船舶先进制造技术参考资料

一、现代造船模式的基本概念及原理（成组技术、产品导向型工程分解、区域
舾装、管件族制造、中间产品、船体分道建造、区域涂装、壳舾涂一体化等）
现代造船模式的涵义
所谓现代造船模式,可理解为以统筹优化理论为指导,应用成组技术原理,以中间产品为导向,按区域组织生产,壳(船体建造)、舾、涂作业在空间上分道,时间上有序,实现设计、生产、管理一体化,均衡、连续地总装造船.现代造船模式形成的技术基础—成组技术与系统工程技术在造船中应用阐述如下:
先进制造技术在现代造船模式中的应用
(1)成组技术。

首先应用于机械制造业，利用零件的相似性来组织多品种小批量生产，以获得少品种大批量的生产效率。

成组技术被应用于船舶建造工程，导致了中间产品分类成组加工和管件族加工方法的产生，形成了船体分道建造生产线；成组技术中短间隔期、小批量的生产管理方法形成了船舶建造作业的托盘管理。

（2）产品导向型工程分解。

是按中间产品生产特征分解组织生产的形式，是按总系统、各分系统、系统／区域、区域／类型／阶段而成组，再把这些成组法分别用干基本设计，功能设计、转换设计和施工设计中。

这样可将不同系统的专业人员分配到专门负责某个产品级别的组里，以改善组里的横向关系、简化生产顺序、提高生产效率。

产品导向型工程分解既可用于设计和材料的选定，也可用干生产和控制。

实现壳舾涂一体化，指以“船体为基础，舾装为中心、涂装为重点”的管理思想，把壳（船体）、舾（舾装）、涂（涂装）不同性质的三大作业类型，建立在空间上分道、在时间上有序的立体优化排序。

（3）区域舾装。

新的舾装概念：把船壳视作载体，为造船厂生产主体，往船壳上安装的一切物件都叫作舾装件。

以后发展按区域划分进行舾装作业划分的，分为机舱舾装和除机舱以外的船体舾装、加上跟踪涂装和每阶段交工之前的精细整修等，确立了舾装的全新概念。

如上所述，按照区域划分进行舾装作业的舾装方法便称为区域舾装。

但是严格地说，区域舾装的定义是不够完整的，叫区划舾装更确切些，这里的“区划”是指除了空间要有划分外，在时间上也要有划分，才能使区域舾装的概念更加完整。

因为区域舾装只是舾装方式不是按性能和系统，而是按照区域去组织舾装的安装工程。

（4）管件族制造。

应用成组技术的原理组织管件的生产称作管件族制造。

要实施管件族制造，首先需开发一个管件加工编程系统。

欲确定管件唯一性，应使用管件安装代码。

(5)中间产品。

是最终产品的组成部分。

舾装单元和舾装模块是典型的中间产品。

舾装单元是对特定区域内(如机舱)的设备进行合理布置，单独地高效率地制作；舾装模块是将组成一定功能的相关设备、支架、仪表、管路和电缆等进行组装；在适当时机整体吊入船体进行安装。

(6)船体分道建造。

以分类成组的中间产品为导向，组成若干个相对独立、最大限度平行作业的生产单元，按工期要求，保持一定的生产节拍作业。

现代造船模式中的区域舾装技术、区域涂装技术、高效焊接技术、信息控制技术、精度造船技术等都离不开船体分道建造技术。

（7）区域涂装。

按照船舶区域划分后，进行涂装。

现代壳舾涂一体化造船中，船舶区域涂装技术的发展是必不可少的基础之一，也是现代造船技术发展推动的结果，把造船工艺过程分解为船体分段制造、区域舾装和区域涂装三大工艺流程，在设计和建造过程中，可对船舶舾装与涂装进行统筹运作。

(8)壳舾涂一体化作业。

确立了以“船体为基础、舾装为中心、涂装为重点”的管理思想，从设计、采购、生产计划与控制等方面围绕中间产品进行协调与配合。

通过壳舾涂生产设计之间的协调，最大限度实现各作业均衡、连续地总装造船。

应用成组技术的原理
成组技术是研究事物间的相似性,并将其合理应用的一种技术。

成组技术是促使现代造船模式形成的主要技术之一,运用其如下两种原理:中间产品导向型的作业分解原理,简称产品制造原理和相似性原理。

二、数字化造船
数字化制造中一个非常重要的概念是计算机集成制造系统CIMS。

尽管CIMS在我国863计划的基础上，通过十多年的研究与应用实践并结合中国国情，已将其引伸出了更深层次的含义——现代集成制造系统，但数字化制造和CIMS的真谛是继数字化设计实现后用数字化技术来改进制造技术。

就造船行业而言，数字化造船是以20世纪70年代中期计算机技术应用于数学放样和数控切割两个领域起步的；80年代初，随着计算机技术的发展，计算机辅助船舶设计和制造（CAD/CAM）技术才使计算机的应用从数学放样向辅助船舶设计和制造领域拓展；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。

数字化造船的定义：数字化造船是在计算机和网络技术与新概念的船舶建造技术以及先进的船舶建造设备/设施不断地融合、发展和广泛应用的基础上诞生的，其中三个主要组成部分为：
① 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。

