第一情报 ---装备制造业

日韩中三国先进船厂数字化应用状况分析

供稿人:刘峰  供稿时间:2006-11-29   关键字:数字化  CIMS  造船信息化  
数字化造船起步于20世纪70年代中期,当时计算机技术主要应用于数学放样和数控切割两个领域。到了80年代初,随着计算机技术的发展,该领域的技术应用从数学放样拓展计算机辅助船舶设计和制造(CAD/CAM)。到20世纪90年代初,在造船行业内计算机技术的应用逐步上升到了CAD/CAM和信息技术进行整合的层面。同样,在船舶制造设备方面,也从最初的数控切割发展到了数控弯板、数控弯管、机械手/机器人装配/焊接、机器人涂装等。
 
但是,将造船行业和汽车、机械制造行业整体相比较,即便是在先进的日、韩船厂,造船仍然是劳动力密集型产业。由于制造数字化、自动化的高投入和低成本劳动力相比难以平衡,在船舶建造过程中的集成度、自动化程度以及数字化程度还是相当低。据资料显示,数字化造船主要包括三个部分:① 数字化设计船舶:CAD/CAM/CAE 等主体技术的广泛应用;② 数字化管理造船:CAPP、PDM、CMIS等船舶建造信息支持系统的全面建立;③ 数字化建造船舶:数控制造技术和与其配套的船舶建造设备/设施的普遍采用。
 
从船舶建造的各个阶段和关键流程可以看出,数字化管理造船贯穿于整个船舶制造过程。下表的
①②③对应于上文的数字化造船三个部分。
 
表1  数字化造船三个部分在船舶各建造阶段中的应用

船舶建造流程\
船舶建造阶段
生产准备
内场加工/平台制造
船台总装
码头舾装
完工交船
设计
①②
①②
 
 
①②
采办
建造
②③
调试
 
 
 
②③
②③

资料来源:数字化造船与“e江南"。船舶工程,总第27卷,2005年增刊
日韩中三国主要造船企业数字化应用动态
在数字化造船技术方面,世界先进船厂采用了多种设计软件和造船系统,如CAD/CAM系统、NAPA三维CAD系统软件、Tribon造船系统等,其中Tribon造船系统是在当今造船界中最为流行,受到很多船厂的青睐。现就韩国、日本、中国先进船厂,目前数字化造船技术应用情况进行归纳汇总。
 
2  日韩中先进船厂数字化造船技术应用动态

国家
主要船厂
数字化造船应用现状
日本
三菱重工
20世纪80年代初,开发并采用完整的CAD/CAM系统及CIMS系统;
2005年,在自身开发MATES基础上,购入由芬兰设计公司开发的NAPA三维CAD系统软件,并且成功投入大型客船建造中。
三井造船
自行开发采用MACISS设计系统,并整合了Tribon系统中部分模块。
石川岛播磨
 
开发出AJISAI系统,该系统可生成一个3D-CAD系统覆盖概念设计参数,建立三维模型到全船模型;此外,该公司还开发了KLEAN(船厂生产计划管理系统。
住友重机械
1997年开发并采用SUMIRE系统,从基本设计到船体结构设计、舾装设计、设备采购、生产计划和工厂自动化控制等整个造船流程进行集成和简化,其船体系统和舾装系统与联合造船共同开发,先进的三维建模系统是其核心系统;
2006年决定引进目前造船界最流行的Tribon造船系统,以替代自身开发的SUMIRE系统,争取2006年底前用于分段建造和舾装工作。
万国造船
自行开发并采用完整CAD/CAM系统(HICADEC)、自动套料系统JNEST+、以及数字造船机器人;
决定引进由日本IBM/达索系统公司提供的CATIA软件,拟用于舾装设计,同时还将CATIA与船体设计采用的HICADEC—A系统组合成三维CAD系统,并在所属的有明、鹤舞和津三家船厂实施。
川崎造船
1996年,川崎重工将Tribon系统产品信息和其自行开发的先进计算机集成信息管理系统CI2M进行整合,还和南通川崎实现了异地设计数据互通。
韩国
现代重工
90年代末,以PTC公司的Winchile为核心,开发出HICIMS集成制造系统,并全面实施。据称:该系统可使平均设计周期缩短约25%、平均建造周期缩短约10%;
目前,现代重工正在全面采用Tribon系统作为其主流的CAD/CAM系统。
大宇造船
韩国造船业界使用Tribon系统最好的一个船厂,该厂采用Tribon系统在实船上的应用、二次开发和CAD/CAM电子模型的覆盖程度相当高;
2004年8月,该公司全面启用新开发完成的信息一体化综合管理系统(CI2M),公司综合效益每年可达5100万美元,生产效率可提高7%~8%。
三星重工
2000年,提出“数字三星”;2001年,开始应用由丹麦、日本、美国和韩国的船厂共同开发的GSCAD系统,同时将其应用的分立系统全面整合成基于统一数据库和产品模型的系统。
中国
外高桥造船
2004年2月8日,开始全面实施CIMS系统一期项目,包括购买一套由HANA-IT公司开发的融入先进专业船厂经验的CIMS系统。
沪东中华
提出“数字沪东”,并已经开始启用企业信息化系统HZS-CIMS,同时继续开发后续模块。
江南造船
2003年6月,开始启用“e江南I”企业信息化系统;
江南造船集团在长兴造船基地总体目标:实施信息化建设“e江南II”,全面提升数字化生产技术。
广船国际
已成功使用GSI-SCMIS一期系统,目前正在实施以SPDM为核心的GSI-SCMIS二期系统。

