造船数字化的关键应用研究

ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＳＨＩＰＢＵＩＬＤＩＮＧ上海造船２０１０年第４期（总第８４期）　造船数字化的关键应用研究　黄正年，钱华　（中海工业有限公司，上海２００１２２）　摘要：对造船数字化做了一定的剖析，提出了造船数字化关键应用的基本思路，尤其是在造船计划、物资管理和　成本控制方面的应用，对推进造船企业信息化具有一定的借鉴意义。　关键词：造船数字化；一体化计划管理；目标成本管理　中图分类号：Ｕ６７３　２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００５．９９６２（２０１０）０４—００６７。０６　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｉｄｅａｓ　ｏｆ　ｋｅｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｎ　ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ　．ｐｌａｎｎｉｎｇ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｎａｄ　ｃｏｓｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｃａｒｔ　ｂｅ　ｒｅｆｅｒｒｅｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｒｍｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｐｌａｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｔａｒｇｅｔ　ｃｏｓｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　０前言　１．１船舶设计管理　在船舶设计的流程中，除传统造船软件已实　多年来，造船企业～直致力于造船数字化的建　现的船舶产品结构与物料数据的自动输入功能　设，通过多年的经验积累已颇有成效。纵观造船数　外，船厂的实际运用中还需要实现设计与生产的　字化建设发展历程，造船企业从采用自主或行业联　编码统一。由于设计和生产管理编码的角度不同，　合开发模式，到逐渐采用行业通用产品，建立起数　使用的场景也不同，因此，需要根据基础编码生　字化造船体系，实现了数字化设计、数字化建造和　成各自的设计和生产编码以方便管理。而当产品　数字化管理。目前，造船数字化已覆盖了船厂的人　结构物量模型和设计生产编码统一后，实施设计　力资源、财务、采购、库存、计划、生产、企业质　变更显得更为有效，同时也减少了变更的手续。　量管理等领域，并保有自主开发的能力，满足了造　如设计、生产和管理共享统一的产品模型，可提　船企业针对性强，开放度充足的要求。　高设计指导生产建造能力，从而保证质量、降低　本文从集成后的一体化计划管理，物流系统的　成本、压缩建造周期。与此同时，系统还可提供　精益化设计和目标成本设计３个方面来分析探讨造　变更单影响评估程序，根据工程不同的进程衡量　船数字化应用，旨在提高造船企业的管理水平。　变更的成本，为工厂提供参考和决策的依据。如　变更计划得到采纳，系统也将方便工厂观测变更　１一体化计划管理　的执行情况。具体流程如图２。　１．２计划管理　中海工业的造船企业在系统设计的理念中融　在流程设计中，一体化计划管理体系模型通过　入了一体化计划管理的理念。