数字化造船与江南信息化建设江南造船( 集团) 有限责任公司胡可一、郑冬标提要：本文从分析数字化造船的发展历程着手，探讨并提出了数字化造船的定义及衡量标准同时对比分析了日、韩船厂的数字化技术应用现状，详细地介绍了江南集团信息化实施、应用的经验和成果，展望了江南集团信息化的未来，以期为中国船舶行业的发展提供一定的借鉴关键词：数字化造船衡量标准信息化建设1 ．前言数字化制造中一个非常重要的概念是计算机集成制造系统C I M S 尽管C I M S 在我国8 6 3 计划的基础上，通过十多年的研究与应用实践并结合中国国情，已将其引伸出了更深层次的含义——现代集成制造系统，但数字化制造和C I M S 的真谛是继数字化设计实现后用数字化技术来改进制造技术就造船行业而言，数字化造船是以七十年代中期计算机技术应用于数学放样和数控切割两个领域起步的；八十年代初，随着计算机技术的发展，计算机辅助船舶设计和制造( C A D ／C A M ) 技术才使计算机的应用从数学放样向辅助船舶设计和制造领域拓展；九十年代初，在造船行业内计算机技术的应用逐步上升到了C A D ／C A M 和信息技术进行整合的层面在船舶制造设备方面，也从最初的数控切割发展到了数控弯板、数控弯管、机械手，机器人装配，焊接、机器人涂装等，但将造船行业和汽车、机械制造行业整体相比较，可以看出即便是在先进的日韩船厂，造船仍然是劳动力密集型产业，由于制造数字化、自动化的高投入和低成本劳动力相比难以平衡，在船舶建造过程中的集成度、自动化程度以及数字化程度还是相当低的；因此，造船行业要实现传统意义上的数字化制造和C I M S 特别是在数字化技术来改进制造技术方面还有相当漫长的路程要走。
鉴于造船行业的特点，对数字化造船赋予更贴切的含义并分析其衡量标准是十分重要．1 0 8 ．的2 ．数字化造船的定义和衡量标准2 ．1 ．数字化造船的定义数字化造船是在计算机和网络技术与新概念的船舶建造技术以及先进的船舶建造设备／设施不断地融合、发展和广泛应用的基础上诞生的，其中三个主要组成部分为： ①数字化设计船舶——一C A D ／C 心A E 等主体技术广泛地应用；②数字化管理造船—≈A P P 、P D M 、C M I S 等船舶建造信息支持系统的全面建—L 业；③数字化建造船舶——数控制造技术和与其配套的船舶建造设备／设施的普遍采用2 ．2 ．数字化造船的衡量标准根据上述数字化造船的三个主要内涵，那么用什么标准来衡量船厂数字化造船的程度呢? 从船舶建造的阶段和关键流程来看，数字化造船三个主要组成部分的适用性可用下表来表示： 一：生产准备内场加工船台总装码头舾装完工交船 船舶建造流程＼平台制造设计D e s i g n①②①②①② 采办P r o c u r e m e n t②②②② 建造C o n s t r u c t i o n②②③②②②调试C o m m i s s i o n i n g②③②③ 注：上表中①②③和数字化造船定义中的①②③相对应。
对应于上述船舶建造的各个阶段和关键流程，以下分别对数字化造船的三个主要组成部分的衡量标准进行分析：> C A D ／C A M ／C A E 技术的应用程度：C A D ／C A M 的应用程度主要以围绕C A D ／C A M 系统中三维电子模型的完整性、可维护性和可靠性以及相关联的数据库的要素来衡量C A E 的主体技术是它的分析计算核心，C A E 主要应用于项目前期或局部分析，设计和建造主要是采用它们的计算分析结果，这种仅仅在数值解析和仿真层面上的C A E 应用不能理解为数字化造船采用C A E 为主体的数字化生产技术对造船所采用的工法、工艺和外部条件的假定等进行评估、推定是衡量数字化造船的关键衡准·1 0 9 ·> C A P P 、P D M 、C M I S 信息支持系统的全面建立：C A P P 和P D M 作为数字化生产技术中二项最重要的信息技术支持系统，若将其诠释到造船行业，其内涵又将进一步加深：C A P P ( 计算机辅助生产流程规划) 是船厂信息化建设中联系设计和生产的纽带；P D M ( 产品顾目数据管理) 是船舶企业实现设计部门和其它管理部门的桥梁C M I S 是E R P 系统的初级阶段，E R P 技术在现代造船模式转换的过程中起到了核心作用。
