产 品 |
采用技术 |
人员熟练程度 |
投入船舶 设计力量 |
出图差错率 |
应用年份 |
70000吨船 |
二维CAD |
熟练 |
374人月 |
1994年 | |
73000吨船 |
建立电子信息模型CAD/CAPP/CAM集成 |
首次应用 |
223人月 |
比上减少80% |
95年~96年 |
由表看到我厂首次采用建立三维电子产品模型的技术,就取得了明显的效果,至今已有74500吨货轮,1700箱集装箱船等20多艘产品全面应用。 由于企业CAD/CAPP/CAM技术的成功应用和发展,产品设计技术准备周期在设计深度不断加大的情况下不断缩短,并促进了建造周期的缩短,具体如表2所示。
产品设计技术准备周期 (造船) | 船台周期(3万吨级) | 造船设计与建造周期比例 | |
80 | 14个月 | 4个月 | 2.2:1 |
90 | 12个月 | 3个月 | 2:1 |
97 | 8~10个月 | <2个月 | 1:1 |
三、造船企业的创新之路---造船CIMS的开发应用
造船产品是订单项目型产品,造船生产不仅受本企业设备条件技术水平和资金能力的限制,而且受气候,外界配套供应等多方面限制,产品品种大小不一,船东要求不一,因此企业生产资源优化配置较一般制造企业困难得多,这是造船企业难于实现高效生产的一个客观因素。但是近几年来国外先进造船企业在不利的竞争条件下(劳动成本高)不仅活了下来,而且竞争优势不断增强,我国造船业有利的因素(船价低)已不复存在。这个差距的造成除了装备能力和人员素质等原因外,国外先进船厂实现了造船设计、制造、管理信息的一体化是主要原因,从而推动了现代造船模式的实现。
现代模式的造船法实际上是并行工程和成组技术在造船中的具体运用,在模块设计的基础上把每一个造船模块(单元)作为中间产品,对模块内交义在一起的各种立体作业实现同步施工和同步管理。但这种造船模式需要及时、准确、充分的信息,以做出相对精确和善于应变的材料需求、资金、设备、场地、劳动力计划后施工,日本在80年代酒吧造船CIMS的建立作为产业的主要科技目标之一,他们的企业的生产资源达到了相当优化的程度,这就是国内与国外有较大差距的主要原因之一。
我厂早在80年代末90年代初期就进行了建立造船CIMS的研究和部分实践工作,由于我厂与日本三井造船有着广泛的技术合作关系,曾带回不少类似MRP-Ⅱ技术,但是难于切实推行,因为产品BOM信息不全,必须用大量的人工工作去补充。这能以得到设计部门和人员的支持。一直到90年代中期我厂造船CAD应用进入到成熟时期,产品信息模型的建立逐步完整,BOM的及时提供已具备条件,因此我厂于1996年开始造船CIMS的建立工作,目标瞄准国外最先进船厂水平,以效益驱动为原则,并采用边开发边应用的方针,造船CIMS项目在1997年列入到上海市“CIMS应用示范企业”项目,1998年列入“国家CIMS示范企业”项目。
在此之前开发应用的“大型综合企业MIS”,“柴油机设计制造管理集成系统”和包括车间自动功能的“管系生产集成系统”项目,使企业对大型集成系统的开发有了较丰富的经验。由于有了扎实的CAD/CAPP/CAM和MIS开发应用的基础,至目前造船CIMS框架已基本建立,并逐步投入使用,HDS-CIMS主要有四大系统(CAD/CAPP/CAM,经营生产管理,综合信息管理,车间自动化构成),通过建立企业网络系统实现各分系统信息共享和通讯。 系统目标为在全国建立和应用造船CAD/CAM的基础上,建立造船产品BOM,突破大型项目型产品企业生产资源平衡协调难度大的关键技术,运用“GT”技术,提供“壳、舾、涂一体化”“模块造船”和加工制造流水线的设计、制造、管理信息,对船舶产品的报价成本、设计成本、采购成本和制造成本实现预控,基本实现CAD/CAM/CAPP/MIS/FA的信息集成,并建立企业设计、制造和管理工程信息中心和企业综合网络系统。系统的经济指标实到下世纪初单船单机成本在降低10%,造船总量提高到80万吨/年,造机马力80万匹马力/年的总目标服务,不仅继续在下世纪保持国内领先水平,而且要为进入国际先进行列的总体目标提供技术和信息保证。
四、企业CAD/CIMS应用工程的总体效益
CAD/CIMS在我集团经历了20多年的发展和应用,已逐步地深入到经营、生产、管理每一个环节。并促进了向造船现代模式的转换,提高了造船生产效率,降低了产品成本和明显提高了产品质量。
(1)有效地促进了企业生产经营的发展,如下表:
计算机应用水平 | 产船产量/年 | 造机产量/年 | 职工人数 | 销售额 | |
80 | CAM/CAPP,取消1:1人工放样 | 5万吨/年 | 9万马力 | ~12000 | 2.2亿 |
90 | CAM/CAPP/CAM/CAE甩图板 | 12万吨/年 | 16万马力 | ~11500 | 7.8亿 |
98 | 建立产品电子信息模型CIM技术初步应用 | 50万吨/年 | 50万马力 | ~10000 | 28亿 |
由上表可以看到近20年来企业生产经营取得了巨大发展,而职工人数却不断下降,这与计算机应用技术特别是CAD/CAM以及CIM技术的应用是分不开的。如果恢复到没有CAD/CIMS技术的年代,以上成绩肯定要大打折扣,因此系统效益不是以数千万元所能衡量的。
