广船国际利用信息技术改造传统造船业

当前全球航运市场的复苏和中国建设国际航运中心速度的加快,使造船业迎来了快速发展时期。我国已经成为世界第三大造船国,各造船企业的制造设备、工厂条件与国际先进水平差距不大,但信息技术依然落后,导致生产效率相对低下。
虽 然中国造船总量有所提高,但造船工业生产效率仍大大低于发达国家,有资料表明,我国典型船厂年人均造船吨位、年人均产值和生产效率等三项指标,与国外先进 船厂相比均存在较大差距,中国船厂的生产效率仅为发达国家的1/40甚至更低。日本造船工人人均年产值达55万美元,韩国工人为48万美元,而我们则只有 区区9千美元。为什么劳动力的投入和产出会有如此大的差距,其中一条很重要的原因就是造船企业信息化技术的先进程度不足。
船舶建造不仅需要先进造 船技术的应用,而且更需要贯穿企业整个制造过程的信息化技术。由于现代造船企业采用大量先进制造技术,随之也产生了庞大的信息量,只有拥有先进的信息化技 术作保证,才能有效地提高造船产量、建造质量、降低成本和缩短建造周期,才能在世界市场的战略对抗中赢得胜利。为了赶超国外先进企业,提升信息化水平对于 广船国际来说势在必行。

信息化概况
广州广船国际股份有限公司是中国著名的船厂之一,现有员工五千多人,其中工程技术人员一千多人。1993年,作为我国国有企业第 一批实行股份制改造的九家重点企业,分别在香港和上海证券交易所发行股票。广船国际是华南地区最大的现代综合性造船企业,产品包括船舶制造、集装箱、钢结 构、压力容器、机械工程、电梯等等,每年产值超过25亿(船舶占80~90%比重),效益位于同行业前列。
广船国际的计算机应用可追溯到上世纪七 十年代初,是华南地区最早应用DJ-121计算机的单位;1985年引进IBM大型机(IBM3031)用于船舶工程计算及CAD应用;1988年开始将 计算机应用于企业管理信息化;1994年引进大型造船专业化CAD系统——tribon系统,经过10年的推广应用,取得了显著的应用效益,目前该系统仍 在不断扩充,投资将超过350万美元; 1997年广船国际作为示范工厂参加了国家863计划之CIMS工程,该工程累计投入3000多万人民币,计算机应用已覆盖全公司的各个部门和主要生产环 节,提高了生产效率,取得了良好的经济效果;1998年还投入力量,开始应用办公自动化系统,并取得了实际应用效率。
全公司现有Alpha服务器3台、Alpha工作站45台、PC及PC Server 1200多台、相关外设800多台、大型绘图仪一台,全厂建立起1000M快速以太网,并建立了Internet网站。

