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船舶行业解决方案

一、 行业现状

  船舶工业,作为典型的综合加工装配工业,是综合工业经济之冠。目前,中国已经成为世界第三造船大国,并且正在向着世界第一造船大国的方向迈进。但是中国至今却还不是造船强国。中国无论在建造技术、建造质量还是建造周期方面都处于落后局面。中国成为世界造船大国的主要优势就是相对低廉的建造成本,尤其是劳动力成本,毕竟造船业是一个高度地劳动密集型产业。但是,随着中国经济的快速发展,企业的各项成本,尤其是劳动力成本也在逐年上升,中国造船企业的成本优势正在逐步丧失。

  因此,提高中国造船企业的各项工作效率、降低各项成本,已经成为中国各大造船企业继续解决的问题。国内的船舶企业必须进行信息化改造,把信息技术应用到企业的经营、生产、设计、管理等各层面,大力开发和应用信息化技术,逐步实现船舶设计制造数字化、企业管理过收藏程数字化、管理信息集成化,达到企业资源的高效整合,最终实现以区域造船技术为基础,以企业综合信息集成为支撑的现代造船模式的跨越式发展。

二、 行业需求

1. 船舶涉及多专业,产品复杂,设计周期比较长

  船舶,作为复杂产品中的典型产品,具有按订单设计、产品构型众多、零组件数量巨大等特点,而且需要边设计、边生产、部分并行作业,这导致了船舶产品的设计、制造周期长,设计、制造变更频繁。

2. 船舶行业的阶段、专业、零组件和图文档之间的关系复杂,对数据的组织带来不便

  船舶设计包括方案设计、详细设计、生产设计、完工设计等多个阶段,不同的阶段产生不同的数据,多则包含数万个零部件、物料或图纸,少则也达到了千个,且各阶段数据之间存在着紧密的联系。它不同于通用的产品数据管理模式,这对PLM系统的数据管理带来了极大的不便。

  与此同时,船舶工程中存在多个专业,如船体、艇装、关系、轮机等专业,船舶根据结构又划分为各个分段.分段和专业之间存在着大量的交叉,这直接影响了船舶企业的项目管理和任务分配。良好的专业和分段数据组织是提高船舶项目效率的重要基础工作。

  此外,一项船舶工程中存在各种类型的图纸,如总布置图、总说明书、型线图、中截面图、机舱布置图、功率计算书、电力负荷计算书、机电设备明细表、下水布置图、专业设备布置图和系统图、主要电气原理图、主要系统原理图等。采用通用的图纸、零组件对象的组织方式将会影响船舶行业图纸的浏览、查询和展现速度。因此,需要针对图纸的用途、类型、数量和阶段,建立图纸与产品、零部件的关联和组织方式。

3. 船舶项目的任务结构复杂,需要项目的模板化管理

  船舶企业的船舶类型一般比较固定,以黄海造船有限公司为例,以客滚船、货船、渔船、拖船和海洋工程船为主。每一类型船的设计阶段划分、生产任务的分配和分解都几乎保持一致,相似率非常高。而一个船舶工程项目的任务分解非常复杂,通常包含几千个任务节点,如果采用传统的依靠手工建立项目的任务节点和计划安排的方式,将会为项目管理人员带来极大的工作量。因此,需要给船舶项目提供符合船型要求的任务模板,简化项目管者的工作,且保证项目任务分解的准确率。

4. 船舶产品的成本较高,变化频繁,难以控制

  船舶产品的造价较高,以客滚船为例,造价可达几亿元人民币。由于船舶产品的变更频繁、多样,关键设备、板材使用等成本的变化将给船舶产品的实际成本带来较大的变化。因此,需要在经营报价的基础上,进行目标成本的分解,通过设计、采购、发料和制造等过程分别控制工艺成本、采购成本、材料消耗成本和制造成本,实现对船舶制造企业目标成本的全生命周期管理和实时动态控制,保证船舶实际成本与目标成本的吻合度。

5. 船舶行业的专业CAD系统的集成

  船舶行业所使用的CAD系统不是通用机械的UGNX、CATIA、Pro/E等,而是Tribon、沪东EFSHD、申博SB3DS等专业CAD工具,它们是船舶详细设计和生产设计的重要手段。它们采用工作空间的方式管理船舶数据,图纸、模型、报表等多个对象放置于同一工作空间中,这与通用的CAD系统具有非常大的差异。要想实现船舶行业数据的统一管理,必须实现船舶行业的专业CAD工具的集成,确保图纸、模型和各类报表的统一管理,保障数据源的致性。

