CIMS技术在外高桥造船厂的应用.pdf

哈尔滨工程大学硕士学位论文CIMS技术在外高桥造船厂的应用姓名：余风华申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋工程指导教师：姚熊亮;孙嘉钧20050101哈尔滨工程大学硕十学位论文摘要在二十世纪九十年代，国外先进船厂通过研究应用C I M S 软件系统，将人、财、物、设计及制造等信息融于一个系统，逐步确立了以信息技术作支撑的现代造船模式，实现了“生产效率大幅度提高、生产成本明显降低”的目标进入新世纪，世界船舶工业处于更加激烈的竞争之中要缩短与国外先进船厂的差距，实现“跳跃式”发展，就必须认真研究借鉴国外现代造船技术，尤其是信息技术的应用经验本文从外高桥造船有限公司自身的需求出发，介绍S W S C I M S 技术方案及系统组成，并讨论了企业应用C I M S 成功与失败的各种原因，和影响它成功或失败的关键因素关键词：计算机集成制造；现代集成制造系统；需求分析；系统设计；上海外高桥造船有限公司堕玺鎏三里盔堂堡主兰笪堡苎A b s t r a c tI nt h e2 0c e n t u r y9 0 s，a d v a n c e ds h i p y a r di nf o r e i g nc o u n t r yv i ar e s e a r c hC I M Ss o f t w a r es y s t e m，m a n p o w e r、p r o p e r t y、d e s i g na n dm a n u f a c t u r ei n f o r m a t i o nc o m p r _ is eo n es y s t e m，e s t a b l i s h i n gm o d e r nm o d eo fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ys t e pb ys t e p，r e a l i z eo b j e c ta b o u t“i m p r o v i n gp r o d u c t i o n e f f i c i e n c yg r e a t l y，r e d u c ep r o d u c t i o nc o s to b v i o u s l y”E n t e r i n gt h en e ww o r l d，s h i p p i n gi n d u s t r ym o r ec o m p e t i t i o nt h a nb e f o r e，s h o r t e nd i f f e r e n c e w i t ha d v a n c e ds h i p y a r da n dr e a l i z e“l e a p i n g”d e v e l o p m e n tm u s tr e s e a r c hm o d e r ns h i p p i n gt e c h n o l o g yi nt h ew o r l d，e s p e c i a l l ya p p l i c a t i o ne x p e r i e n c ei ni n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y，t h ea r t i c l ea c c o r d i n gt oS W S Sr e q u i r e m e n t，i n t r o d u c i n gS W S C I M S，t e c h n o l o g yp r o j e c ta n ds y s t e mc o m p o s i n g，d i s c u s s i n ga l lk i n d so fr e a s o n sa b o u tC I M Ss u c c e s Sa n dd e f e a tK e y w o r d s：C I M；C I l v i S；D e m a n d A n a l y s i s；S y s t e mD e s i g n；S W S哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。

有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应除文中己注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担作者(签字)：会忍旁日期：2 0 0 5 年1 月2 日哈尔滨工程大学硕士学位论文第1 章国内外船舶工业发展现状1 1 世界造船工业格局的变化世界造船业当前已逐渐形成四极结构，分别是日本、韩国、西欧和以中国为代表的其它国家在经济全球化的今天，国际造船业已发展成为全球一体化市场，世界各国造船企业在全球范围内展开了技术、性能、质量和服务多方面全方位的竞争从当前国际造船业的竞争态势以及对日本、韩国、欧洲和中国造船业的分析可知，世界造船能力约为5 1 0 0 万载重吨(D W T)，而实际可能的新船需求不会超过4 0 0 0 万D W T，能力过剩率达到2 1 6这种能力相对过剩的状况已持续多年，并有愈演愈烈之势，给世界船舶工业带来了更为激烈的竞争“11 2 国际造船业信息技术发展状况当今国际造船业己发展成为全球一体化市场，世界各国造船企业在全球范围内展开了技术、性能、质量和服务多方面全方位的竞争。

由于市场竞争激烈，世界造船业在技术、体制上发生了重大革命，其中以造船技术的发展最为突出自1 9 5 6 年到1 9 9 9 年，连续4 4 年，日本造船产量一直稳居全球的3 0 5 0，居世界首位在船舶产量、船台周期、生产效率、船舶大型化、造船职工和人均产量诸方面，半个多世纪来，日本持续提高，特别是近二十年来，攀升速率明显加快现代造船体制以成组技术(G T G r o u pT e c h n o l o g y)和并行工程为主导的现代造船生产体制的建立，实现了“中间产品”(I n t e r i mP r o d u c t)专业化生产；先进制造装备以智能技术为手段的切割、加工、装配、焊接和涂装的哈尔滨工程大学硕士学位论文机器人与自动化装各的全面研究开发、推广应用；高效信息集成信息技术的充分应用，网络集成系统正在向“虚拟企业”(V i r t u a lE n t e r p r i s e)方向发展，以建立造船的连续采办与全生命周期支援系统，即C A L S(C o n t i n u o u sA c q u i s i t i o na n dL i f e c y c l eS u p p o r t)的应用实施，都是在向系统集成即实施网络集成系统的方向发展。

