船舶总装厂信息工程方法论

2022-07-19郁泉兴丁炜杰

造船技术 2022年2期

郁泉兴，陈浩，丁炜杰

(中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200063)

0 引言

2019年，中船第九设计研究院工程有限公司(简称“中船九院”)制定高质量发展的“3+2”战略，聚焦中船九院的数字化转型，为船厂提供的所有服务由传统模式转型为数字化服务模式，按信息化规律解决信息工程(IE)问题。

20世纪80年代，詹姆斯·马丁提出基于“数据为中心”和“数据稳定性”原理的IE，由此IE成为一门学科。2002年，高复先[1]提出信息资源规划(Information Resources Plan，IRP)是信息化建设的核心理念，通过建立全企业的信息资源管理基础标准、系统功能模型和系统数据模型，实施网络工程、数据库工程和应用软件工程，将IE方法论引入我国。

IE是数字化船舶总装厂规划设计咨询项目的核心主导内容。由于历史原因，我国船舶总装厂的IE长期在固定资产投资框架下按工业项目设计程序方法运行。在船舶工业进入高质量发展、国家进入新基建的时代背景下，基于固定资产投资模式的设计方法已无法为船厂提供真正需要的服务。百计得本者生，百事得道者成。市场驱动中船九院的数字化转型，以符合信息化规律的方式为客户提供服务。

1 IE方法论研究

1.1 研究目标

将IE方法论与我国船舶总装厂特点相结合，形成具有中国文化灵魂和中船九院特色的IE方法论，提升中船九院的IE能力，推动中船九院的数字化转型。

1.2 研究原则

(1)博采众长，融会贯通，在前人成果基础上进行完善、创新，认真研读课题组策划的20余本参考书，形成综合性知识结构。

(2)将方法论引进中船九院，进行消化、吸收、创新，形成中船九院的无形资产。

(3)充分结合中船九院从事工程咨询规划设计建设的特点，探索适合我国船厂的企业IE咨询规划设计实施的工程化方法总体框架。

(4)以中国哲学文化观察和诠释方法论总体框架，使中西文化交融，为IE方法论提供具有中国智慧和中国特色的方法论总体框架。

1.3 研究内容

(1)理论研究

方法论研究属于高度综合性的软科学研究，课题组通过收集和研读IE方法论领域的经典文献资料，掌握IE的规律与特点。

高复先[1]的IE方法论研究成果对我国企业的信息化建设发挥显著的推动效果，但在编著宗旨、撰写主题和技术发展等方面，可能存在如下欠缺：①研究内容未与企业发展战略、业务战略和信息化战略关联、协同；②研究方法缺乏企业价值链分析；③研究框架仅区分IE与软件工程，没有站至系统工程的高度。

课题组对IE理论进行完善和发展，提出IE方法论总体框架。

(2)应用研究

结合我国船舶总装厂的建设发展特点、咨询规划设计行业行情及中船九院院情，综合提炼形成具有中国文化灵魂和中船九院特色的船厂IE方法论(工作内容与工作方法)。

船厂信息化工程的咨询规划设计受到工程设计定式思维的束缚，没有反映信息化工程项目的规律和特点。产生这种状况的主要原因，除缺乏理论指导外，还包括缺乏将方法论理论与船厂的设计、制造和管理的业务特点相结合。

课题组结合我国船舶总装厂的特点，提出船舶总装厂IE专篇专章编写纲要。

2 IE方法论研究成果

2.1 IE理论的中国哲学剖析

IE是建立基于当代数据库系统的计算机化企业的方法论。课题组在基本原理、生命周期管理和船舶总装厂业务价值链分析方面，对IE理论进行剖析。

2.1.1 基本原理

课题组对3条IE基本原理[1]进行深入剖析和研究，结论为这些原理是用西方语境描述的IE方法论结构框架模型，如图1所示。三圆柱体模型以分析的、局部的和试验的西方逻辑思维为特征，强调的是分析。

图1 西方语境下的3条IE基本原理

课题组的虚实一体模型则更准确地坚持信息的物质性哲学本质：信息是客观事物的属性、运动状态、相互联系的具有确定性的表征或标志。信息不仅标志物质的存在，而且反映物质的属性、状态和联系，即物质的内容，这就是信息的物质性。虚实一体既一分为二，又合二为一，不仅是中国哲学文化的特点，而且符合马克思主义辩证唯物主义的观点和思想。

课题组釆用的模型如图2所示。IE是把握由企业实体(阴)与信息系统(Information System，IS)虚体(阳)对立统一规律的学科。该模型可更确切地体现以人为中心的理念，強调东方哲学思维的综合，是以中国阴阳一体的哲学思想为特色的全局的、整体的和综合的系统思维方法。

