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江南造船:“中国第一厂”的信息化方略(上)
摘要本文描述了江南造船一家企业的信息化方略,从她的过去、现在,一直望向她的未来。...
“中国第一厂”和她的近百个中国第一
国运的“晴雨表”,时代的“方向标”
在中国近代工业的发源地上海,有一家百年老厂,近一个半世纪以来一直是这个城市的一张名片。它如一艘锈迹斑驳的老船,自民族苦难深重的晚清一路颠簸驶来,历经风雨,饱受磨难。它是国运的“晴雨表”,是时代的“方向标”。自进入近代以来,中国历史上很多重大事件都与之紧密相关,几乎所有的历史名人都与之密切相联。这里是中国民族工业和军事工业的发祥地,是中国近现代工业的摇篮,是中国第一代产业工人的诞生地,是中国学习西方科技文明的桥头堡,也是我国最早的对外交流平台。一代又一代科技英才和能工巧匠,在这里施展“实业救国”的理想,创造了近百个中国第一。它就如一条奔腾不息的长河,承载着几代中国人富国强兵、自立于世界的梦想。
它就是中外史学专家眼中的“中国第一厂”——江南造船厂。其前身,是创建于晚清的江南机器制造总局。
中国近代工业的起点
在中国的工业发展史上,江南造船厂具有非同寻常的历史地位。
1865年,在曾国藩、李鸿章的大力推动下,晚清洋务派以“自强”、“求富”为目标,在上海创办了中国第一个大型官办企业——江南机器制造总局,成为中国近代工业的起点。作为“中国第一厂”,江南造船厂见证了中国工业一个半世纪以来的沧桑巨变。1867年,江南机器制造总局建立了翻译馆,翻译馆不仅造就了徐寿、华蘅芳、徐建寅等中国近代第一流的科学家和工程专家,而且成为全面介绍、学习世界先进科学技术的先驱,对中国早期工业产生了深刻影响。这时,江南造船厂进入第一个兴旺发展期:这里诞生了中国第一台车床,自行建造了中国第一艘蒸汽推进的军舰“惠吉”号和第一艘铁甲军舰“金瓯”号,研制了中国第一支步枪、第一门钢炮、第一磅无烟火药,炼出了中国第一炉钢……到19世纪90年代,江南机器制造总局已发展成为中国乃至东亚技术最先进、设备最齐全的机器工厂。
作为洋务运动最为重要的代表性产物,江南造船厂代表了中国当时最高的工业与科技水平。它的创建,对于加速当时的社会变革与进步起到了巨大的推动作用。
中国工业史,乃开一新纪元
1905年,造船业务正式从江南机器制造总局划分出来,史称“局坞分家”。江南船坞“仿照商坞办法,扫除官场旧习”,采取商务化经营,仅1905年至1911年的6年间就造船136艘,而且所造舰船“船式美观,工程坚实”。
1918年,江南造船厂签订了为美国建造4艘载重量为1万吨、排水量为14750吨的万吨运输舰合同。1920年6月,这4艘舰船中的首制舰“官府”号下水,这是中国历史上首次出口船舶,是中国造船业从未有过的大工程,当时曾轰动一时,报刊称之“除日本不计外,乃为远东从来造最大之船”,“中国工业史,乃开一新纪元”。
国家有困难,赶快找江南
新中国诞生后,江南人怀揣着改变祖国“一穷二白”面貌的使命感,排除万难,勇创一流,研制了大量军用和民用船舶,承担了一大批新型舰船和高技术民用船舶的建造任务,身兼海军装备建设中坚力量和船舶行业排头兵的双重角色,持续创造了一个又一个崭新的“第一”:建造了中国第一艘潜艇、第一艘护卫舰、第一台万吨水压机、第一艘自行研制的国产万吨轮“东风”号……在国家重大工程建设领域,甚至流传着“国家有困难,赶快找江南”的说法。
1960年建造的“东风”轮和1961年建造的“万吨水压机”是中国自力更生年代几乎妇孺皆知的“国力”代表。40多年过去了,当年江南建造的中国第一台万吨水压机如今仍然在轰鸣作业,这些产品已经成为中国工业史中的一段段传奇。
十年“文革”期间,江南造船厂虽然是“文革”重灾区,但江南人仍以国防建设和造船事业为重,成功建造了我国第一代航天测量船“远望1”、“远望2”号和首艘大型远洋调查船“向洋红10”号等,圆满完成了周恩来总理亲自圈定的“718”工程“三型五船”的建造和部分设计任务。
改革开放以来,江南造船厂进入了快速发展的新时期。在高质量完成国家下达的专项军工任务的同时,江南人率先跨出国门与世界接轨,在中国船舶出口进程中发挥了主力军作用。她建造的“江南巴拿马”型系列散货船,是中国第一个在国际租船市场上挂牌交易的著名品牌。她建造了中国第一艘液化气(LPG)运输船,并不断推陈出新,在开发与研制水平方面雄居世界前列。她开发建造的汽车滚装船、快速集装箱船、大型自卸船、跨海火车渡船等一大批高技术船舶,均达到国际先进水平,成为中国造船业的标志性产品。
一个半世纪以来,江南造船厂在中国近现代工业发展的沧桑巨变中几度坎坷、几度辉煌,成为中国民族工业的中坚和典范。她是中国近现代工业发展的浓缩与精华,她建造的近100个中国“第一”产品,已经成为不同时期中国先进生产力的见证。
未来的世界第一大造船基地
长兴岛,一座美丽、宁静的小岛,它三面环江,一面临海,镶嵌在万里长江的入海口。优越的地理条件,独特的气候环境,使这里成为有名的“柑橘之乡”,她曾经是全国最大的柑橘生产基地之一,被上海人亲切地誉为“绿色翡翠”。
江南大型起吊设备开始搬迁上岛。
2005年6月3日,这一天,是江南造船厂140岁生日,中船集团选定这一天在长兴岛打下了江南长兴造船基地一期工程的第一根桩,它标志着江南长兴——这个未来的世界第一大造船基地从这一天开始正式动工建设。从此,长兴岛失去了往日的宁静,它开始逐渐从一个生态农业岛转变为重要的装备工业制造基地。
让江南造船厂跳出黄浦江原址,到水深岸阔的水域建设新厂,一直是江南人的一个梦想。特别是上世纪90年代以后,虽然江南厂的技术实力一直在行业中独占鳌头,虽然江南的年造船能力由20万吨提升到创纪录的五六十万吨,但是,由于岸线和场地等资源以及造船设施能力的限制,江南已经不再可能建造10万吨级以上的大型船舶。对于这个曾经创造了中国造船史上数十个第一的百年老厂来讲,不能够建造更大吨位的船舶,无异于武林高手被束缚住了手脚。搬迁,成为江南人的唯一选择。
2002年12月3日,上海争得了2010年世博会举办权,在上海市划定的世博展览场馆建设规划中,江南厂厂区被整体圈划在动迁范围之内。机缘巧合中,世博会成为了江南长兴造船基地的“催生婆”。