资料来源:上海科技情报研究所搜集分析整理
日韩中三国数字化造船比较分析
通过世界先进船厂与中国骨干船厂数字化造船应用现状对比分析,可以看出,在日、韩、中三国造船企业中,日本造船数字化技术应用整体水平最为先进,其次是韩国,中国与日本、韩国造船业差距很大。
 
日本:目前,日本一些先进船厂基本上都已采用CIMS系统,实现数字化造船。但是除川崎造船厂和日立造船厂应用CIMS较成功外,其它船厂自行开发系统的维护更新步伐都已经跟不上生产模式和计算机信息技术的发展,正面临着继续系统维护更新还是更换引进新系统选择问题。
 
韩国:在造船数字化生产技术方面,与日本造船业的先进水平还有比较大的差距。韩国船厂在90年代开发的“CIMS”系统相当于日本船厂80年代所开发的CI2M系统。但是,韩国在引进日本、美国和欧洲等国的先进造船信息技术后,研制实施自己的造船CIMS,取得了显著成果。如1991年韩国大宇船厂开始实施CIMS后,其造船销售量增长3倍,年造船缩短约500万工时,船舶建造周期缩短约3.5个月,实现年利润2.2亿美元。
 
中国:在数字化生产技术方面,与日本、韩国造船业差距更大。
 
中国骨干船厂引进国外先进的船舶设计软件系统,如TRIBON和CADDSS等,并不断地进行二次开发和应用,已初步建立了面向造船过程的计算机辅助数字化设计系统。江南造船集团《企业技术创新能力评估报告》对中国目前骨干船厂的“数字化造船”水平进行评估结果显示:
 
(1)  数字化设计船舶:基于3D模型的CAD/CAM已得到了广泛地应用,但基本/送审设计和生产设计之间的信息载体仍为纸质图纸。As Built的电子模型远没有实现。CAE的应用局限于设计分析阶段,在船舶建造过程中CAE的应用程度相当低,而数字化造船更强调CAE技术在制造过程中的应用。此外,日、韩等国先进造船企业船舶平均设计周期为100天,而中国一般要1年才能完成。
 
(2)数字化管理造船:CAPP、PDM、CMIS等船舶建造信息支持系统尚处于起步阶段,标准和编码等基础工作不扎实,并缺乏准确而齐全的基础数据。
 
(3) 数字化建造船舶:信息流对生产设备和设施的是离散型的驱动,并且仅局限于船体部件加工阶段,船舶建造过程中的集成度、自动化程度和数字化程度还是相当低。
 
参考资料
[1] 胡可一,郑冬标.数字化造船与江南信息化建设。 上海造船,2005年第1期
[2] 蔺士忠,徐志超等。日、韩造船企业CIMS系统应甩简介。军民两用技术与产品, 2002.11
[3] 胡可一。数字化造船与“e江南"。船舶工程,总第27卷,2005年增刊
 

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