数字化造船技术的现状与前景

薛士枚

摘要：作为国家战略性装备制造业的代表，我国船舶工业已形成了较强国际竞争力的基础优势;数字化造船技术将是大幅提升技术水平和竞争优势、促进我国船舶工业高质量发展，实现从造船大国向造船强国转变的战略突破口。因此，对于国内船舶工业界而言，熟悉造船技术的内涵、特征、体系构成以及国内外数字化造船发展趋势，将对自身在这方面的进一步提升起到至关重要的作用。

关键词：数字化;造船;技术;现状;分析

1导言

数字化造船技术结合了当代造船模式的概念，并且以数字化、信息化工业技术为支撑。造船业是一个以订单为驱动，以制造为根本的装备制造行业。现代制造业的制造管控技术会大幅度影响该公司的生产制造的质量和速度，进而影响其经营情况，而通过将造船转向数字化，则可以通过不断改善制造计划，在实施过程中进行不断的改进和反馈，从而形成一个管理闭环。

2数字化造船的概念

数字化造船就是以造船过程的知识融合为基础，以数字化建模仿真与优化为特征，将信息技术、先进的数字化制造技术、先进造船技术和现代造船模式，综合应用于船舶产品的设计、制造、测试与试验、管理和维护全生命周期的各阶段和各方面.通过数字化、集成化、网络化船舶产品的开发、设计、测试与试验、制造和管理平台，使船舶产品实现以数字建模和数字样机为核心的数字化设计、以生产制造与生产过程数字控制为核心的数字化制造、以虚拟样机和数字仿真为核心的数字化测试与试验、以现代造船模式和业务流程建模为核心的数字化管理，从而实现数字化造船.具体来说，数字化造船主要包括三个主要部分：一是数字化设计船舶—CAD/CAM/CAE等主体技术的广泛应用;二是数字化管理造船—CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺设计）、PDM（Product Data Management System，产品数据管理系统）、CIMS（Computer Integrated Manufacturing System，计算机集成制造系统）等船舶建造信息支持系统的全面建立;三是数字化建造船舶—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。

3理想的“数字化造船”特征

一是建造全过程仿真化。船舶建造全过程仿真化将提供在“计算机中制造”的能力，使用船舶产品模型、造船过程模型和制造设备模型，生产出数字化的船舶。在船舶设计阶段，实时地、并行地模拟出船舶未来建造的全过程及其对船舶产品设计的影响，预测船舶性能、造船成本、可制造性，从而更快捷地组织造船生产，使船厂和车间的资源得到更合理的配置，以达到船舶产品的研制周期和成本最小化、船舶性能最优化和建造效率最高化。二是过程控制并行化。建立基于船舶产品数据管理的并行开发环境和科研生产协同环境，设计与建造、设备研制与总体研制、系统设计与总体设计之间的并行与协同，实现与船东、船级社、船厂、配套设备供货方、船模水池和CAE软件库等外部机构的协同。三是决策体系智能化。针对发展战略、投资规划、重大产品决策等，形成智能决策支持系统，增强决策的科学性、准确性和及时性。管理体系信息化——适应信息化环境和信息化生产的要求，建立信息化的管理、控制体系。四是信息体系网络化。利用计算机网络，集成和流通科研、设计、生产及其过程控制信息和经营、管理、服务等信息。五是工艺装备自动化。通过自动化工装，直接利用数字化工艺数据。

4数字化造船现状及问题探析

4.1现状

4.1.1已形成较为完整的业务管理体系

目前国内大型造船企业所使用的造船企业管理系统———CIMS系统已基本涵盖了设计、生产、物资物流、品质等各个环节，对于整体管理业务的支持与关联起到不可或缺的作用。CIMS系统使其基本业务形成一体化、数字化的完整业务管理体系，国内大型造船企业已初步建立起数字化造船体系。