2003年7月24日,中船集团与上海市人民政府签署合作备忘录,其中明确提出,上海市将在长兴岛南岸安排8公里岸线,用以满足江南搬迁以及中船集团其他船厂的发展需要。
岸线是极其宝贵的不可再生资源,被视为船厂的生命线。只有岸线充足,才能建设规模宏伟、布局合理的现代化船厂。江南造船厂高昌庙原址,仅有长度为1公里的岸线,饱尝岸线不足之苦,因此中船得到8公里岸线的消息一经发布,国内外皆为之震惊,因为政府一次性划出8公里岸线用于发展造船,在世界造船史上也极为罕见,足以撼动并改变世界造船工业的格局。
2008年6月3日,经过3年紧张的施工建设,伴随江南长兴造船基地一期工程的提前竣工,江南造船正式完成了向长兴岛基地的整体搬迁。
江南长兴造船基地一期工程占地面积约560万平方米,岸线3.8公里,总投资约160亿元。按照“一百年不落后”的设计要求精心规划和设计。分为3条生产线,并列着4座大型船坞和若干室内、室外船台。其中,最大的船坞长580米、宽120米,面积相当于10个标准足球场,此外,一期工程还配置了7台600吨以上的龙门吊。它是我国规模最大、设施最先进、最具国际竞争力的造船基地,年造船生产能力达到450万吨。
从“忆江南”到“e江南”
11月初的长兴岛,正是“橘子红了”的季节,穿过8公里长的江底隧道,美丽的小岛就在眼前,虽然由于江南长兴造船基地和振华港机的入驻,这里的橘园面积已经大幅度减少,但甫一上岛,仍然可以看到道路两旁有许多当地岛民在摆摊售卖刚刚摘下的橘子。
十分钟之后,汽车便开始经过江南长兴基地一期工程长度为3.8公里的岸线,远远地,一座座龙门吊映入眼帘,在以前几乎没有过任何高层建筑的小岛上,拔地而起的江南大厦显得格外“特立独行”。由于江南造船集团的产品涉及大量军品,所以记者没有被允许到江南造船所属的长兴基地3号线参观,在3号线边上的一幢小楼里,江南造船集团管理信息部部长郑冬标向记者娓娓讲述了江南信息化的过去、现在与未来。
中国最早引进和应用计算机的企业
在江南历史上创造的诸多“中国第一”之中,最早引进和应用计算机当属其中之一。
早在1947年,当时的海军江南造船所就仿照美国船厂的组织形式,进行生产管理改革,租用了一台由IBM公司生产的MARK型计算机(包括卡片穿孔机、分类机、计算机、输出打字机等),主要用于计算修、造船的人工、材料和统计成本,它是由纸带控制的继电式计算机,一天可完成人工操作半年的工作量。这套设备在当时属尖瑞技术,美国人不肯出卖,只肯租赁,并于解放前夕运回了美国。
造船行业设计和生产电算化的先行者
上世纪六十年代,是江南电算化真正起步的年代,1965年,江南厂技术情报人员从国外资料上了解到计算机可用于造船,1966年,厂设计科就组织电气技术人员开始研究计算机在造船中的应用,并与611所、复旦大学、华东计算所、上海计算中心联合进行了数学放样课题研究。在建立了数学模型之后,开始于C2机上用手编指令编程。1968年,用于渔轮上的放样数据试算结果表明,计算机运算结果80%—90%与手工放样相符,线型光顺算法初获成功。1969年初,工厂与南京工学院、江苏无线电厂、四川457厂合作,用数字积分机作为控制,连接航迹绘图仪和光电跟踪切割机,进行数控绘图、切割试验,9月30日,成功地为“岳阳”轮切割了形状复杂的肋板,这是我国造船行业第一个用于实船的数控切割船体零件。1969年底,工厂又与南京工学院合作研发了NJ—1型数控绘图切割机,于1971年初制造成功并用于生产,同时船体车间正式成立了数控放样切割生产组。
七十年代,江南在探索造船业电算化方面做出了较大努力,成为当时造船行业设计和生产电算化的先行者。1971年至1972年期间,复旦大学苏步青教授等师生下放来到江南厂,参与了数学放样工作,1972年,六机部肯定了数控切割机用于制作船体零件的技术并决定向全国船厂推广应用。1975年,江南在厂技术组下成立了计算机小组,由工厂提出并与复旦大学联合开发了“船舶结构几何语言编译软件”。该程序1979年完成,采用汇编语言,在719机上实现应用,并在5艘船的生产中获得使用,该软件于1980年获全国科技大会奖。1976年,工厂购买了上海电子计算机厂生产的709数字式电子计算机(又叫TQ—16机)。该机48位字长,内存32KB,计算速度是12万次/秒,单用户,配4台磁鼓,2台磁带机,用纸带输入,电传控制,软件配置是709管理程序和ALGOL—60语言编译程序。该机主要用于船体数学放样、生产数控切割纸带,后又用于船体性能计算和管系放样,其应用率一度为高达95%。1979年,工厂购买了上海大华仪表厂生产的HA系列GJ72型大型绘图机,用于船舶设计和放样绘图,1980年,TQ—16机扩充了第二通道,并添置了保加利亚硬磁盘机,江南自行开发通讯软件,实现了TQ—16机和DJ—131(TQ—15机)的双机通讯能力,使TQ—16机输出的数据可直接传送到绘图机绘图,改变了以纸带输数据的落后方式,提高了计算机的使用效率。
世界上最先进的70800吨自卸船。
世界先进的13700吨化学品成品油轮。
CAD/CAM应用逐步走向深入
八十年代,计算机辅助设计首先被应用在江南的船体性能计算上,并得到迅速推广。鉴于其能显著减轻繁重的手工计算工作量,因此受到设计人员的普遍欢迎。1982年,在27700吨出口散装货船“牡丹”号和“石榴”号的完工装载稳性计算文件中,计算机辅助设计得到全面应用,全套近千页的完工计算文件,由1至2人操作,在倾斜试验后仅一周,即向船级社及船东提交审查。从而在江南造船厂历史上,首次实现了在交船的同时,全部提交完工装载稳性文件。而以往,这项工作需要5至6人,在船离厂3个月后才能完成。计算机辅助设计的应用,使工作效率提高了11倍,节省外汇3万美元,而且手工完成文件的深度与质量,也远远比不上计算机。1984年,江南造船厂从美国购买了一台IBM3031大型计算机(二手机)。该机内存16MB,计算速度120万次/秒,多用户,配有磁带机和磁盘机,外存总容量3600MB,操作系统是MVS和VM,主要用于船舶管系放样。同年,工厂还购买了15台IBM PC/XT微机,主要用于企业管理。从上世纪80年代中期开始,计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)的开发与推广,经过CASIS-I与CASIS—II以及上世纪90年代中期引进的瑞典KCS,已先后应用于船体性能计算、管系放样出管子加工小样、管系原理与系统图、电气原理与系统图、船舶报价与合同设计、线型光顺与结构放样以及零件套料与加工图,并已深入到初步、详细、生产设计各阶段与船、机、电各专业,全船CAD/CAM的出图率在70%以上。就一艘新船而言,CAD/CAM的应用可以使总的设计周期缩短约2个月。由于其储存、修改、再出图功能的改进,使改型船的设计周期变得更短,优越性变得越发明显。
