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1、2 0 0 4 年第2 期广东造船3 1基于计算机集成制造系统(C I M S)的造船模式袁萍(武汉理工大学交通学院)关键词C I M S 造船模式信息技术一刚舌船舶是一种十分特殊的产品，一艘大型船舶由数以万计的零部件和配套设备构成，数十个功能各异的子系统，以船体为平台有机地整合成整体。因此，船舶制造业是综合工业之冠，涉及大量不同学科、专业和产品，技术领域宽广，技术更新频率较高，对高新技术的吸纳能力极强。计算机集成制造系统简称C I M S。1 9 7 4 年美国的约瑟夫哈林顿博士首先提出了计算机集成制造系统的概念。2 0 世纪9 0 年代，国外先进船厂就通过研究应用C I M S 技术，逐步
2、由“分段制造、设备密集”的传统造船模式，发展到“集成制造、信息密集”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”的目的。据有关研究表明，在未来十年，中国造船产量将占到世界市场四分之一强，有可能成为世界第一造船大国。但是，我们要清醒的认识到，与世界造船强国相比，我们还有较大差距，必须认真借鉴国外现代造船技术，尤其是C I M S 技术的应用经验，结合我国实际，采用先进适用的技术改造传统造船模式，使我国造船生产在一个更高的起点上完成“跳跃式”发展。2 计算机集成制造系统随着计算机在制造业中的普遍应用，2 0 世纪8 0 年代初，在制造业中出现了许多自动化系统，如F M S、C A
3、 D C A M 系统等。通过对这些系统的不断强化，一种新的更高层次的集成开始形成，即用大系统的概念，把各部门之间孤立、局部的“自动化孤岛”在新的管理模式及制造工艺的指导下，通过计算机网络及分布式数据管理系统有机地集成起来，构成一个完整的计算机集成制造系统(C I M S)。1C I M S 基本原理(图1)图1C I M S 基本原理示意图典型的C I M S 系统是以“规范管理、标准设计、信息集成共享”为标志，运用信息技术，以生产设计和成本控制为主线，通过统一管理标准、管理流程、数据处理和资源平衡，将 万方数据3 2广东造船2 0 0 4 年第2 期造船过程中所需的人、财、物、设计及制造等
4、信息融于一个软件系统中来整体协调壳、舾、涂等不同类型的作业计划，同步安排所需物质、设备等的资源供应，精确控制每个生产环节的节拍。由于实现了系统集成，保证了数据的准确性、一致性和实时性，因而达到了均衡、高效生产的目的。造船C I M S 是在自动化技术、信息技术和先进制造技术的基础上，应用成组技术原理和统筹优化理论，确立壳舾涂一体化的先进的造船模式，通过计算机及其软件，将造船订货、船型试验、船舶设计、船舶建造、造船管理和交船后服务等造船厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地结合起来，以形成适用于多品种、中小批量生产实现总体高效益的智能化制造系统。造船C I M S 技术是按其建模原则所形
5、成的全新生产作业体系，既在船舶设计过程中合理规划，并在规划中与制造策略、管理思想和各项先进造船技术有机地结合，把设计、制造、管理信息集成，做到船舶设计制造一体化，从而实现造船工程优质、安全、高效、低耗的目的，促进造船生产向技术密集型和高科技发展，提高造船经济效益和市场竞争能力。2C I M S 的主要特征C I M S 的主题是集成化和智能化，其主要特征如下：(1)C I M S 不仅是一种技术系统，更是一个企业整体集成制造优化系统。其核心是集成，包括人员集成(设计人员、生产人员、管理人员等)、信息集成(报价、技术、管理、信息等)、功能集成、技术集成等方面；(2)C I M S 强调人的主体作
6、用，强调入、技术、管理三者的有机结合；(3)C I M S 中的设计、制造技术是动态响应技术，倡导不断采用新手段研究、改造和充实传统技术；(4)C I M S 实施需要经费支持，其投资亦为动态投入，根据不同企业的不同技术发展水平、设备和资产状况，动态投入不同的所需资金；(5)C I M S 是一个庞大的生产系统，应该在总体规划下分步实施，逐步见效。3C I M S 关键技术及技术体系C I M S 包含设计技术、制造技术、管理技术和计算机技术四项关键技术，它们之间的相互关系如图2 所示。C I M S 通过计算机技术及其软件科学，将企业内部生产活动所需的各自分散的信息有机地集成起来，从而形成船