6. 船舶产品的多方质量规范与控制

  船舶产品在设计、制造过程中,为了保证质量,必须经过船厂的生产制造过程的检验,满足船级社的检验标准同时还要取得船东的质量检验认可。因此,出于对船舶的安全性考虑的要求,以及在保护环境、减少船舶在运营过程中对环境的影响和其他一些规范性的要求,各国在船舶的设计和建造过程中都明确制定了各种规范,所有这些规范同时要满足国际海事组织(InternationalMaritimeOrganization)的规范要求。所以,船厂在设计、制造采购、加工、装配的诸多环节中,必须要遵守和满足相关的船级社的规范要求。船厂的检验工作,代表国家管理的船级社的检验工作和代表船东的建造管理机构要对采购的各种零部件、安装过程、试验数据、装配过程同时进行登记、复核,以取得最终满足要求的各种资料。因此,如何在PLM系统中,将三方面的要求进行有效的统一,达到质量数据的监控和共享,是目前要解决的重要问题。

7. 船舶产品在异地的售后服务支持

  由于船舶航行在世界各地,在船舶保修期内,难免会发生一些故障。如何在保修期内对船东提出的保修项目进行快速反应,减少故障给船东造成的经济损失,提高顾客的满意度。此外,如何利用PLM系统实现售后服务的快速反应也是目前要解决的一个问题。造船企业是一个以装配为主的制造企业,船上装配的设备由众多生产厂商制造,对发生的质量故障要通过相关的渠道及时通知生产商和货代公司,按时准确的为船东提供维修的备件和服务。有效的售后服务体系,可以提高顾客的满意度,吸引更多的船东来公司造船。

三、 解决方案

  针对船舶行业的总体业务流程分析,结合当前信息系统从数据管理、信息管理到知识管理过渡的发展趋势,本项目构建了如图1所示的面向船舶行业的PLM解决方案。在整体解决方案中,首先在面向产品生命周期的项目管理的基础上,实现数据和信息的统计分析,进而向决策支持过渡:其次,将船舶产品生命周期划分为船舶设计、船舶建造、船舶使用和船舶报废与回收四个主要阶段,每一个阶段都在各类资源的支持下、借助各类数据的管理,实现阶段内大量的业务过程的顺利流转:第三,在各阶段过程、数据和资源的支持下,船舶产品各个阶段既有正向的数据传递(如维护支持、故隆评估、维修策略等),也有反向的数据反馈 (如检验问题、维修维护问题等),这就构成了产品生命周期的闭环管理模式,它将成为今后数据管理和支持创新的重要发展和管理模式。面向船舶行业的解决方案将以产品业务对象为数据组织核心,以项目管理为过程管理核心,构建协同的、面向船舶行业的可定制PLM系统,支持船舶行业的应用服务。

1. 多专业协同的项目管理

  不同于其他离散制造企业,船舶项目管理贯彻船舶产品的设计、建造直至船舶交付。面向船舶行业的项目管理必须能够支持船舶项目的定义与决策、计划与设计、实施与控制、完工与交付等各个阶段,实现边设计边生产的项目组织方式,并形成计划协同编制与执行、状态动态跟踪与监控、成本监测等功能。因此,建立了基于产品设计结构和制造BOP的项目计划分解方式,形成了基于中间产品的成本核算和挣值分析方法,形成了支持船东、船船级社、设计院之间的船舶协同设计、建造与管理的项目管理模式。

2. 产品BOM管理

  产品BOM多视图清晰组织和管理产品关联数据。建立起企业统一的产品系列数据库,管理好和产品相关的图纸、物料明细、工艺、模具信息,管理好产品间各种零部件的借用关系,管理好产品的多种BOM视图,为采购、生产、制造、财务、销售等部门提供准确、一致、完整的产品技术数据,实现产品数据整套资料的完善管理,产品数据处于有效与有序管理中,并且提供方便的查询、浏览、借用分析和输出报表的工具。各种产品结构数据通过审核后,技术状态满足企业的要求时,将可以进行整体发布,通过审核的产品BOM传递到下游。

3. 统一编码管理

  编码系统可以统管理企业所有编码规则, 并根据业务的应用授予不同人员使用不同的编码权限,可以有效管理企业编码的一致性和唯一性。统一编码。支持各种复杂的编码规则,可以定义基于特征特性的分类编码、具有父子关系的隶属编码、具有行业特色的组合编码等,并可以提供行业编码规则模板。使用统一编码管理系统,规范管理所有物料的编号。建立以零部件编码为基础的标准化、通用化与系列化程度较高的零部件库和产品资料库,提高组件化、模块化的应用率。