进入上世纪九十年代,江南厂重点进行了计算机辅助造船系统中的管系放样、电缆放样、船体建造、动力装置选型等项目的开发。所开发应用的70个CAD、CAM项目,对船舶和非船产品的设计制造发挥了巨大作用,取得直接经济效益近2000万元。江南厂通过专家评审的计算机辅助造船集成系统二期工程(CASIS—II),是一个规模庞大、技术复杂的船、机、电一体化造船CAD/CAM软件系统,其成果已在多艘实船设计建造中得到应用。
为适应竞争环境多变的国际船市,在国家经贸委的大力支持下,江南厂自1995年开始,以引进、消化、吸收国外先进的TRIBON软件为核心,辅之以微机系统,结合CASIS—II期的成果推广,开发了新一代的造船集成系统。在信息流取代图纸流之后,设计周期缩短了2个月,设计能力提高了近1/3,即从过去的每年设计2.5艘船提高到每年设计3至4艘船。
到1995年,江南厂已拥有CAD工作站49套、微机250台、AS/400小型计算机1套。计算机技术的应用已由初始的船舶报价设计,发展到贯穿于设计与制造的全过程。
第一艘“中国江南型”巴拿马型散货船“祥瑞”号。
设计数字化、建造数字化
“十五”、“十一五”期间,江南在船舶的“信息化基础建设、数字化设计、数字化建造、数字化管理”四个方面获得了长足的进步。在“信息化基础建设”方面,基本建立了适应江南船舶设计、生产、经营和管理需要的网络环境、数据中心、安全防护解决方案;在“数字化设计”方面,彻底实现了船舶设计从二维绘图模式到“船舶三维设计”模式的质的飞跃,具备了开展1.5型全新大型船舶详细设计、生产设计的三维建模设计及辅助二维设计的能力。在数字化设计领域,将三维设计范围向前推进到基本设计阶段,能够直接从电子模型出送审图和结构背景,并将初步设计、详细设计和生产设计通过三维电子模型无缝衔接起来,大大提前了机电生产设计的起始点;在“数字化建造”方面,首次突破了“三维测量分析软件”的实船应用,并通过数据分析和建造工艺研究,制定了建造工艺的优化方案,例如余量、补偿量的设置,建造流程的改变以及相关标准的优化等,初步达到了提高船舶建造精度,提升船舶建造品质的目的。同时,江南在国内船舶的建造过程中,全面开展了“船舶建造过程仿真系统”技术的研究及应用,目前已经建立了船舶建造部分作业单元的仿真模型,寻找出了建造过程中的部分瓶颈环节,并对部分单元的生产能力进行了深入分析及评估,对船舶的建造起到了重要的指导、辅助决策作用。
百年江南 为世人留下了丰富的历史沉淀和永久的历史记忆。
设计信息化与管理信息化比翼齐飞
在继续保持企业在数字化设计和数字化建造领域的传统优势的同时,进入新世纪以来,江南在管理信息化方面不断加大投入力度,突破了“重设计,轻管理”的局面,实现了设计信息化与管理信息化并重。
在生产管理信息化方面,江南最早在上世纪80年代初就提出并花费一定力量上马了“CIMS工程”,但最终该项目的实施没有获得成功,经过分析,江南人将不成功的原因归纳总结为三点:一是CIMS工程理论当时在中国还不成熟、不普及,软件厂商及用户可资借鉴的实施经验很少;二是当时的硬件、软件技术条件有所欠缺;三是当时江南集团的内部准备不充分,尤其是在管理基础方面准备不足。不过,虽然最早的CIMS探索没有取得成功,但江南人却从该项目的实施中吸取了宝贵的经验,确定了今后的生产管理信息化建设必须从实际业务需求出发,不能为了信息化而信息化的方针。
1996年,江南首先以一个实际的生产单位——涂装车间为试点,开发成功了《船厂涂装管理集成系统》(简称SP-MIS),该系统基本实现了涂装配料、人工的科学、精确和有效管理。为进一步提高涂装工艺设计水平,涂装车间与设计部门紧密合作,采用前期设计的成果,共享分段立体图,利用设计部门引进的TRIBON软件计算涂装面积,在2001年全面实现了TRIBON软件与《船厂涂装管理集成系统》的紧密结合,达到了有效控制涂装成本和提高涂装设计、管理水平的目标。该技术实现了江南集团设计CAD/CAM系统同管理PDM系统的首次成功集成。同时,在2002年~2003年度,根据运输部门及企划部门的具体需求,江南还开发成功了运输业务管理系统、实动工时系统,这些分系统的开发成功及实船推广应用,为江南集团信息化建设从技术系统信息化向管理系统信息化的提升起到了良好的示范作用。
上岛以后,江南进一步加大了管理信息系统的开发与应用力度,实现了“企业门户”采用统一模式和界面提供协同办公功能及表达个人业务界面,并实现了企业门户的单点登录功能。与宝信软件合作开发的船舶“生产计划管理系统”,实现了基于现代造船模式(区域及总段造船模式)的船舶生产计划全过程管理(实现了船舶整个生产计划系统的编制、平衡、发布、反馈、分析、仿真等,并实现了船型及场地资源全图形化的交互和展示)。与此同时,江南还建设实施了船舶“物资物流管理系统”,实现了船舶从设计工艺数据集成、采购计划自动获取、采购执行、到货检验、入库、结算、配送出库、材料存货核算等物流的闭环全过程,并同时实现了同公司“财务管理系统”及“全面预算系统”的紧密集成,基本实现了“物流、信息流、资金流”的相对统一。
纵观江南造船厂计算机应用发展的历史,上世纪70年代基本是单项程序应用,1970年至1985年,江南厂共开发和移植了数百个单项程序。80年代后半期,随着CASIS—II工程的应用,逐步发展成程序系统,数据库的应用使系统局部实现了数据共享。1989年,江南提出开发集成系统,比如典型的计算机辅助造船集成系统CASIS—II工程、计算机辅助造船生产管理信息集成系统SPMISS课题的研发。而上世纪90年代到新世纪以来,江南信息化最重要的特点则是逐步从“重设计,轻管理”, 具备传统优势的设计系统很强,管理信息系统却相对较弱的局面,转向设计与管理并重,并卓有成效地开发和应用了一系列先进的管理系统。