图2 东方语境下的3条IE基本原理

2.1.2 生命周期管理

践行全生命周期管理，使IE活起来，是IE方法论的重要内容。IE全生命周期主要包括：

(1)IE的内在规律是由低级向高级、由简单向复杂、由必然向自由发展的过程，在实体与虚体对立矛盾中进行。信息链与中国哲学信息物理系统(Cyber-Physical Systems，CPS)如图3所示，该系统贯穿实体/阴(物理空间)与虚体/阳(信息空间)之间互为映射的关系，并反映IE由数据→信息→知识→智能→智慧逐步提高的层级由信息全生命周期的规律所决定。

图3 信息链与中国哲学CPS

(2)IE战略级、战役级、战术级和实施级等4个层级自上而下规划、自下而上设计，属于IE生命周期概念范畴，如表1所示。

表1 IE项目生命周期

2.1.3 船舶总装厂业务价值链分析

价值链描述企业价值的创造过程，在船厂IE中引入价值链分析可为审视企业业务能力提供分析框架。业务领域是船厂为客户提供的产品与服务。价值链分析通过价值链、业务领域、业务流程、业务数据和业务组件等5个关键元素进行[2]。

进入21世纪以来，我国规划建设的船厂已由全能型船厂转型为社会化协作的船舶总装厂。课题组根据现代船舶总装厂的特点，将市场营销、设计、物资管理、制造和售后服务等5个船舶价值链环节作为主要活动，建立企业统一的横坐标，每个价值链环节包含若干个业务流程，并以业务领域作为纵坐标，研究形成船舶总装厂能力统一视图，如图4所示，其中：MBD(Model Based Definition)为基于模型定义；MBE(Model Based Enterprise)为基于模型企业；PDM(Product Data Management)为产品数据管理；PLM(Product Lifecycle Management)为产品生命周期管理；MES(Manufacturing Execution System)为制造执行系统；MOM(Manufacturing Operation Management)为制造运营管理；PCS(Process Control System)为过程控制系统。

图4 船舶总装厂价值链——业务逻辑示例

2.2 IE总体框架

IE总体框架可概括为“2根主线、4个层次”，如图5所示，其中：IT为信息技术；E-R图(Entity-Relationship Diagram)为实体-联系图；U/C矩阵(Use/Create矩阵)为过程/数据矩阵。该总体框架以更大的系统边界观察企业IE，为中船九院由固定资产投资的旧基建模式向信息化和工业化深度融合的新基建模式数字化转型提供抓手。

图5 IE总体框架

2.2.1 2根主线

2根主线是指业务实体线与信息虚体线。在客户经济时代，应以客户为中心，为客户提供更多的附加值作为企业战略管理的灵魂，引领企业的业务流程再设计，才能实现不断螺旋上升的可持续发展。管理学大师迈克尔·哈默[3]在其名著《企业行动纲领》中指出，企业不能将IT作为装饰布，方可实现商业经营技巧与高科技完美结合所体现的那种和谐优雅。海尔创始人张瑞敏以其智慧和实践创造世界的海尔，其观点“出了问题的服务不叫服务，叫补偿，真正满意的服务是帮用户解决潜在的问题”即为以客户为中心的精髓。

2.2.2 4个层次

4个层次是指战略、战役、战术、实施等4个层次结构。

战略层次的系统工程研究全局和方向问题，建立在对企业愿景、企业战略及企业外部环境准确把握的基础上。企业战略和信息化战略互为驱动和协同，战略集成度越高，实施效果越佳。战略层次的工作用于指导战役层次的工作。

战役层次的IE研究布局和时序问题，分析企业的要点需求，分清系统建设的轻重缓急，制订信息化项目的开发计划。IE项目的具体落地即为战术层次的工作内容。

战术层次的软件工程研究在项目具体落地实现时系统功能模块的设计和开发。

实施层次的运维工程是指信息化系统的调试交付及运营阶段的运维。

2.3 船舶总装厂IE专篇专章编写纲要

船舶总装厂IE专篇专章编写纲要是IE方法论应用研究的主要成果之一。与工程设计已实施的环境保护与治理、节能、职业劳动安全卫生和防火的专篇专章编制起到体系和全局作用相同，该纲要为船舶总装厂数字化转型升级由固定资产投资模式转变为“两化深度融合”的系统解决方案模式提供参考，不仅为客户全面实现数字化转型提供帮助，而且为中船九院各专业数字化服务转型提供指导。该纲要的成果包括企业战略分析、信息化需求分析、信息化战略分析、企业信息标准、信息化战略设计、信息化规划方案、信息化实施路线、专项投资概算、实施效果及创新点等章节的编制内容。