4.1.2实现资源和造船业务的数字化信息管理

第一，基础信息的数字化管理。这是数字化造船目标实现的前提。基础信息的数字化管理一方面表现为已在CIMS系统中形成人员、组织、工种等信息的定义和管理，另一方面则表现为与造船业务相关的基础信息的集中定义和维护，并为造船业务各环节的管理提供标准和规范。第二，造船业务信息的数字化管理。这是数字化造船的核心所在。国内大型造船企业已形成基于CIMS系统平台的涵盖基础、设计、物资、生产、品质等5个相对独立但又有机关联的功能模块的造船业务信息数字化管理框架。通过这一核心框架和功能完善的子模块，实现造船业务和资源信息的数字化收集和管理。第三，其他造船业务的数字化管理。这是数字化造船目标实现的支撑。围绕CIMS系统有许多相对独立的管理系统，主要包括在线办公、考勤管理、人事管理、安全管理、文檔管理等，这些系统一方面作为决策的直接依据，另一方面还是CIMS系统的重要支撑，是CIMS系统运行的基础，同时也是信息支持和数据分析采集的重要依据。

4.1.3软件系统集成研究逐步推进

目前国内大型造船企业都在引进大型集成软件的基础上，将其吸收并形成适应本地化业务的集成系统软件，但该系统外的其他造船管理系统的存在使得以CIMS系统为平台的集成软件研究成为必然，从系统集成性、完整性等方面着手，积极实施软件集成以期消灭信息孤岛，实现资源有效利用，使信息技术的整体效益充分发挥，是当下国内大型造船企业正在积极推进的工作重点。

4.2数字化进程存在的问题与改进措施

虽然国内大型造船企业已经形成了造船业务信息数字化管理框架，具备了一定数字化造船的基础，但在推进过程中仍存在许多不利因素，通过长期的信息化推进工作及业务调研，笔者梳理总结出一些存在的问题。第一，先进数字化造船管理理念推行困难。传统管理理念和常规管理方式已在管理人员心中扎根，因此，对于数字化先进造船管理理念无法轻易接受，导致相关的信息化技术、管理思路、推进理念推行困难，使数字化造船进程、信息化推进工作进展缓慢。第二，编码和基础数据的标准化、规范化管理工作基础薄弱。数字化造船对于整体编码体系有较高要求，然而行业的编码体系的构建却无法由某一个船厂单独去执行和开展。在现实状况下，行业级的编码管理环境十分恶劣，因此，推动数字化造船工作不仅仅是各项信息化业务的深入应用，还应加强基础编码体系的建设。第三，数字化造船应用软件平台较为局限。目前，对于成熟的系统架构，推进数字化造船当然有章可循，依葫芦画瓢就能实现系统的推进工作，但另一方面，也是由于系统的成熟架构框住了数字化造船的模型，无法摆脱现有功能架构去发现和创造一些适合本地化应用的功能和模块。信息化正如医生开处方，不可能千人一方，所以对于数字化进程而言，不仅应加强现有软件应用平台的建设，还应不断探索现有平台及软件不足、发掘本地化的应用需求，积极拓展和完善软件平台。

5结论

世界造船已经进入更高层次的数字化阶段，全球造船业正在研究全球化的资源优化集成，以全面数字化、全面模块化和网络平台等为技术支撑，建立动态的造船联盟——虚拟企业。中国造船业要想在这个未来的动态联盟中占有一席之地，信息技术的赶超是重中之重.日韩造船企业的崛起为我们做了很好的示范，而欧洲和北美许多船厂的倒闭又给我们以警示，能否适时地转换造船模式，采用先进的现代造船模式进行船舶制造可以说是现代造船企业成败的关键.在这种环境下，数字化造船既对我们提出了新一轮挑战，也为我们提供了一个发展壮大的机遇。

参考文献

[1]赵羿羽，金伟晨，陈叶.船舶行业智能制造发展动态分析[J].船舶物资与市场，2018（05）：19-21.

[2]丁运来，宫贵忠.船舶数字化制造的若干关键技术[J].内燃机与配件，2017（24）：121-122.

[3]孙程程.数字化造船精度控制技术现状分析[J].船舶标准化工程师，2017，50（02）：29-31.

[4]吴佼，李敏.数字化造船的舾装生产设计标准化研究[J].山东工业技术，2015（23）：219.

[5]王登怡.数字化造船一体化数据平台关键技术研究[J].电子技术与软件工程，2015（17）：208.

[6]邸立强，杨剑征，赵川.国外数字化造船技术发展趋势研究[J].舰船科学技术，2015，37（07）：1-4.