面向未来的“信息化方略”
我采访郑冬标是在2010年11月2日,一个星期二的下午,郑冬标是前一天的早晨乘班车来到岛上的,此后的一周时间里,他都将呆在岛上,直到周五下午乘班车回家。连接长兴岛和上海市区的江底隧道是2009年11月份开通的,此前的两年多时间里,江南集团的全体员工全部都住在岛上,周一上午上岛,周五下午返城。隧道通车后,员工可以选择每天乘班车往返,但一来为了便于开展工作,二来也省去了路途往返的劳顿,郑冬标还是选择每周回一次家,他5岁的儿子每周只有两天时间能够和父亲呆在一起,“只好让孩子妈妈多辛苦一点了。”郑冬标淡淡地说。
确定信息化实施的基本方式
江南是2008年实现搬迁的,这一年,在集团领导的大力支持下,郑冬标和他的团队完成了一件影响长远的工作,那就是,确定了江南信息化实施的基本方式。而这一方式的核心要点就是:以我为主,从下至上,以串珍珠的方式进行信息化实施,与此同时,郑冬标和他的团队还提出了自主装配式的信息化建设理念。
中船江南长兴基地已崛起为中国乃至世界最大、最现代化的造船基地,承载着新世纪中国造船业新的光荣与梦想。
在确定这一信息化实施方式之前,江南也曾经做过几种考虑。首先是考虑像韩国大宇那样从外部直接购买一个集成的大型通用ERP系统,比如SAP或Oracle,为此,江南曾经请埃森哲做过一次小型咨询。但在实际了解了韩国船企的情况之后,江南最终决定放弃这一想法。原因是,江南发现韩国船企在信息化建设方面已经相当成熟,他们的信息系统已经相当完整,信息化柱石早就一根根搭建起来了,用大型ERP系统进行统一集成几乎是一件水到渠成的事情。而江南的信息化建设虽然也在强调集成,但客观来讲,江南的信息系统还很不完整,与大宇等韩国企业相比,管理基础仍然相当薄弱,不具备应用大型ERP系统进行信息化整合的条件。与此同时,在与SAP、Oracle接触过之后,郑冬标们也越来越发现,SAP、Oracle是在拿通用的东西对造船信息化的独特应用进行集成,在郑冬标看来,这样做的针对性肯定不强,实施风险相当大。
其次,江南一度曾经打算参照兄弟船企——外高桥造船的经验。由于对韩国杰奥公司的汉拿造船管理软件进行了独特的创新性应用,外高桥造船开发出了属于自己的、拥有自主知识产权的SEM管理信息系统,并且,更为关键的是,由于信息化对企业精细化管理的促进,外高桥目前已成为中船集团系统内效益最好、产值和利润率双双第一的企业。也正因此,目前中船集团正在下属船厂中推广外高桥的信息化建设经验。不过,当时在江南开始进行信息化整体规划时,外高桥的管理信息系统还未获得自主知识产权,也就是说,当时这套系统的知识产权严格说起来还是韩国杰奥的,而韩国人非常担心江南在应用了先进的信息化管理手段之后,像外高桥一样积累起和韩国船企直接竞争的实力,所以,虽然江南和韩国杰奥进行过多次接触,但谈判最终没有成功。
“行业里,外高桥是一个标杆,如果当初江南进行信息化建设整体规划时,外高桥的管理信息系统已经取得了自主知识产权,那么,我们十有八九会选择走外高桥的道路。”郑冬标说。
“e江南”——数字化造船集成系统
这样,在选择国外大型管理软件和参照集团内兄弟船企经验的道路没有走通的情况下,江南将合作的目标选定为国内管理软件服务提供商。在对国内的几家主要软件供应商进行了综合比较之后,江南最终选择了宝信软件。从2008年起,宝信软件开始为江南进行整体信息化规划,最终,确立了建设Cyberyard (“e江南”——数字化造船集成系统)整体解决方案的目标和原则,并开始逐步分布实施。
Cyberyard系统基于“先进管理、先进设计、先进制造”的设计理念,其总体建设目标为:“以船舶三维模型为核心,基于信息标准化,建立安全可控的信息共享平台,实现主体业务的全面整合贯通。以支持技术创新和管理创新为导向,以全新船厂建设为契机,不断建立和完善一个以服务先进设计、先进建造、先进管理为目标的综合数字化造船体系,通过有效和全方位的内外协作,建立高效率、低成本、覆盖造船完整生命周期的自主装配式的造船数字企业系统。”具体来讲,Cyberyard系统地实施希望达到以下几个目标:1、实现船舶设计、管理、制造一体化和信息流、物流、资金流一体化;2、实现业务与财务的整合,业务与财务活动可双向跟踪追溯,提高财务对业务的管控审计水平;3、围绕人力资源战略,调整优化人力资源结构,建立企业和员工共同协调发展的人力资源环境;4、建立支持低成本竞争战略的成本系统,通过全面有效的成本数据采集渠道,建立适合的成本核算体系。
ESB企业服务总线——构建统一集成的基础平台
为了解决江南造船信息化进程中的“信息孤岛”问题,更加有效地集成各个功能系统,需要构建一个灵活高效的统一集成基础平台。为了构建这一平台,江南造船采用了企业服务总线(ESB)技术,这是江南造船SOA整体架构的核心基础设施以及实现SOA架构的重要切入点。在SOA架构中,企业服务总线(ESB)充当服务间智能化集成与管理中介平台的角色,提供了灵活敏捷、易于管理的松耦合信息系统架构。通过ESB的实施,江南造船将统一各个应用系统的集成标准,完成跨应用系统的灵活整合,实现系统间的信息共享、资源互通和数据同步,保证应用体系架构的灵活性和可扩展性,实现新系统的快速开发和部署,降低实施和运作成本,起到简化业务流程、提高业务效率、降低信息化总体拥有成本的作用。
ESB提供了一种开放的、基于标准的消息机制,通过简单的标准适配器和接口,来完成粗粒度应用(服务)和其他组件之间的互操作,从而满足江南造船各个业务系统的集成需求。
ESB的实施,可以带来以下几方面的收益:各系统与ESB通过热插拔方式连接,通过ESB共享数据,能大大减轻系统集成的复杂程度,系统能根据业务的需要进行灵活调整;可以对ESB上交换的信息和处理流程进行集中监控和管理,实现过程的高度可控性,方便进行监控和查找;实现企业内服务的统一管理,既可提高服务的可管理性、可维护性和稳定性,也提高了开发效率,增强了服务的重用性;通过服务整合和重组,可以快速定义业务流程,帮助企业最大化的从SOA获得业务价值。
统一认证平台——实现单点登录