上述三个系统的建立和实施的完善程度体现了造船管理的全过程中数字化的覆盖程度，是衡量“数字化造船”的衡准之一，但如果要量化衡量评估难度较大，通常采用问卷式专家分项评估的方法> 数控制造技术在船舶建造设备股施中应用的普及程度通常数控制造技术在制造设备，设施／生产流水线中应用的普及程度是衡量数字化制造的一个重要标志，在船舶建造方面，近十几年来也从数控切割发展到了数控弯板、数控弯管、机械手／机器人装配／焊接、机器人涂装等，但整体自动化程度仍然比较低，一般造船的生产线也是非“包容式”的，因此，数控制造技术的普及程度应主要在船体部件和管系舾装件生产制造过程中对C A D ／C A M 数据的直接应用程度( 即：信息流对生产设备和设施的驱动) 来衡量o3 ．日、韩船厂的数字化技术应用现状3 ．1 ．日本船厂数字化设计、生产技术的现状和评估日本一些先进船厂所用的C A D ／C A M 系统虽然不是最先进的但却较快地形成了以数字化生产技术为主导的C I M S 的雏形，这和他们十分扎实的标准和编码等基础工作以及准确而齐全的基础数据分不开的但日本船厂的弱势也是明显的，除了川崎造船等一些全盘引进T d b o n 系统的船厂外，其他拥有自行开发系统的船厂都面临着自行开发系统的维护更新步伐已经跟不上生产模式和计算机、信息技术的发展，在是继续维护更新自行开发系统还是更换引进新的系统面临着艰难的选择；在自动化设备设施更新换代方面，由于日本造船业普遍效益不佳，显得有点力不从心。
必须值得注意的是，在2 0 0 4 年日本造船协会的年报中明确指出，在今后三年，日本的造船产量将保持在1 0 0 0 万总吨以上，并着手制订一系列计划，把数字化造船作为重要的保证条件之一3 ．2 ．韩国船厂的数字化技术应用现状1 9 8 9 年，曾由韩国政府出资组织有关造船企业、研究院所和大学开始进行‘针算·1 1 0 ·机船舶设计和生产系统( C S D P ) ”的开发九十年代是韩国船厂发展的黄金时代，韩国造船业经过积累发展在本世纪初逐步替代日本在世界造船市场占据了主导地位在自动化设备设施方面，韩国造船业和日本水平基本相当，只是规模更大；在数字化生产技术，韩国造船业和日本造船业的先进水平还有比较大的差距韩国船厂在九十年代开发的所谓C I M S 系统基本上是对C A D ／C A M 系统中产品模型数据的抽取，对生产、计划管理系统+ 物流管理系统+ 信息平台等分立系统的一个整合这种系统相当于日本船厂所开发的C 1 2 M 系统九十年代末，现代重工H H I 、大宇海洋、三星重工等企业分别提出了符合其自身特点的综合信息化集成管理系统，并已经实施应用，其经济效益显著、生产效率得到了大幅度的提高。
4 ．江南的信息化建设4 ．1 ．江南信息化的实施、应用r I ' 技术的应用和信息化系统的实施可以显著地改进设计和生产的效率，使中国船厂在保证产品质量水平和产品性能的同时按期交船作为百年老厂的江南，在信息技术的大潮中也绝不甘居人后，近年来，在信息化建设上投入了大量的技术和管理力量、专项资金等等，取得了一些效益显著的技术成果4 ．1 ．1 ．基础网络平台及信息门户：江南集团公司的基础网络平台( J i n a N E T ) 在充分利用各部门局域网资源的基础上，采用光纤布线和无线通讯相结合的灵活组网方式，使得该网络平台具备优良的扩展能力，使信息“孤岛”得到了有机的连接目前公司的各主要部门上网率达到1 0 0 ％，并同时实现了网络、核心应用服务器2 4 小时运行江南的外部主页( h t t p ：／／w w w ．j n s h i p y a r d ．c o r n ．c n ) 于1 9 9 9 年6 月3 日成功上网在公司的内部网络平台上已经开发、整合了公司有关“内部信息门户”，包括：信息发布平台、公司党委系统主页并整合了科技网主页和设计部主页等部门主页，同时初步建立了三个知识主题数据库门户：产品档案数据库( S E A S 2 0 0 0 ) 、船舶专利数据库、公司标准规范中心数据库，并同时提供各部门主页的链接入口。