信息化技术是提高公司竞争力的关键技术之一
上世纪七十年代末,广船国际开始从军品生产转为出口船舶产品生产,率先参与了国际市场竞争,并在 激烈的竞争中站稳了脚跟,发展了自己。在开始参与国际合作的过程中,特别是与日本石川岛播磨重工株式会社(简称:IHI)的技术合作过程中,发现当时的日 本造船企业,已普遍地将信息化技术应用于设计、管理、制造等多个环节,建立起了当时世界上最先进的造船管理方法和造船工艺技术。在以后与日本、韩国(这两 个世界造船业最发达的国家)的造船企业接触过程中,发现它们按先进管理模式建立起来的信息化计算机系统,在船舶设计、建造进度、成本控制等方面发挥了极大 的作用,使它们的国际市场竞争力远高于欧、美等国的造船企业。
1984年,广船国际决定全面移植日本IHI的造船生产模式,学习当时世界上最先进 的造船管理方法和造船工艺技术,如生产设计(即将产品设计CAD/CAM、工艺设计CAPP和生产管理溶于一体的设计)、精度管理、计划管理等。新造船设 计模式从“造什么样的船”深化为“如何造船”,对整个物流与建造过程进行全方位的设计与控制,使建造进度与建造物流成本进入提前可控状态。这样一来,设计 图纸与管理文件大量增加,每艘万吨船的图纸多达几万份,手工产生及管理如此多的信息量将是不可想象的。在生产模式的移植过程中,由于日方认为计算技术的移 植涉及其核心技术,不能提供技术转移。因此,广船国际的历任领导班子都充分意识到建立自己的计算机系统,是成功建立新生产模式的关键。自此,广船每年都投 入大量的资源,逐步建立起CAD/CAM系统、物流管理信息系统、质量管理信息系统、设备管理信息系统、成本管理系统等,这些与新的生产模式相适应的信息 系统,为广船国际新生产模式的建立,奠定了技术基础。
经过十多年消化吸收和实践,广船初步建立起有特色的造船生产管理模式,被当时的船总推荐为现 代造船模式转换的范例。新生产模式的应用,使产品产量从一年半造一艘万吨轮到一年造十艘轮,建造的船舶产品的品种由散货船扩大到成品油船、滚客船、半潜船 等科技含量较高的船舶,企业的国际竞争力得到了加强,。特别是1990年以后,广船的经济效益,如利税率、劳动生产率、人均产值和利税总额、百元产值等几 个经济指标均居我国同行业的前茅,成为了我国造船行业的“领头羊”。
从广船国际发展的历程中,可以发现:引进国外先进的生产技术与管理思想,是改造传统“国企”的必由之路,而信息化技术提供了实现这些先进管理思想的最有效手段。