(2)CAD/CAPP/CAM/CIMS技术推动了造船业务领域的创新,见下表。
CAD/CIMS技术 | 造船业务创新 | 效 益 |
CAPP/CAM NC绘图机 | 取消人工放样,NC机械的应用,现配式装配→公差造船 | 提高相应生产效率30% |
二维CAD/CAE/CAPP/CAM建立船型库 | 图形终端 甩掉图板、计算器、取消复杂线性1:1BODY模具。分段预舾装 | 提高设计效率25%以上,新产品开发能力提高一倍以上 |
建立产品电子信息模型CIMS开发应用 | 设计制造管理一体化,以中间产品为导向的模块造船和托盘管理技术 目标成本管理 计划优化 | 设计差错减少80%,企业生产资源得到优化配置,产品成本压缩5%以上 |
(3)有力地提高了企业在国际市场上的竞争能力,明显地提高了市场占有率
近两年来亚洲金融危机曾影响到造船行业,产品订单承接困难,有些企业一二年来都未接到订单,但是我厂由于提高新产品开发设计能力以及产品质量和逐步降低的成本保证,并有CAD/CIMS资源做后盾,使得企业在国际市场竞争力有明显的提高,我厂仅民用船舶就手持订单20多条大150万载重吨以上,生产任务已安排至2002年。
(4)出成果、并为造船工业作贡献
我厂CAD/CIMS开发应用多年来还获得了丰硕的科技成果,在该领域我厂获得省部级科技成果三等奖以上的项目达15项之多,我厂还获得原船舶总公司“七五”、“八五”、“计算机应用突出单位”的奖励,并于1997年获得“全国CAD应用工程先进单位”的称号。 我厂还接受TRIBON造船软件KCS公司的委托,建立了TRIBON造船软件中国培训中心,为兄弟单位培养了大批造船CAD应用人才。 我厂的造船CAPP/CAM软件被近30家兄弟单位引进使用,为造船行业做出了贡献。
五、应用体会
1、造船CAD/CIMS的建立必须是企业发展的自身需求
我厂的CAD/CAPP/CAM技术的发展有效地缩短了设计周期和提高了产品质量。使企业在激烈的国际市场竞争中增强了竞争能力。但在90年代中期由于看到了企业与国外先进造船企业的一个重大差距在于企业生产资源的优化水平,促使工厂加快CIMS的建立和应用,当时我厂CAD应用已进入成熟阶段,初具建立造船CIMS的必要条件。在此情况下工厂决定上CIMS工程。由于我厂在CAD/CIMS的开发应用根据造船经营生产要求和企业素质循序前进,因此反复较少并取得了明显成绩,近年来在CAD/CIMS领域投资数千万元,均能做到投入后1~2年内立即产生明显效益,不再有人“说三道四”了,这与企业将CAD/CIMS的开发应用于企业经营生产发展密切结合所分不开的。
2、建立造船CIMS贵在信息集成,重在信息源头的保证
CIMS的主要直接目标是实现企业及生产资源的优化配置,只有实现经营、设计、生产和管理各领域信息集成和共享才能达到这个目标,在CAD的基础上,将产品信息充分电子信息化是建立CIMS的前提,CAD信息是CIMS的信息源头,这个源头信息不全、不准和提供误期,那么下面的制造和管理领域系统的运行也必然不正常。
3、CAD/CIMS的应用与企业自身素质的提高密不可分
CAD/CIMS应用工程使企业规范化,标准化的过程,不是一项“拿来就用”的工程。企业必须在思想观念、设计、生产、管理等各种行为纳入规范化、科学化和制度化的轨道,这是CAD/CIMS应用工程重要的自身条件。有些企业领导和系统应用人员,总以为化了巨资建立了系统就能像引进“机床”一样马上能产生效益,他们不理解信息的采集要做大量基础工作,信息的共享和集成时“大合唱”而不是“独唱”,系统的实施要根据规范化的制度和具有相应素质的人员来保证,因此企业要推行CAD/CIMS工程必须把企业自身素质的提高相结合。
4、CAD/CIMS是不断发展和创新的过程,其实施目标也必须不断提高
CAD应用工程特别是CIMS工程是不断技术创新的工程,企业必须把企业的发展与计算机技术的创新密切结合,在CAD/CIMS开发应用中不断创新,现在一提MIS就似乎有“落后时代”的感觉,其实达到当今技术水平的MIS不多见,CAD/CIMS的发展将会随着计算机技术的发展和产品制造技术的发展而不断创新,CIMS在企业中的应用和实施,还要考虑到我国国有企业改革在不断摸索中,企业的模式也会不断变化,因此不宜过早采用建成CIMS的提法,国外一些先进企业的提法是“向CIMS化”发展,永远不存在“大功告成”的阶段,这样在观念上,政策上才可促使CAD/CIMS技术不断发展。
5、最重要的一点CAD/CIMS应用工程必须在企业领导直接参与下实施,这是一条通用规律
我们企业领导特别是厂长和总工程师不仅舍得投资,亲自支持系统规划、论证,而且像抓产品生产一样抓系统的实施和关键技术的解决,我厂总工程师是系统实施的总调度员,扎实地推进系统深入应用,这是沪动造船集团CAD/CIMS技术能成为企业设计、生产、管理各领域密不可分和不可逆转的技术创新手段的重要原因。
21世纪是知识经济的时代,CAD/CIMS的应用是造船业主要的技术创新内容,也是国内造船企业的技术创新方向,欧盟以明确把船舶工业列为“最适宜于信息技术应用的理想领域”,日韩二国造船企业也把CIM技术作为企业重要的支撑技术,为了使我国造船业在新的世纪进入一流强国的行列,必须在深入应用CAD的基础上加快建立和应用造船CIMS来迎接21世纪的挑战。