7、舶集成制造技术体系，如图3 所示。图2四项关键技术的相互关系图 万方数据2 0 0 4 年第2 期广东造船3 3舶舶集成剖遣技术设计技术lI 制造技术lI 管理技术船体分道作业技术区域晒装技术区域涂装技术覆块化造船技术造船精度控剖技术造船有效焊接技术船用装备自动化技术船舶建造塌码技术托盘管理技术质量控制技术漉遁量控剖技术工程计划控制系统成本控制系统中间产品专业化生产组织匣尸图3 集成制造技术体系图4C I M S 的发展阶段自上世纪7 0 年代中期提出C I M S 的概念以来，随着电子、信息、自动化、人工智能、新材料等技术的迅速发展，C I M S 的研究和应用也日趋深入，其发展进程可以分为
8、三个阶段表1。表1C I M S 发展进程阶段主要特征基本思想提出的年代发展概括通过信息技术实现8 0 年代在国外受到广泛重视，自动化孤岛问的信计算机集成获得推广应用。8 0 年代中期信息集成7 0 年代中期息集成，以较高的自(C I M)我国开始进行研究，9 0 年代在动化程度为目标。我国获得推广应用。通过并行工程实现8 0 年代末国外开始研究，9 0产品设计及制造系年代国外获得较大范围的推工程集成统的并行化，从而达并行工程8 0 年代中期广应用。我国正处于研究及到产品设计与开发试点应用阶段。过程的集成。国外已投入大量人力、物力开通过敏捷制造等新敏捷制造虚拟制9 0 年代初始这方面研究。我国
9、也已开企业集成思想、新技术实现制造动态联盟造企业问的集成。始研究。三基于C I M S 的造船模式是造船企业发展的必由之路进人新世纪以来，我国造船工业持续快速发展，已连续8 年位居世界第三造船大国，造船产量已占世界造船总量的一成。但是，在船舶生产组织、生产过程控制、和生产效率控制方面与发达国家相比还存在较大差距，设计技术、制造技术、管理技术也相对落后。据有关研究机构分析，当今世界造船技术的发展分为5 组水平，日本、韩国达到第4 级水平正向着第5 级水平发展，我国尚处在第2 级水平和第3 组水平之间。术一术一术一术一术技一技一技一技一技解一计一计一计一梗分一设一设一设一建品一化一块一程一据产一优
10、一梗一过一数问i譬|用一产|口中一产舶一生一产 万方数据3 4广东造船2 0 0 4 年第2 期表2 造船技术水平和特征一览表第一级水平第二级水平第三级水平第四级水平第五级水平系统系统和区域区域、类型和阶段(中司产品)导向导向导向船台散装分段建造分段建造壳舸涂设计制造码头舾装预舾装区域舾装一体化一体化整船涂装预涂装区域涂装劳动密集型设计密集型信息密集型知识密集型离散型生产过程连续型生产过程传统造船现代造船未来造船我国造船企业仍属单件小批量生产类型，制造工件大、周期长、成本高、效率低、工种、专业繁多，配套产品及生产过程复杂，设备利用率较低，这些情况说明我国原有的造船模式已不能适应现代造船的需要，
11、模式转换迫在眉睫。造船企业可以通过实施C I M S 建设推行先进造船技术，促进造船模式转换，实现并行设计、制造、管理的“壳、舾、涂”一体化和“设计、制造、管理一体化”的造船模式，并运用“成组技术”建立船体和管子零件加工装配流水线，对原有造船C A D、C A P P、C A M、M I S、M R P 等各领域信息系统进一步发展、深化和集成，将其统一在C I M S 中。C I M S 的建设对于我国造船企业生产建设水平的提高有着极其重大的意义。基于C I M S 的造船模式是造船企业的发展之路、腾飞之翼。四现代造船模式中C I M S 的实施构想1 总体实施要则：总体规划，分步实施，效益驱
12、动，稳妥推进。2 实施方式：吸收和消化国外软件的先进理念和技术，引进具有先进水平的关键模块、支撑数据和管理模式，结合自主开发，解决共享数据库和软件接口等关键技术，提高信息化水平，缩短实施周期。3 概略实施步骤(1)准备：系统调查研究，分析瓶颈项目，确定现实目标；(2)安装调试：选择设计、计划、物流三方面核心模块安装调试，并选择合适产品进行试运行，根据试运行结果及发现的问题，调整完善管理、设计、物流、生产等环节，固化成果；(3)系统集成：根据“效益驱动”的原则，逐步应用实施成本管理、生产准备、质量管理、设备负荷管理、营销报价管理等模块，实现数据共享。4 实施预期目标(1)提高生产工艺、作业管理过程标准化水平，主要信息由系统快速处理，缩短设计周期；(2)提高计划可控性，统一协调大节点计划，中、小日程计划，控制与平衡劳动力资源，缩短造船周期；(3)准确的生产设计及控制。较好地控制物流，减少存货，缩短资金循环周期，降低生产成本。万方数据基于计算机集成制造系统(CIMS)的造船模式基于计算机集成制造系统(CIMS)的造船模式作者：袁萍，Yuan Ping作者单位：武汉理工大学交通学院刊名：广东造船英文刊名：GUANGDONG SHIPBUILDING年，卷(期)：2004(2)本文链接：http:/