目前,江南造船已经部署了多个应用系统,但是这些系统往往是不同时期、使用不同技术、由不同的开发团队开发完成的。出于安全性的考虑,每个系统都会有一套自己的安全机制,包括用户管理、口令管理和权限管理等。由此带来了如下许多问题:用户信息以冗余的方式存储在多个系统中;如果每个系统都开发各自的身份认证系统将造成资源浪费,消耗开发成本,并延缓开发进度;多个身份认证系统会增加整个系统的管理工作成本;用户需要记忆多个帐户和口令,使用极为不便,同时由于用户口令遗忘而导致的支持费用不断上涨;无法实现统一认证和授权,多个身份认证系统使安全策略必须逐个地在不同的系统内进行设置,因而造成修改策略的进度可能跟不上策略的变化;最后,无法统一分析用户的应用行为。
因此,这就需要建立一个统一的认证系统。使用户可以通过这一系统访问到最新、最完整的信息源。成功登录统一认证系统后,用户应该不仅能够了解企业部署的应用系统的概况,并且能够直接进入这些系统,实现单点登录。
统一认证平台解决了用户的信息集成和统一认证问题,建立了一个全局性的用户数据模型,从而能够向企业用户提供统一的用户信息源、统一的企业系统入口,最终可以使各个系统能够更加有效地协同工作。
ESB企业服务总线和统一认证平台是江南企业信息化的重要基础,ESB总线基于微软的总线架构,所有与之相关的系统,都必须符合这一总线架构。从后台来讲,它是一个总线,从前端来说,它是一个统一登陆平台,在此基础上,江南的生产制造、物资物流、财务、设计、质量、人力资源、设备管理以及OA等系统,都被集成为一个统一的登陆界面。
三大核心管理信息系统
从2008年到现在,江南的信息化主要抓住了三个核心——管理、设计和建造。而管理信息化方面,主要实施了生产计划、造船执行和物资物流三大核心系统。
以前,虽然江南在设计系统方面很强,但在生产管理系统方面却相对较弱。现在,历史性的搬迁给江南带来了全新的组织架构模式和生产管理模式,上岛之后的很长一段时间里,江南每周都要开“建模”会,讨论建立现代造船模式的具体步骤。事实上,上岛以后,江南最重要的变革就是完成了向现代造船模式的转变,不论是组织架构还是人员配备,都在完全按照现代造船模式的要求来设计。而这些,无疑是江南建立全新管理信息系统的基础。
生产计划管理:一个计划制订遵循统一流程的计划共享平台
造船是以订单为导向、生产为核心的大型离散制造行业,其行业特点决定了造船的一切活动都是以生产为核心的,因此,生产计划管理的先进与否直接决定了造船企业的生产管理水平和生产效率,进而决定着公司的整体运营状况。从某种意义上讲,生产计划管理就是船舶企业生存与发展的命脉。一个高质量、高效率的生产计划管理系统,对生产计划的制订、执行、反馈与持续改进都将起到良好的辅助作用,从而使整个生产计划形成闭环管理。
江南的造船生产计划管理系统致力于建立一个计划制订遵循统一流程的计划共享平台。所有的计划都将基于这个共享平台,采用统一的流程进行制订和管理。造船生产计划管理系统中的综合计划、生产管理计划、生产准备计划、设计出图计划等都将统一构建在该计划共享平台上,由于信息共享,各个计划之间将不再是孤立的。此外,该平台还将协助建立各类计划之间的相互关联和相互制约关系。
造船生产计划管理系统的主要功能包括计划编制管理、计划变更和调度控制、计划评审管理、派工与实绩管理。
具体应用方面,江南的生产计划系统全面覆盖了公司的计划体系。在综合类计划中,实现了三五年滚动计划编制,年度生产计划,年度工艺节点计划,月度计划编制、平衡及发布。在单船计划中,实现了单船建造线表、搭载网络、先行中日程、后行中日程、上建专项计划、以及生产技术准备计划的编制、平衡及发布。
MES:实现制造过程的闭环管理
近年来,造船执行系统(MES)在国内造船企业中的受关注程度日益增加,许多船企开始尝试应用MES系统对船舶产品制造过程进行管理。
江南造船实施MES的目的是:通过生产计划下达现场,实现制造过程的透明性,提高生产结果反馈的实时性,改善计划对各制造部作业区生产的控制能力,从而实现制造过程的闭环管理,增加作业现场调度的能力,减少生产调度过程中对个人经验的依赖,同时探索在船舶制造过程中运用虚拟流水作业的方式,简化管理难度、加快作业效率,为造船现场管理提供一种全新的管理思路。
现代造船模式实现了船体和舾装件、舾装单元等的各自分道制造及工艺路线上的各自前进。涂装作业渗透在壳舾作业的各个阶段,实现了壳、舾、涂三大不同性质作业类型在空间上的分道和时间上的有序,从而形成了立体优化排序。因此,为了适应现代造船模式,在生产管理中更好地达到空间上分道、时间上有序的立体优化排序,根据壳、舾、涂三种不同性质的作业类型,江南对造船MES系统进行了划分,分别建立了船体MES、涂装MES、舾装MES。
船体MES系统涵盖船体建造的全过程,包括从计划编制直至零部件、分段、总段等物料的使用消耗信息。同时,船体MES系统按功能又划分为船体作业计划、船体作业实绩、船体生产物料、船体起运支持、船体质量管理、劳动力管理、辅助材料管理、设备管理、辅助成本管理共9大功能模块。
舾装MES系统按功能划分为舾装作业计划、舾装作业实绩、舾装生产物料、舾装起运支持、舾装质量管理、劳动力管理、辅助材料管理、设备管理、辅助成本管理共9大功能模块。
而涂装MES的划分则借鉴壳、舾、涂一体化的先进理念,按功能将系统划分为工艺设计、计划管理、派工管理、施工管理、材料管理、质量管理、成本管理、人事管理、设备管理、安全管理、档案管理共11大功能模块,从而达到更有效、更便捷地管理船舶涂装作业相关工作内容的目的。
总体上讲,江南的造船MES系统主要涉及作业计划、作业实绩、质量控制、现场物流库存、劳动力管理、设备管理、能源管理等。除满足制造现场管理外,造船MES还将为ERP及综合生产计划管理提供执行落实、实绩反馈功能,从而形成全集成的闭环管理循环。江南的生产计划系统、MES系统,以及ESB企业服务总线和统一认证平台,都是由宝信软件开发和实施的。而在与IT供应商的合作中,江南非常注重将自己的造船业务知识与IT供应商的管理技术理论与管理技术优势相结合,从而使上线应用的信息系统能够真正与企业实际的业务需求有更加紧密的联系,最终使IT系统能够真正“以我为主,为我所用”。
物资物流系统:优化过程管理,实现对业务过程的全面监控
对于造船企业而言,材料设备的采购成本在船价中占到60%~70%的比例,合理控制材料设备成本将直接影响船舶的总体制造成本,因此,国内外船舶制造企业对于物资物流管理都极为重视。