图1 1 现代化造船技术的发展基于上述技术进步，日本每家骨干船厂的职工由7 0 年代的万人左右，下降到8 0 0 1 3 0 0 人日本全国造船工人也由十多万减少到2 万，提高了效率，降低了成本，并从根本上改变了传统造船业的“肮脏、困难、危险”劳动力密集的状态，成为现代化按流水线方式生产的高技术产业2哈尔滨工程大学硕士学位论文项目幻年代前半期l8 0 年代后半期l9 0 年代前半期年代后半期lI生产体系，燃和技术研究鼍：觥II 输举牵8 的建造方法建造方法-lIll3 D 曲板焊机器人l翻造装备钢板N C 切割型材N C 切割分段装焊机器人l激光切割机器人I(机器人)半自动C 0 2 焊接部件装焊机器人管f 装焊机器人I信息集成懈燃鐾ll 眦渊张I 一l“鬻剽(S、C L S)Jll图1 21 9 8 0 2 0 0 0 年日本造船技术创新各阶段图1 31 9 8 0 2 0 0 0 年日本造船技术创新图韩国为加快本国造船业的发展，投入巨资建造大型船坞，扩充造船设施，3哈尔滨工程大学硕士学位论文同时积极引进了日本退休的造船人才，全面实施现代造船体制通过推行造船精度控制技术，简化了造船工序，大幅度降低了工时消耗，建立了网络集成系统。

随后又引进C A L S 系统，试图建立造船虚拟企业2 0 0 0 年韩国的造船产量首次超过日本(韩国1 2 0 0 万吨，日本9 8 0 万吨)，成为世界第一造船大国韩国造船工业发展的过程：1 9 9 4 年前，投入巨资扩充造船设施1 9 9 5 年起，强化信息技术在造船设计、制造和管理中的应用管理软件能够控制每个工人的每天工作内容“现代重工”造船产量由1 9 9 5 年3 0 艘，提高到2 0 0 0 年1 0 0 艘2 0 0 0 年，韩国造船产量(1 2 0 0 万吨)首次超过日本(9 8 0 万吨)美国率先提出了“先进制造技术”(A f f l -A d v a n c e dM a n u f a c t u r i n gT e c h n o l o g y)的概念，得到世界工业化国家的普遍响应美国海军管辖的“全国造船研究组织”与日本联合开展了“先进的造船体制和技术”(A S S A T-A d v a n c e dS h i p b u i l d i n gS y s t e mA n dT e c h n o l o g y)的研究，创建了为全球造船界公认的现代造船理论。

美国设计建造海狼级核潜艇时，全面运用了“模块技术”和“信息技术”，在潜艇设计中运用“并行工程”技术，不仅满足了产品功能需要，更重要的是考虑建造的需要；即以各级模块化“中间产品”的组合，建造整艘潜艇使用计算机共用数据库，1 0 0 交互的三维数字模型，替代了传统昂贵的全尺度实物模型全美六大造船公司率先联合建成基于信息技术的造船虚拟企业(动态联盟)它联合了造船的分包商、供应商和舰船使用、检验、研究部门造船虚拟企业采用能交互的、一致的定义和设计、建造过程的控制方法，实现了造船C A L s 系统1 3 国内造船业信息技术发展状况2 0 世纪6 0 年代，我国启动了计算机技术在造船中的应用研究，自主开4哈尔滨工程大学硕士学位论文发和实际使用了计算机辅助船舶性能和结构的计算、船体建造系统(l c s)和管子加工系统(P c P S)七五”和“八五”期间又自主开发了计算机辅助造船集成系统(C A S I S)、计算机辅助柴油机制造集成系统(c A D I s)和计算机辅助海洋工程设计集成系统(c 删I S)，显示了我国船舶工业计算机应用的进展，这些系统在当前我国主要船厂船舶设计和生产中继续发挥着作用“。

八五”期间，我国骨干船厂引进了先进的造船C A I)设计软件，大大减少了设计和制造中的修改工作量，提高了设计质量，缩短了设计周期我国渤海船厂、沪东船厂和广船国际作为8 6 3 计划：计算机集成制造系统C I d S 应用的示范工程，通过硬件和软件配置，联网和集成，初步实施了设计、建造和管理信息在船厂范围沟通和有效运行三家船厂的C I M s 示范工程均通过了8 6 3 专家验收嘲中国造船业与国外主要差距如下：(I)造船能力低，效率很低，交货期较长我国造船总量，自1 9 9 4 年以来，连续1 0 年占世界第3 位但与日本和韩国仍有4 5 倍的差距建造4 2 万吨级货轮，日本的建造工时为1 2 万，我国是1 2 0 万，存在数量级的差距建造巴拿马型货船，我国船厂的建造工时约为日本的7 倍通过全行业的努力，我国已扭转了8 0 年代建造出口船严重脱期的局面但是设计建造周期仍然较长，约为1 8-2 0 个月，是国际先进水平的I 8 倍2)技术差距大，产品高技术含量不高以国际通用的6 8 个要素、3 4 0 项标准评估中日两国骨干船厂，我国与世界先进水平的综合差距为1 5 年，其中，精度控制技术相差1 5 年，组织与管理体制的差距为1 8 年，信息技术应用方面的差距为1 9 年。

由于综合技术水平的差距，虽然我国船舶工业正在向制造高技术船舶方向发展，但。