIMS，以轉換造船模式和優化生產管理為目標，對工藝和技術進行改造和完善。隨著電子技術的發展，通信技術變得更加成熟和可靠，為實現信息共享和管理提供了強有力的保障。

2.1 應用體系

2.1.1 建立基礎

以質量管理體系和通信電子單元為基礎，建立完整的現代集成技術體系，對原有技術和設備進行改造和完善，從而奠定堅實的基礎。

2.1.2 改造生產

以現代集成技術為核心體系，對原有體系進行改造，尤其是對生產方式、技術、作業和管理體系進行改造，從而建立標準化的體系。不論是設備供應商之間，還是造船企業之間，實現技術通用和共享，才能在真正意義上實現標準化的造船生產體系。

2.1.3 應用系統

在建立標準化生產體系的基礎上，借助CIMS，結合造船企業自身特點，制定相應的規范和要求，從而實現量體裁衣。

2.2 CIMS模式在滬東造船集團的應用

滬東造船集團CIMS應用工程（簡稱HDS-CIMS）按照我國造船的CIMS模式進行造船CIMS開發和應用，并由現代造船模式和HDS-CIMS軟件組成。HDS-CIMS結合了現代造船模式轉換和造船信息系統應用，在應用造船信息系統的同時實施現代造船模式轉換以提高集團競爭力。

HDS-CIMS得到了專家的一致認可，并取得了巨大的經濟效益和社會效益。HDS-CIMS具有以下特點：（1）HDS-CIMS軟件由4個功能分系統構成，并建立支撐環境平臺，通過網絡聯系各分系統；（2）HDS-CIMS體現了現代造船模式的實現途徑；（3）建立產品電子信息設計模型，實現了設計并行工程；（4）實現了計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工藝過程設計（CAPP）和計算機輔助制造（CAM）三者的集成，為無紙化生產奠定了基礎；（5）初步建立了具有可操作性的造船經營生產計劃管理軟件系統。

CIMS理論雖然處于初步探索和研究階段，但在滬東造船集團的應用中取得了一定成就，這對原有造船模式來說是一種挑戰。通過改造生產，建立信息平臺，實現了及時通信和信息共享，并在實踐中得到了成功應用。

在我國從“造船大國”向“造船強國”邁進的過程中，先進的技術和管理成為未來的激烈競爭點。技術的進步必然會推動行業的快速發展，而先進的管理經驗則會提高生產效率，這也是當代世界發展的主旋律。

3 啟 示

3.1 數據集成融合

隨著“大數據時代”的到來，造船模式發生了根本變化。以訂單為導向，對造船工藝、設備物流、信息資源等進行優化整合，同時注重生產質量控制及評估，合理有效地安排生產計劃，從而提高船舶生產制造企業的工作效率。

3.2 信息系統完善

生產技術的不斷改進，重視生產信息系統功能的提升及加強軟件技術的開發革新顯得尤為重要。然而，只有確保信息系統的可靠性、安全性和完整性，才能實現對生產計劃、建造工藝、物流信息和質量評估等的有效管理。

3.3 綠色清潔造船

現代造船模式的建立為實現綠色清潔造船提供了可能。在船舶生產制造過程中，無論原材料、中間產品還是設備備件，利用物流信息系統，減少廠房庫存問題，免去中間環節產生的浪費和污染，從而使企業生產模式向精細和綠色清潔方向轉變。

CIMS模式作為一種先進的造船模式，在生產制造船舶方面顯示了巨大的優越性。但是，在實踐中，應結合各自企業特點，在改進原有模式的基礎上，規避風險，制定相應規范，在設備生產商、供應商和使用者三者之間建立無縫連接的信息系統，實現信息和資源的管理、共享，從而促使生產模式發生轉變。

4 結 語

本文在對CIMS介紹的基礎上，進一步分析其模式和功能，并以滬東造船集團為例，介紹HDS-CIMS組成部分和取得的經濟效益。造船企業根據自身特點，將CIMS應用到生產制造中，為生產模式的轉變提供一定的借鑒和參考意義。

參考文獻：

[1] 黎南.現代船舶企業CIMS關鍵技術的研究[D].大連：大連理工大學，2008-10.

[2] 程慶和，王衡元，施渭濱.中國造船企業現代集成制造系統適用研究[J].中國造船，2000，41（4）：5-12.