江南的物资物流管理系统是由浪潮软件开发和实施的。系统从设计、工艺数据源头开始,从需求数据自动获取采购计划,使物料能够实现按项目、按批次管理;在领料环节中,能够按照托盘定额和使用工位、需求时间自动实现集中配送,从而形成从定额需求到采购计划自动获取、采购合同执行、到货检验、入库、结算、配送出库、材料存货核算等物流环节的闭环全过程。同时,通过与财务系统、MES系统、生产计划系统等进行数据交换,江南的物资物流管理系统能够基本实现部门间的业务协同,不但方便了成本核算和控制,能够明显提高工作效率,而且还优化了过程管理,实现了对业务过程的全面监控。
江南的物资物流管理系统包含采购管理、库存管理、存货核算、配送管理和项目工程管理五个主要模块。
该系统经过一年多的实施,目前,单船的材料类及设备类物资五大功能模块均已实现实船应用,钢板入库单暂估处理已启用,配送管理模块已正式运行,实现了托盘的计划管理、到货管理和配送管理。同时,该系统还完成了与财务系统、MES系统、中船物资合同管理系统的集成。
财务的集中管理和实时监控
至于说对于一些“遗留的管理信息系统”,比如说财务系统,江南采取的态度则是继承式发展。因为很显然,即使有整体搬迁的历史机遇,江南信息化也不可能什么都推倒了重来,那样做是不现实的,江南人本身也不愿意那么做。
江南的财务管理信息系统由帐务核算、固定资产核算、辅助核算、报表、财务分析、全面预算管理、决策支持七大功能组成,系统基于Oracle 10G数据库,采用B/S架构方式。
江南财务管理系统建设的目的和目标是建立一个简洁、高效、实用、可靠、安全的财务信息系统,实现集团财务管理的自动化,对来自财务、资金、经营管理等各方面的信息资源进行深度开发和广泛利用,并将情况、流程、结果存储于特定数据库中,以备集团领导和各级管理人员查询和分析,从而实现财务的集中管理和实时监控,并建立起财务分析、风险预警和决策支持体系,为集团领导提供决策依据。
除了生产计划、MES和物资物流三大核心系统以及财务系统之外,江南的管理信息系统还包括质量管理、设备资产管理和人力资源管理等分系统。
目前,江南的生产计划系统已经实施完成,MES系统需要实施到2011年四、五月份,物资物流系统一期已经完成,正在进行二期工程实施。设备资产管理、人力资源管理以及质量管理系统2009年已经完成。现在,物资物流系统和财务系统已经完全集成,生产计划系统与造船执行系统也已经实现了完全集成。
设计制造系统:江南信息化的“传统优势领域”
数字化设计一直是老江南信息化的“传统优势领域”,底子非常强。
事实上,完善“为船舶建造而设计”的协作理念,加强设计作为信息源头的驱动作用,充分利用设计工具自身提供的功能,加大二次开发力度,有效完成自动、完整提供数控指令、工艺指导、物料清单、设备需求等关键建造和管理信息的任务,是实现高效造船的重要基础。
江南的船舶产品设计整体采用覆盖报价/合同设计、基本设计、详细设计、生产设计等全过程的船舶专用成熟三维软件系统为主要图形设计平台,局部辅助船体性能计算、二维图形设计方式,将“船舶专用成熟三维软件系统”的应用不断向深度和广度扩展与延伸,并将三维电子模型的建模提前到基本设计阶段,三维电子模型作为基本设计出图的核心,所建的三维电子模型直接作为机电生产设计的结构背景,从而大大提前了机电生产设计的时间节点。
数字造船的先行环节就是数字化设计,除了广泛应用CAD/CAM技术以外,为应对数字化技术对传统船舶设计理念的冲击,造船企业还必须改变传统的设计模式,主要表现在船舶设计依据从传统的出图为主线发展到以电子模型为主线这一革命性变革。
目前,三维电子模型已经成为现代船舶设计的一条新主线,逐步打破传统的设计理念和设计阶段分工,同时,由于在送审前就已经开始建模,使以往经常成为瓶颈的生产设计/机电综合放样作业比以往大大提前,从而大幅度缩短了整个船舶设计周期和生产准备周期。
江南造船在船舶CAD建设、应用及开发领域的主要三维软件平台为TRIBON 软件系统,经过近十年的应用和推广,江南已经成功达到了TRIBON软件开发应用的预期目标,彻底实现了船舶设计从二维绘图模式到“船舶三维设计”模式质的飞跃,实现了船舶全过程开发、设计(前期开发、初步设计、详细设计及生产设计)。TRIBON系统的全过程应用为全面引入韩国先进造船设计模式,实现壳、舾、涂一体化及精度造船提供了技术保障,大大提高了设计和制造的效率和质量,缩短了设计周期。同时,江南还实现了设计系统同生产管理系统及生产流水线的部分集成,通过开发研究,将TRIBON的涂装面积功能模块同公司的“涂装MES系统”进行了全面集成,实现了涂装设计、生产、管理的一体化。
在船舶三维设计的实施过程中,江南取得了大量的创新开发及应用成果,例如:全面深化应用了TRIBON软件系统的BD(Basic Design)将三维设计范围向前推进到基本设计阶段,并直接从三维电子模型出送审图和结构背景,并将初步设计、详细设计和生产设计通过三维电子模型无缝衔接起来,大大提前了机电生产设计的起始点。
PDM:提高不同专业部门间的协同设计效率
除CAE/CAD/CAM系统外,PDM系统也是江南重要的设计制造平台。江南的PDM以协同设计系统为平台,在设计部范围内管理各类型船舶研制项目的设计计划、设计派工、送退审、设备资料管理、工时登记、晒发图等典型业务功能,同时以实船模型验证AVEVA Marine和协同设计系统的集成能力,以满足设计部对船舶项目的协同设计需求,进而实现以图纸目录、设计计划、设计工作包为驱动的工作模式,同时实时监控计划的完成情况并及时预警,从而保障了项目的计划达成率。
借助江南PDM系统提供的高效协作机制,江南提高了不同专业部门之间的协同设计效率,减少了设计差错率,从而更好地实现了缩短产品交付周期、降低产品设计成本的目标。
除此之外,由于整体来讲,江南的信息化建设强调集成,因此在江南的信息化整体架构中设计了3条集成总线,分别包括设计集成总线、计划集成总线和物料集成总线。
郑冬标告诉记者,经过两年多的建设,江南的信息化效果已经开始显现,一路走来,他们对目前这条信息化道路的信心越来越强,郑冬标相信,这条道路将把江南带入一个乐观而明朗的信息化前景,对于这一点,他似乎信心十足。
江南“为什么”?