实现了相当部分的技术信息、档案信息、标准及规范信息等的充分共享和交流4 ．1 ．2 ．船舶设计：在船舶开发、设计的前期阶段，S h i p F l o w 等C F D 软件被用于线型的前期优化、对船模试验的结果进行评估船级社的结构设计软件也被作为船体结构设计的标准工·1 1 1 ·具使用江南以T f i b o nB D ( B a s i cD e s i g n ) 软件为主结合其他C A D ／C A M 软件，成功地完成了国家技术创新项目“船舶初步结构分析设计系统的开发研究’’项目的研发工作项目完成了研发的目标：将船体结构的三维建模从传统的详细设计阶段提前至初步结构分析和设计阶段，构建的三维船体结构模型作为初步结构分析设计的基础，即：作为二维出图的模型库；为轮机、电气布置提供三维空间结构背景；为结构有限元分析提供几何模型，减少建模时间；最终向下延伸，对该模型适当的转换后，进行船体结构的详细生产设计T r i b o nM 2B D 已经全面应用于2 0 0 4 年初签订16 5 0 0 立方液化气船的设计中采用T r i b o nB D 建模并出送审图，T r i b o nB D 所建的结构模型可直接用于机电生产设计，彻底取消了传统的甲板管架模型，大幅度提高了船、机、电的平行作业率，使设计周期大幅度缩短。
目前，江南正着手将T r i b o nB D 升级至M 3S P 2 并应用于面向江南长兴造船基地的产品在初步设计阶段，江南还利用基于互联网的T r i b o n ．c o r n 将设备的信息集成到设计中去在船舶设计和建造过程中，有限元分析、对中和扭振计算等C A E 软件如：M S CP a t r a n ，N a s t r a n 被广泛地用于全船、舱段的有限元分析、液化气船无甲板下水、液罐整体吊装等oT r i b o nI n i t i a lD e s i g n 模块已应用于多型7 4 0 0 0 ／7 6 0 0 0 吨巴拿马型散货船、5 1 0 0 0吨散货船以及化学品船系列的初步设计阶段的总体性能计算及交船阶段的完工资料计算液化气船等复杂船型则采用N A P A 软件进行总体性能计算在船舶详细和生产设计过程中，全面并全过程地应用了T R I B O N 软件，先后应用到多型散货船、液化气船、化学品船、集装箱船和高新工程( 共计7 0 艘舰船、1 8种船型) 的设计的全过程中，2 0 0 4 年底将从以前的T B 5 和M 1 ／M 2 混用全面升级到M 3 + S P 2 。
4 ．1 ．3 ．协同管理：对造船舶复杂的工作流程进行有效的协同、控制是非常重要的，根据总体规划的要求，目前已经成功上线了首个模块一信息交流平台模块，信息交流平台为用户提供了一套高效率的日常办公运行体系，加快信息流通，改善公司各部门之间的交流与协作，从而大大提高公司的整体运行效率4 ．1 ．4 ．生产管理：在生产管理的信息化建设方面，在1 9 9 6 年开发成功了《船厂涂装管理集成系统》( 简称S P - M I S ) ，该系统基本实现了涂装配料、人工的科学、精确和有效的管理在2 0 0 1 年全面实现了T R I B O N 软件与《船厂涂装管理集成系统》的紧密结合，达到有效控制涂装成本和提高涂装设计、管理水平，该技术是江南的设计C A D ／C A M 系统同管理P D M 系统的首次成功集成。