4. 统一物料库管理

  建立企业级的标准物料库和零部件库,实现产品物料的快速选配。标准物料库的建立终结传统企业设计参考混乱的局面,让设计师可直接在同一个企业级的物料库中快速选用物料,提高产品标准物料的使用效率,减少不必要的新物料开发成本,降低冗余的物料库存,结合物料的审批管理、借用管理、编码管理、变更管理,让物料动态多维信息可以及时反映到企业的相关部门。

5. 规范的变理管理

  PLM包含全面的变更管理过程,完全支持CMII管理规范,贯彻严谨规范的设计变更管理理念,涵盖从“问题报告(PR)”、“变更请求(ECR)”、 “变更通知(ECN)”、“变更操作实施(ECO)”的全过程应用。各种作为变更对象的受控资料(包括:图纸、技术文档、产品BOM、物料等)通过严谨规范的评审流程组织更改。在实施更改前,充分评估设计变更对象所产生的影响范围,以便作出变更的合理决策。实施更改时,系统将变更通知单据分配到相应的负责部门执行,确保变更处置意见能全部下达到对应部门并及时处置。

6. 图文档生命周期管理

  企业研发、生产、制造等过程中所产生的各类型二维、三维机械结构图纸、工艺图纸、模具图纸,以及电子设计EDA的原理图和封装图、嵌入式的程序代码,各种与研发相关的文件都能在PLM中统一分类组织、共享、使用和采用文控体系要求的规则进行管理,被授予权限的用户可以方便地查阅、借用、修改、发布、归档这些文档。图文档生命周期管理面向产品最核心的文档,促进产品开发效率和产品开发质量的全面提升。

7. 质量管理

  作为复杂产品,船触产品检验涉及设计、制造、质量等多个部门,交互频繁,任务的执行过程受到第三方检验机构的严格管理,需要船东、船级社的验船师以及船厂质检人员三方动态协同,现场工作琐碎复杂,柔性较强。它具有明显的行业特点:多元化的船舶制造检验机构、多样化的船舶制造检验形式、检验周期长而任务重。因此建立了专门的船舶检验管理功能,对检验的数据和流程进行管理,显著提高检验工作的效率。

8. 维修管理

  船舶是建造和使用周期长,产品批量小,技术、资金、劳动力密集,以单定产并按单设计的特殊产品,其特殊性也就决定了售后服务阶段业务的复杂性:船舶产品的使用周期长,一般达20-30年;船舶产品售后服务涉及的相关单位多,横向联系广,且难于调查处理:船舶维修需要的金额高、技术含量大,需要大量的船舶设计及建造资料做支持。针对这一现状,为了解决船舶长生命周期中的维修管理问题,建立了船舶维修管理功能,从数据管理和维修流程两方面建立了解决方案

9. CAD工具的集成

  船舶行业所使用的CAD系统不是通用机械的UGNX、CATIA、Pro/E等,而是Tribon、申博SB3DS、沪东EFSHD等专业CAD工具,它们是船舶设计的重要手段。其中,申博SB3DS、沪东EFSHD是国内船舶企业所广泛使用的专业CAD工具。它们采用工作空间的方式管理船舶数据,图纸、模型、报表等多个对象放置于同一工作空间中,这与通用的CAD系统具有非常大的差异。因此,要想实现船舶行业数据的统一管理,必须实现船舶行业的专业CAD工具的集成,确保图纸、模型和各类报表的统一管理,保障数据源的一致性。

  根据船舶企业对CAD集成的需求,综合船舶行业的生产制造、检验、维修等阶段对CAD图纸、属性、结构的要求,建立了如图9所示的集成框架图。其中,对于企业已有的AutoCAD图纸,需要集成标题栏信息和明细表,进而建立PLM系统的产品结构,集成方法相对通用。对于申博SB3DS和沪东EFSHD两类专业CAD,需要建立与PLM的双向集成接口,基于OnChain PLM平台实现Tribon系统之间的数据传递。

四、 客户反馈:

  OnChain PLM在船舶设计和生产方面提供了极大的便利。通过高度可定制的工作流程和严格的质量管理,我们成功地减少了设计错误和生产成本,提高了整体项目的可行性和盈利性。