以CAD/CAM应用为突破口
船舶设计是船舶建造过程中最重要的环节,也是图纸、管理信息的数据源头,CAD/CAM的应用是广船计算机应用的最早需求,也是最重要的需求。
早 在上世纪七十年代末,广船已经在船体性能计算、管舾装领域进行了自主的CAD/CAM开发应用,随着广船造船生产模式全面移植日本“IHI”工作方法,推 行托盘管理,船舶CAD/CAM系统应用逐步深化。九十年代初,引进了国内自主开发的“船体CAD/CAM子系统”,并自主开发了“管路CAD/CAM子 系统”、“风管CAD/CAM子系统”、“电缆CAD/CAM子系统”、“舾装件CAD子系统”、“涂装CAD/CAM子系统”,初步满足了当时的需求。 上世纪九十年代,广船从美国引进了三条管子自动生产线及船体平面分段切割机,船舶CAD/CAM系统成功实现了与其的对接,CAD/CAM产生的加工指令 可以直接控制NC设备,在CAD/CAM系统内运用成组技术,使管子加工能力由2~3万根/年提高到10万根/年左右,使船体分段加工能力与管子加工能力 不再成为制造过程的瓶颈。
随着造船产量的不断提高,舶舶产品订单的单产品、小批量制造特点对广船的影响越来越大,每年需要设计的新船舶有三艘之 多,设计能力逐渐成为制约造船能力的瓶颈。由于国内自主造船CAD/CAM系统的水平不能满足企业的需求,各个分系统各自为政,缺乏统一的设计舞台,如船 体系统产生的结构信息不能实时被管路系统利用,造成船体结构修改后管路的走向可能没有相应改动,最终造成设计差错。为此,各个设计专业必须经常人工交换设 计变更信息,严重影响了设计的效率。
1994年开始,广船国际从瑞典引进了国外应用最广泛的船舶设计软件tribon系统,该软件由瑞典 KCS(Kockums Computer System AB)公司开发,是一个较先进和实用的专家系统。该系统解决了统一设计平台的问题,使多年来“船、机、电”在一个平台上设计的梦想成为可能。在以后的几年 中,广船分多次扩充了硬件与Licence(许可证),应用规模达到200多台工作站。
引进初期,由于tribon系统那种欧洲式的设计理念、企 业管理模式、企业标准、企业工装设备与广船的实际状况有相当大的不同,使它在全面推广过程中遇到了阻力。1997年广船国际进行CIMS立项,公司决定紧 紧围绕TRIBON系统这个平台,结合以前自主软件的开发经验,对TRIBON系统进行二次开发。根据GSI-CAD/CAM的开发需求,广船成立了多个 课题开发小组,如船体开发小组、舱室布置系统开发小组、管子系统开发小组、电缆系统开发小组、图形接口系统开发小组等。各小组分工合作,协调开发,建立了 许多基础数据库,例如船体标准部件库、舱室部件库、管子部件库、管子电气符号库、设备库等。同时根据我公司的实际情况,对各个部件制定了相关编码原则,建 立了一整套编码体系。通过编制接口程序,将TRIBON系统产生的设计信息及时转到其他信息系统,达到了与其他系统的信息集成。
在推广应用TRIBON系统的过程中,由于公司一把手亲自负责,担当了项目领导小组组长,设计部门与计算机开发应用部门齐心协力,TRIBON系统终于在广船取得了全面应用的成果。国内其他船厂在借鉴广船国际的成功经验后,纷纷引进了TRIBON系统,也取得了实效。
几 年来,GSI-CAD/CAM系统的开发应用取得了可喜的成绩,为缩短造船设计周期作出了贡献,设计能力由1997年的1.5条产品增加到2001年的近 3.5条左右产品。设计的图纸量达20余万份,设计电子文档的数据容量超过8500兆字节,各种围绕GSI-CAD/CAM系统应用而进行的培训有23次 之多,培养GSI-CAD/CAM专业应用和开发人员150余人,二次开发的专业子系统达8个,部分获得国防科工委、船舶总公司和广州市的科技进步奖,编 制和完善了5类适应GSI-CAD/CAM系统的新的编码体系,建立了上万个部件的图形和属性数据库,制定了有关GSI-CAD/CAM应用、维护的配套 标准及管理制度7项。目前,设计图纸计算机出图率达到97%以上,设计图纸质量有了大幅度改进,大大减少了因图纸质量造成的材料浪费,产品质量也因此得以 改进。
此外,广船在应用CAD/CAM系统的过程中,竭力推行企业标准化工作,在严格执行国标、部标的基础上,形成了1920个企业标准,规范相应的工作规程,使计算机系统中的数据规范化有了相应的支撑,保证了信息系统的数据准确性和信息畅通。

重视计算机在物流管理上的应用 
造船业不仅是劳动密集型、技术密集型的产业,还是资本密集型的产业,一艘万吨轮的船价往往亿元以上,涉及的外购原材料、设备、零部件种类繁多,占用的资金额相当高。如何一方面及时保障生产的需要,另一方面又降低库存量,加快资金的周转速度,是提高企业经济效益的关键因素。
从 1995年起,广船造船物资管理部门认识到计算机在物流管理上的巨大应用潜力,开始组织队伍进行开发应用工作,由于当时的管理流程适合于手工作业,系统的 开发只能从一些具体的业务开始,逐渐扩展。在不断理顺物资管理流程的过程中,信息系统不断得到完善,最终形成覆盖造船企业物流管理全方位的信息管理体系。 目前,物流系统主要分成三个子系统:托盘管理、合同管理、仓库管理。此系统包括了设计数据的转换、物资纳期计划的制定,合同管理,仓库管理、工程部门的集 托管理及财务成本系统的数据接口等功能。系统能根据设计产生的物量信息和工程部门对物资的需求计划,制定物资的合理采购计划,并对采购合同进行全程管理, 对进、出仓库的过程进行严格的信息控制,系统按工程部的要求进行集托管理(船上某一区域某一安装阶段的物资需求),能对各设备所需的证书(船检证书等)进 行管理,系统能根据生产计划预测将来成本的发生状况,并统计实际发生的物资采购成本,同时反馈到成本及财务系统。
造船物流管理系统的建立,理顺了 物资管理流程,降低了库存水平,提高了资金利用率。据2000年统计资料显示:物资部门工作人员数量由1998年的280人减少到210人,物资存放的场 地不足原来的一半,仓库占用的资金由2.6亿降为0.9亿,资金周转由112天降为58天,而同期的造船数量由3艘增加到8艘,取得了明显的经济效益。造 船物流管理系统在广船的全面应用,使广船的物质管理水平在国内同行内处于领先的水平,此系统已开始推广到其他船厂。