对设计、计划和生　对经营接单信息　建造线表、搭载网络计划、中日　产等各个关键环节中的互动作了更细致的设定，　程计划、小日程计划以及作业单的分解和反馈修　以便更好地为实际运用服务。下面将按照船舶建　改，生成胎架平台安排计划、资源使用计划、设计　造的主要顺序介绍一体化管理在具体操作中的流　出图计划、物料需求计划和作业物流计划，以实现　程，见图ｌ。　整个体系内的互动和相互牵制。各个层级之间的计　划可建立严格的约束，计划制订前应检查其配套　性，然后制订计划，平衡计划，在执行时检查配套　第一作者简介：黄正年，男，１程师，１９５４年生。长期从　性，反馈执行实绩，再生成电子看板。这样就使设　事船舶工业企业生产经营管理工作。　收稿日期：２０１０　０８　１８　计中的任何改动都能实时地反映到计划中，同时设　备及劳动力等因素也会通过生产和物流板块反馈　６８　上海造船２０１０年第４期　到计划设计中来。　设　计管理　产品结构　（ＢＯＭ）管理　图纸目录卜—　电子图纸设计项目管理　变更管理　卜—　托盘列表Ｈｌ托盘物料清单　综　谴　Ａ　口　划　管　巍Ｉ　经　营　计　糠一一一一一～一一　能　力　Ⅲ　生产　月度计划　技术　准备　计划　工工　发布／执行　进度监督、调度　和控制优化　周计划　衡　　二二［　划　派工单　配套性检查　预测进度、　成本完成趋势　纳期管理　物　流　采购订单　采购需求　采购质榆Ｉ｝＿｜ｌ采购合同　通用件采购　入库　管　理　库存管理卜　出库　物资财务成本　Ｉ托盘集配　丽　分段运输管理　生　产　交船管理　售后服务管理　现场物资管理ｌ　ｌ场地管理中间产品管理　ｌ　Ｉ运能源管理Ｉ　ｌ设备管理　派工单作业　劳动力管理　管　理　作业财务成本ｌｌ　Ｉ安环管理　Ｉ　Ｌ－１日实绩报告　—＿１质检管理　图１　一体化计划管理网络流程　图２设计变更数字化处理流程　造船数字化的关键应用研究　６９　１．３生产管理　在生产过程中一体化概念由计划共享平台生　动体现，它包括综合计划、生产管理计划、生产作　业计划、运输配送计划和质量计划。这样设计的目　的是使不同的计划相互影响，确保步调一致，如图　３所示。　图３计划共享平台模式　生产中的单船主计划则可以根据线表白动确定　起始关键节点日程，其它的节点可通过两种方式生　另一种是通过图形直接输入任务节点，节点的类型　可配置定义。这样的设置既可方便生产计划的生成，　成：一种是通过基本工期及任务项模板自动产生；　＿＇　？　。　…　也可根据实际情况实时修改。计划界面见图４。　ＩｌＩｌ；　；　ｉ　一　…　ｌ一１■ｌｌｌＩｌ麓ｌＩ　ｍ，４１＿１．　棒ｌｏ∞酒　．＿＿瞳ｆ．口ａｍｌ　蛐　Ｉ●—旺｜螺‘　‘　¨－瞻ｌ奢“　ｌ　蛳－—　－＿女鲞雕－矬＿Ｉ。口　ｎ●ｌ　Ｉ　ｉ　姒　ｔＩ盟　ｉｑ＊ｍ　＃　蔫　…■＊　ＩＩ甜竹■ＩｌＯｍ　■Ｍ　ｌ　　．§　＊　㈡。　辫……　●ｌ　ＴＩ　ｔ　ｌ　…￡　…∞＆　－　ｌ　ｉ　ｌ　■ｌ■　女　……一女　…～。　…　…　＆　∞ｉ矗　’Ｉ§　％　＆……　…　一　嬲一一一、　Ａ出聪　…　％　ｌ　Ｉ　Ｉ曩，　Ｊ　Ｊ　；５　；　：　Ｉ叫｜ｌＩ．ｆ：　ｌ　■强　■＿曩　ＪＩｌ　朋　１　．｛ｚ　ｌ　Ｉ　２　－１１．　Ｉ　１　３　Ｏ　Ｉ　Ｉ　●　ｌ　Ｉ　Ｉ　６　２　Ｉ　Ｉ　２Ｉ　墀　６　Ｉ　ｆ　３　Ｉ　●　ｌ　ｌ　矗　５　Ｉ　Ｉ　６　ｌ　Ｉ　ｌ０　７　ｌ　Ｉ　１１　８　ｌ２　９　！　！　