这次上岛,记者一个非常大的感受是,与5年前相比,江南的信息化建设真的是大大进步了。而采访中,郑冬标则把这两年来江南信息化取得重大成绩的原因归结为六点:一是选择了正确的方向,确定了“以我为主、自下而上”串珍珠式的实施方法,以及与国内IT供应商进行合作的模式;二是江南自身的业务条件具备了,搬迁对于江南是一次难得的机遇,由此引发的崭新现代造船模式的建立,人员意识的提高,都为江南信息化注入了新的活力,如果没有这次历史性的大搬迁,江南信息化的进步不会这么快;三是当初长兴基地建设的投资规划中,本身就包含有7000万元的信息化经费,而这两年多来,江南在信息化方面的投入还远不止这些。没有这笔可观的大投入,江南信息化将失去发展的条件;四是公司的最高领导层,包括整个管理团队对于信息化的重要性都有了进一步的深刻认识,开始把信息化上升到一种战略高度,甚至把它的重要性等同于生产,而对于制造企业来讲,生产无疑是第一重要的;五是江南的业务部门确确实实认识到了信息化的重要性,愿意投入力量去做业务梳理,愿意讨论究竟怎么做信息化对业务部门的支持才更大。以前那种不得不和业务部门进行斗争,“我要你做,你不要做”的局面彻底不复存在了;最后,经过这两年多时间的磨合,江南信息化部门已经掌握了如何与外部大型软件供应商共同控制大型信息化项目的模式,掌握了建立项目管理流程、开发流程、维护流程的方法。团队的工作模式、工作标准都已经建立起来了,并且还建立了专门的项目经理制度。
江南的软件工程建设分为几个阶段,一开始是江南信息化部门的人员和外部软件工程师一起进行需求分析,由业务部门提出需求,信息化部门全程参与。作完需求分析以后,进入到系统设计阶段,这时,江南信息化部门会立即派出软件开发工程师跟进,承担起系统设计的一部分工作。江南与外部IT供应商所签的合同里,绝大多数都是要求软件系统源代码的,这是江南与外部供应商合作的一个强制性要求。这样做的好处是,江南信息化部门的开发与维护人员能够从始至终介入到业务需求、业务调研、业务设计以及系统开发的全过程之中,随着时间的推移,软件供应商的开发人员渐次退出,而江南的开发与维护人员则可以很快接手过来。
总而言之,郑冬标和他的团队一直是从软件工程的角度来看待和处理信息化建设问题的。
在郑冬标的团队里,年轻人非常多,郑冬标告诉记者,上岛以后,他感受十分深的一点是这些年轻人的工作量成倍增加了,真正有事情可干了,而这对于他们来讲无疑是绝好的锻炼机会。俗话说,事业留人,年轻人最需要的是发展空间。郑冬标告诉记者,现在江南管理信息部挑大梁的骨干,很多都是进厂只有三、四年的年轻人,比如江南的ESB企业服务总线就是由一个不到30岁的小伙子在牵头做总负责,他手中掌握的,那可是江南整个企业的数据高速公路。
“十二五”目标
今年是“十二五”的开局之年,江南造船“十二五”的船舶数字化建设将在“十一五”的基础上进一步展开,“十二五”船舶数字化建设的主要目标是:运用有效的技术(SOA)构建稳定的集成管理平台,应对船舶业务流程提升及变革的需求,实现信息的易访问性和高集成性,提高业务管理的敏捷性。
这其中既包括引进、建设、实施“船舶协同设计管理系统”,将CAE/CAD和CAM的数据进行完整性、可控性整合,为规范性设计、快速重用性设计提供基础,并实现同“计划系统、物流系统、MES系统”的紧密集成,也包括进一步优化完善“船舶生产计划管理系统”,在实现4个计划平台(单船项目计划管理平台 、造船综合计划管理平台、项目管理实时协同平台 、计划执行控制平台)的基础上,进一步实现同设计管理、MES系统、物资物流系统3个系统的集成。并最终实现财务系统、设计管理系统、计划管理系统、MES系统、物资物流系统、质量管理系统、设备资产管理系统、中船物资合同管理系统八大系统的全面集成。
驶向“十二五”的江南信息化,正如她所建造的一艘艘大船,已经从今天的停泊地再一次扬帆起航,未来,是一片没有终点的蓝色大洋……
Cyberyard:实现向现代造船模式的转变
江南造船集团作为全国500强特大型企业,是国家重点扶持的首批40家国家级企业技术中心和首批6家全国技术创新试点企业之一,高技术船舶产品的市场份额更是雄踞国内造船行业的龙头地位。
为给2010年上海世博会腾出空间,也为谋求自身发展战略,被视为中国民族工业摇篮的江南造船集团从2007年开始向长兴岛造船基地整体搬迁。并以此为契机,努力实现造船生产模式的转换,打造以信息技术为主导的现代造船模式。江南造船集团的产品特点,决定了公司在信息化建设中必须立足国内,自主发展。经过长期、全面的分析与评估,江南造船集团最终选择了上海宝信软件股份有限公司作为信息化建设全面合作伙伴,共同打造既适应于中国国情,又符合现代造船模式的数字化造船整体解决方案。
江南造船集团与宝信软件的合作始于2007年。在江南造船集团领导的大力支持,以及信息化和相关业务部门的大力配合下,宝信软件造船信息化团队跑遍了江南造船的所有职能部门、深入到工厂一线,对现代造船模式下的信息化建造进行了深入的调研和探讨。经过一年的努力,宝信软件造船信息化团队撰写了《造船数字化解决方案——江南篇》。解决方案提出以精益造船生产计划管理为核心来循序渐进地进行信息化建设,包括ERP(企业资源计划)和MES(制造执行系统),最终建立起一个完整的闭环管理系统。这种闭环涵盖完整的企业系统:数字化设计、数字化建造和数字化管理,实现全生命周期的闭环持续优化改进;通过构建数字化工厂模型和企业服务总线(ESB),实现基于项目群组管理的精益造船生产计划模型,将工作包派工单(WP/WO)与ERP、MES有机地集成起来,支持造船ETO的生产模式:单件或小批量生产模式,满足船舶产品复杂、边设计边建造、制造周期长的特点。该解决方案的专业性、可用性与前瞻性赢得了江南造船上上下下的一致认同,为江南与宝信软件的合作打下了坚实的基础。
2009年的《江南造船集团信息化规划》以及2010年的《江南造船集团信息化十二五规划》更是江南造船集团与宝信软件集体智慧的结晶,为江南未来信息化建设向更高层次的深化发展,打下了良好的基础。在此基础上,江南造船集团提出全力打造Cyberyard数字化造船整体解决方案。
Cyberyard全称e江南—数字化造船集成系统,是江南造船集团基于自身信息化发展现状和长期战略规划制定的,Cyberyard系统基于“先进管理、先进设计、先进制造”的设计理念,按照“整体规划、分步实施”的发展思路,为江南造船集团的信息化建设设定了方向。
Cyberyard建设的总体目标为:“以船舶三维模型为核心,基于信息标准化,建立安全可控的信息共享平台,实现主体业务的全面整合贯通。以支持技术创新和管理创新为导向,以全新船厂建设为契机,不断建立和完善一个以服务先进设计、先进建造、先进管理为目标的综合数字化造船体系,通过有效和全方位的内外协作,建立高效率、低成本、覆盖造船完整生命周期的现代化造船模式的自主装配式造船数字企业系统。”