深入展开船舶产品管理技术研究
GSI-SCIMS系统先期建立了CAD/CAM系统和物资物流管理系统、质量管理系统等,这些系统在应用中 取得了良好的效益。由于船舶设计是信息源头,物资物流管理系统、质量管理系统等都要从CAD/CAM系统提取大量和必要的数据,建立一个统一而共享的桥梁 系统是必要的。船舶产品数据管理(SPDM)系统就是这样的系统,在统一数据库和操作系统平台基础上,它架起了CAD/CAM系统和其他系统之间的数据交 换和共享的桥梁,实现了设计与物资管理、质量管理、设备管理、生产管理等的信息集成。
船舶产品数据管理(SPDM)系统是GSI-SCIMS工程 中的一个重要系统,它是GSI-SCIMS工程的核心组成部分,是CAD/CAM与物流管理系统、生产计划/生产管理系统的信息交换中心,也是物流管理系 统、成本管理系统、生产计划/生产管理系统的信息应用基础。SPDM将根据船舶设计和建造的特殊性,在不同的阶段按不同的组织方式(系统、托盘等)管理设 计资源,形成统一数据库平台的船舶产品数据库管理系统,产生统一格式的完整船舶BOM表、建造工时,管理设计产生的图纸及其他信息,实现与CAD/CAM 系统的信息集成,为物流管理系统、成本管理系统、生产计划/生产管理系统提供信息源。
SPDM系统将采用Internet\Intranet技 术,与TRIBON集成,形成完整的船舶产品BOM表、建造与安装工艺文件、建造与安装工时,管理设计产生的电子图纸和电子文档。通过该系统的开发和应 用,实现提高设计水平和质量、提高设计效率、降低设计成本等的目标。

实现信息系统之间的集成
1997年,广船国际的计算机应用已在多个方面取得成效,但由于以往在计算机辅助设计和辅助建造(CAD/CAM) 以及辅助管理系统在开发时,各个部门各自为政,形成部门间和专业间的“信息孤岛”,信息流通不畅,直接影响生产准备和生产管理。物流信息的不畅,使生产的 节奏受到影响,部门间的生产衔接产生脱节,直接影响了生产效率;由于设计系统和管理系统相对孤立,设计变更的反映需要一周到二周的时间,而工程变更的反映 则需要更长的时间,在较大程度上影响了产品的设计和建造。
为了解决“信息孤岛”问题,广船于1997年启动了“广船国际船舶集成制造系统 (GSI-SCIM)工程”。此工程的目标就是根据CIMS的理念,建立一个以公司造船业务为主体,以船舶产品为对象,以设计信息、生产管理信息为核心, 以生产设备、计算机设备、网络设备等为依托的,集船舶CAD/CAM、物流管理、质量管理、财务及成本管理、办公管理等系统为一体的集成系统。
在 GSI-SCIMS工程的实施过程中,广船紧紧抓住CIMS的核心思想“信息集成、技术集成”,而不片面追求设备制造自动化、柔性制造等技术。经过三年的 努力,基本实现了初期的目标,建立了船舶CAD/CAM分系统、产品数据信息管理分系统、物流管理分系统、质量信息管理分系统、财务及成本管理分系统、办 公自动化管理系统、网络及数据库平台系统,各分系统之间实现了信息的初步集成,取得了较大的效益。GSI-SCIMS工程于2001年通过广东省CIMS 专家组的验收鉴定。