Ｉ　ｌ　ｌ　弋　ｌ　—毫　一　－＿６－　一　七　船　主　０　鱼－　鉴｝台司月２＝１丁　同交底月１　７　审ｌ　纸送始开　段　组　　开　始图园　分４　　船　分　段　开　始拢４　　Ｉ体组结束　Ｉ　试发机系统调电　　结主机轴系安装　主村系统联调ｌ　日　’日　月　同　●　●　月　１　月　Ｉ　ｌ　ｌ　ｌ　成　Ｉ　Ｉ　Ｉ　束　９　一　１０　３Ｏ　－　－　Ｉ　曰　Ｔ　Ｉ　日　Ｔ　●　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　Ｉ　１　月　ｌ５　Ｈ　图４单船主计划界面　而在搭载计划中，船型图可通过多种方式产　生：输入或导入型线数据产生；通过建立基本图元，　输入主尺度产生；通过屏幕画笔绘制产生；通过其　它船型拷贝产生。搭载计划依据船型图中的分段拖　７０　上海造船２０１０年第４期　拽至网格图中可直接产生，并可显示出关键路径和　囊■—Ｉ计爿ｌ　－　－“　０　缓冲路线等，见图５。　一∞　毒，　２，　¨ｏ　７－’　７．２　７－３　７Ｉ毒　７４　７－４）　７－１０　７－＇１　＇２　７．＇３　７－１４　’５　７．＇ｔ　７－＇　７．１８　７－ｌｇ　７－２０　Ｉ—　Ｉｈ　　、　／　一　＼　，　，　＼　＼　＼　一　＼　■■　＼　＝＝＝＝：，　Ｉ一　、　、　ｌ　／　／　Ｊ　，　／　《　／　｝一ｊ　／　ｌ一　、　Ｌ－Ｉ　／　／　、、　一一　／　—一　厂　／　一一　，，＼　＼　，　、　—　一一　＼　＼　＼　一　、　一一　、　囊■　、　●　Ｉｌ●　一一　图５搭载图计划界面　在最后的物量平衡和统计工作过程中，系统允　许用户直接在图形中进行平衡分配，将超出能力部　分拖至新的位置，并自动更新数据，使系统更人性　化。调整将检查其关键节点的日程约束　当然可突破　约束　但会要求人工确认。　日程计划实绩报告中最理想的方式是采用派　１）单船项目驱动的采购功能。手工或工具自动　分配采购物料到单船项目任务中，并自动触发采购　活动。　２１关键设备和零部件的“提前”采购功能。支持　采购或外协，在相关需求之前产生计划的需　求，需求产生的供应必须被相关需求消耗。　３１采购日程表白动更新功能。自动从生产计划　日期产生采购需求，一旦计划日程表改变了，对应的　采购需求也自动更新。　工单进行实绩报告，其它计划都通过卷积汇总报告　至上级计划，自动产生计划的实绩统计，但依然可　对任何一个日程计划进行实绩报告。计划执行评估　预测管理可以通过己完成工作的实际耗时调整对　费用及进度的预测。　４）多船项目需求合并功能。合并物料需求可以　在一条船或系列船项目之间进行单一物料的合并（相　同物料被合并），还可按物料组合和需求分类合并。　综上所述，贯穿整个造船流程，一体化计划管　理的概念执行可帮助造船企业协调好设计与生产　之间的关系，有利于船厂的生产精细化管理，同时　５　跟踪单船项目采购活动功能。可实现关键任　务执行跟踪、基准比较、单船项目物料、相关单据、　也为将来同类船舶的设计积累了宝贵数据。　拖期预警；还可批量浏览、结构性浏览、单项细节　浏览、图形化浏览。　６）库存量控制转变为流通量控制功能。后道作　业开始时间正好是前阶段作业完成时间的准时物　流管理，精细控制物量，以实现零库存。　２精益物流管理　物流由于其可控性和技术成熟性，往往是最基　础也是最方便数字化的板块。物流子系统的关键设　计是：　７）中间产品管理功能。对船体以分段模块、舾　装模块为中间产品进行建造、质检、移动、堆放、　造船数字化的关键应用研究　７】　搭载等的全面管理。　过无线移动商务应用，实时、实地、快速录入实绩，　８）集配、运输及中间产品可实时管理功能。通　可有效提高物流作业效率，具体流程见图６。　存入：７月ｌ６目　存入：７月９日　图６集配运输计划　３目标成本管理　采购目标成本控制的对象包括原材料，设备和　动能。要控制好这类成本就需要系统做好供需链目　造船数字化的另一个重要功能就是实现成本　标成本协同，将成本压力在供需链上传递　】；及时　最优化的管理。而目标成本管理体系的形成对此功　组织采购，以备生产；选择可靠的供应商，保证物　不可没。