在Cyberyard的总体指导思想下,江南造船集团、宝信软件以及国内其他优秀的软件厂商鼎力合作,借鉴国内外先进造船理念,通过造船数字企业系统(Cyberyard)的实施,使江南造船新的信息化建设尝试取得了阶段性成果,其显著成效包括:
(1) 构建了以统一认证(ePass)、企业服务总线(ESB)、数字化建模为核心的基础服务管理平台。
统一认证平台解决用户信息集成和统一认证问题,建立一个全局性用户数据模型,向企业用户提供统一的用户信息源、统一的企业系统入口,实现单点登陆;企业服务总线技术是江南SOA整体架构的核心基础设施,解决信息化进程中的“信息孤岛”问题,更加有效地集成各个功能系统;数字化建模平台主要负责建立企业各种制造资源的数字化模型,实现业务建模基础信息管理。
(2) 构建了统一企业生产管理门户。
企业门户提高了生产链的运行效率,用户可以跟踪各种要素及执行具体任务所需的时间,提高生产管理的计划制定、物流优化、库存周转、现场执行等多项管理能力。采用企业门户可以识别、整合并分析异构资源的分散业务数据,从而使管理层迅速获得准确的最新关键业务数据,对生产变化做出相应的调度响应。
(3) 构建了以Tribon(AM)、PDM、设计数据统一发布平台为核心的数字化设计管理平台。覆盖合同设计、基本设计、详细设计、生产设计等船舶设计全过程管理,同时对设计成果(包括图纸和结构化电子数据)进行很好的管理,为数字化制造和数字化管理打下了坚实的基础。
(4) 构建了以生产计划管理系统、MES系统、物资物流系统为核心的数字化管理平台。包括质量管理系统、人力资源管理系统、财务管理系统、设备资产管理系统等。
通过Cyberyard的建设,江南造船实现了船舶设计、管理、制造一体化和信息流、物流、资金流一体化;实现了业务与财务的整合,业务与财务活动可双向跟踪追溯,提高了财务对业务的管控审计水平;围绕人力资源战略,调整优化了人力资源结构,建立了企业和员工共同协调发展的人力资源环境。大力推进设计、生产、管理信息平台建设,逐步建立起面向整个造船过程的信息集成系统。
通过Cyberyard的建设,江南造船集团如虎添翼,正逐步实现从传统造船模式向以“数字造船”为特征的现代造船模式的转变,在我国大力振兴船舶工业,船舶工业处在由大到强转变的关键时期,江南造船通过信息化建设全面提高了企业的竞争能力和竞争水平,被视为中国民族工业摇篮的江南造船集团,正焕发出更为蓬勃的生机,迎来新一轮跨越式发展的新机遇。
船企的努力方向:在虚拟环境下模拟造船全过程
上海市企业信息化促进中心主任 顾伟华
随着近年来船舶、海洋装备行业的发展,国际造船中心向中国转移的趋势日益显现。通过对目前世界造船格局研究分析,大家发现,中国造船企业在设计方面追赶韩国和日本的步伐很快,但中国造船企业的建造管理能力进步却比较慢。所以,我们除了要加强主机控制、定位导航、全球通信,自动识别(AIS)、运行操纵、机舱自动化等方面的自主研发,突破发达国家在船舶电子关键设备和系统方面的技术垄断,推进国产船舶电子装备和信息服务产品的配套应用外,还要建设基于产品数据管理(PDM)的船舶协同设计制造系统,实现并推广应用数字化船舶设计制造平台和造船虚拟企业系统(CALS)。
从2003年开始,三星重工、现代造船和大宇造船先后实施流程革新,借助条形码、无线射频技术(RFID)、无线定位(GPS)、三维仿真、模拟排程等信息技术的广泛应用,实现语言、视频、数据、工作任务信息的实时交换,构筑造船模拟技术虚拟社区,实现生产资源的优化配置,打造基于无线互联的数字化制造系统,提高生产运营效率。三星重工2006年建成数字化造船系统,可在虚拟环境下模拟从开工到下水的整个造船过程。不但可以通过对真实加工过程的模拟,获取准确的加工时间、验证判断工艺的可行性,还可以进行物流建模和生产效率分析,建立物流模型、优化建造全过程工作量。正是由于这个数字化造船系统的支持,三星重工可以在船舶建造之前就能够对实际造船过程进行虚拟验证,对人力负荷、建造方法、建造工艺、物流及自动化应用等建造过程进行事前优化,流程自动化率达65%以上,从而大幅度减少设计返工率、提高了生产效率,并最终使企业占据了行业内的全球领先地位。
上世纪末,沪东中华造船,江南造船,广船国际等国内船企先后通过实施管理信息系统,在并行设计方面取得了长足进步。由于造船作业细节大多依靠现场决定和协调,容易造成作业在时间、空间和制造资源上的冲突。在船台(船坞)数量没有增加的情况下,船厂要想扩大造船总量,就必须提高船台(船坞)利用效率。虚拟仿真技术在计算资源负荷、优化工艺方法、规划生产排程等方面,对于解决船台场地资源有限、船台生产计划和布局优化问题,最大限度地挖掘生产能力、提高造船效率方面的积极作用也逐渐引起国内船厂的重视。特别是对于首制高附加值船舶和海洋工程装备的设计和建造,在实际建造之前利用虚拟仿真技术对设计、建造工艺和建造流程进行预先仿真,可对现有建造资源进行能力评估,验证作业计划的合理性,及时发现并纠正设计中存在的问题,实现能力与负载平衡,以达到更高的生产效率。
作为中国近代工业第一厂,江南造船为适应日益加快的造船步伐,进一步提高造船管理水平,以壳、舾、涂作业一体化及连续、总装造船为目标,努力改变目前主要依靠经验为主来制定作业计划的状态,实现从传统造船模式向现代造船模式的转变,主动与世界顶级造船企业对标,重视与高校、科研院所的合作研究。目前,正在与上海交通大学合作开展船舶建造过程仿真系统项目研究与应用。该项目在实施前期开展了大量的国内、外调研和技术预研工作,梳理并总结了韩国、日本等国家先进船企在数字化造船领域的领先实践,并结合江南造船的现状与发展规划,确定了项目的实施内容和目标。船舶建造过程仿真系统项目从实施范围而言,首次建立了贯穿切割、加工、小组、中组、大组、预舾装、涂装、总组和搭载全过程的船舶建造过程仿真模型;从项目实施技术方法而言,创新性地将船舶建造中的产品数据、工艺数据、资源数据和计划数据融入一个模型;从项目实施的功能而言,系统地梳理了当前船舶建造的流程和基础数据。江南造船所建立的仿真模型不但是一套可视化物流仿真模型,而且还将为生产能力评估、深入平衡生产计划、资源配置优化、现代造船模式的革新等提供依据。该项目所开发的系统同时也将与设计数据管理系统、生产计划管理系统、MES系统集成,确保信息准确、统一和共享,实现设计、生产和管理一体化。我们有理由相信,江南造船通过虚拟仿真技术与信息化技术的融合应用,必将有效促进船舶数字化建造和数字化管理的发展,进一步推进数字化造船的现代生产管理模式进程。
(本文不涉密)
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