该体系的作用也体现在船舶报价时成本对　资质量，降低质量成本；在确保质量的前提下，尽　其的重大影响。系统通过对数据的收集、整理、归　可能降低采购价格；将实际采购成本控制在目标成　类、快速拷贝、自动产生相似船型基础报价，自动　本范围内【ｊ　Ｊ。　产生经营报价单，并同时分析出优势船型，见图７。　生产目标成本控制的对象则包括直接材料（原　材料、设备、动能费）、专项费用（工装、设计、　船台船坞等）、直接人工（工资及福利）制造费用，　系统则需要将实际费用控制在目标范围内。值得注　意的是在传统的制造成本核算方法下，期间费用不　计入生产成本，直接计入当期损益，无论它的增幅　有多大，都无法通过产品生产成本来反映，因此将　图７船舶报价要素　期间费用计入船舶报价中，并设定期间费用目标成　本，定期管控。监控管理系统见图８。　对目标成本的分解可分为两类：一类是纵向分　成本最优化的管理不仅包括成本控制，也包括　解，它将成本分为设计目标成本，采购目标成本和　实际成本分析，通过建造效率分析（如建造总周期、　生产目标成本。另一类为横向分解，它包括中间产　建造总工时、钢材利用率工时利用率、关重资源　品目标成本，生产作业目标成本和生产部门目标成　利用率）和建造水平分析（包括船东满意率、废品　本…。而控制目标成本的方法是将目标成本分解到　及返工率、图纸差错修改率、设计不符合率、新　各中间产品，通过设计、采购、发料、制造４个环　技术新工艺采用率）来进行成本效益分析，得出报　节进行具体的控制；采购目标成本和生产目标成本　价成本正确率、目标成本实现率和销售利润率。并　往往是最受人关注的。　对存在问题实施改进措施。　７２　上海造船２０１０年第４期　一。。．．．。。　。．．．。．。。．．．．．．。。。．．．．。．．。。．。．．．．．．。。．．．．。．．．。。。．．．。。．．．。。。．．．．－　市　场　｝　价　格　、　，　成本价格管理　一十一　成本信息管理　｝一　Ｅ　事前控制　。．．．　ｔＴ．一　　事　图８成本监控管理系统　一　一　【参考文献】　［２】刘玉明．工程经济学［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００６．一　一　　［３］宫云龙，曹秀升．论项目工程目标成本管理［Ｊ］＿山东煤　［１］梁世连．工程项目管理［Ｍ］．北京：清华大学出版社，　一　炭科技，２００８，（３）．　一　２００６．　后控一　一　（上接第６６页）　卫一　　４结语　【参考文献】　［１］谢子明，续爱民．对研发与创新具有自主知识产权的造　基于条形码技术的船舶企业电子图档管理系　船软件的思考［Ｊ］＿上海造船，２００９，（２）：３９—４１．　统能够根据船舶企业的图档管理具有的图纸量大、　［２］孟辉，主编．现代造船工程［Ｍ】．哈尔滨：哈尔滨工　图纸变更频繁版本多、图纸跟踪和回收困难等特　程大学出版社，１９９８．　点，通过在图纸上附加条码信息，使每张图纸具有　［３］现代造船模式的应用研究专题研究报告［Ｍ］．上海船舶　唯一的标识，进而对图纸的打印、分发与交接、车　工艺研究所，２００７．　问使用流转、回收以及销毁等环节进行严格管理，　［４］Ｖｉｓｕａｌ　Ｓｔｕｄｉｏ与ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ开发指南：最优架构与实例　有效解决了图纸版本问题。在上海船厂、广州文冲　［Ｍ］．沈洁，杨华．北京：清华大学出版社，２００８．　船厂　等多家企业实际应用后，取得的良好效果进一　［５］　韦元华，舟子．条形码技术与应用［Ｍ］．北京：中国　步证明了该系统的有效性和可操作性。　纺织出版社，２００４．