三、质量功能配置、可信性设计技术、工业设计技术
质量功能配置（QFD）的概念。

目前尚没有统一的质量功能配置的定义。

但对QFD的如下熟悉是共同的： 1. QFD有最为显著的特点是要求企业不断地倾听顾客的意见和需求，然后通过合适的方法和措施在开发的产品中体现这些需求。

也就是说，QFD是一种顾客驱动的产品开产方法。

2. QFD 是在实现顾客需求的过程中，帮助产品开发各个职能部门制订出各自的相关技术要求和措施，并使各职能部门能协调地工作的方法。

3. QFD 是一种在产品设计阶段进行质量保证的方法
可信性设计技术
工业设计技术。

工业设计（ID，Industrial Design）是一个新兴的、具有文理渗透特征的综合性学科，包含3个工作领域：
1.产品设计（Product Design）：也被称为工业（产品）造型设计；
2.企业形象（CIS，Corporate Identity System）设计和视觉传达设计（VCD，Visual Communication Design）：后者包括产品的包装装潢、广告、展示等方面的设计；
3.环境设计（ED, Environment Design）：包括建筑与室内装饰设计、店容与橱窗设计、庭院与园林设计等内容。

在工业设计的3个领域中，产品设计是主体与核心。

且惟有产品设计与以机械工业为基础的制造业直接相关、密不可分。

四CIMS/CIM
CIM：计算机集成制造(Computer Integrated Manu-facturing),简称CIM,CIM是指在所有与生产有关企业部门中集成地用电子数据处理，CIM包括了在生产计划和控制、计算机辅助设计、计算机辅助工艺规划、计算机辅助制造、计算机辅助质量管理之间信息技术上的协同工作，其中为生产产品所必需的各种技术功能和管理功能集成化。

CIMS：CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)—计算机集成制造系统便是这种哲理的实现。

CIMS可定义为是通过计算机硬、软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术实现系统集成与优化的复杂系统。

五虚拟制造技术
虚拟制造技术（virtual manufacturing technology，VMT）是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。

这样，可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程，以此来优化产品的设计质量和制造过程，优化生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化，产品设计质量的最优化和生产效率最高化，从而形成企业的市场竞争优势
六企业战略管理
企业战略管理可以定义为一门关于如何制定、实施、评价企业战略以保证企业组织有效实现自身目标的艺术与科学。

它主要研究企业作为整体的功能与责任、所面临的机会与风险，重点讨论企业经营中所涉及的跨越如营销、技术、组织、财务等职能领域的综合性决策问题。

企业战略管理包括战略制订、战略执行、战略控制等过程。

战略制订 1.战略制订的依据：⑴外部环境分析：深入细致分析企业的外部环境是正确制订战略的重要基础，为此，要及时收集和准确把握企业的各种各样的外部环境信息，譬如，国家经济发展战略，国民经济和社会发展的长远规划和年度计划，产业发展与调整政策，国家科技发展政策，宏观调控政策，本部门、本行业和该地区的经济发展战略，顾客（用户）的情况，竞争对手的情况，供应厂家的情况，协作单位的情况，潜在的竞争者的情况，等等。

⑵内部条件分析：分析该企业的人员素质、技术素质和管理素质，产、供、销、人、财、物的现状以及在同行业中的地位，等等，明确该企业的优势和薄弱环节。

⒉战略制订的程序：战略制订一般由以下程序组成：
⑴明确战略思想；
⑵分析外部环境和内部条件；
⑶确定战略宗旨；
⑷制定战略目标；
⑸弄清战略重点；
⑹制订战略对策；
⑺进行综合平衡；
⑻方案比较及战略评价。

战略执行为了有效执行企业制订的战略，一方面要依靠各个层次的组织机构及工作人员的同配合和积极工作；另一方面，要通过企业的生产经营综合计划、各种专业计划、预算、具体作业计划等等，去具体实施战略目标。

战略控制战略控制是将战略执行过程中实际达到目标所取得的成果与预期的战略目标进行比较，评价达标程度，分析其原因；及时采取有力措施纠正偏差，以保证战略目标的实现。

实践表明，推行目标管理是实施战略执行和战略控制的有效方法。

根据市场变化，适时进行战略调整。

建立跟踪监视市场变化的预警系统，对企业发展领域和方向，专业化和多元化选择，产品结构，资本结构和资金筹措方式，规模和效益的优先次序等进行不断的调研和战略重组，使企业的发展始终能够适应市场要求，达到驾驭市场的目的。

七模型重构
反向工程（Reverse Engineering)是指根据实物模型测得的数据，构造出CAD模型q继而将这些模型和设计表征用于产品的分析和制造，并且可以通过对重构模型特征参数的调整和修改来达到对实物模型的逼近或修改，以满足后序的要求．从数字化点产生到CAD模型是一个推理的过程．反向工程为客户和制造者在并行工程环境下应用快速原型技术提供了强有力的工具，能够缩短从设计到制造的周期，目前正由熟练的手工过程转变到以计算机软件和现代测量仪器为主的自动测量过程。

模型重构过程大体可分为两个阶段；数据采集与处理；曲面拟合和CAD建模．这种技术目前在工程上正得到越来越广泛的应用．
八现代造船模式中的产品制造原理和相似性原理
所谓产品制造原理是把最终产品按其形成的制造级，以中间产品的形式对其进行作业的分解和组合,中间产品是指生产的作业单元,是对最终产品进行作业任务分解的一个组成部分,也是逐级形成最终产品的组成部分。

它具有明显的“产品”品特征: 由特定的“产品"作业任务,而且其作业任务并非由单一的工种完成:有明确的“产品”质量指标:有完成“产品"作业任务全部生产资源,或称生产任务包。

这些原理应用到造船，是把船舶作为最终产品，船舶建造从采购材料、加工零件开始，然后以中间产品的生产任务包形式组装成装配件，进而再组装成更大的装配件，这样逐级组装，最终组装成船舶产品。

相似性原理是对产品作业任务分解成门类繁多的中间产品，按作业的相似特征，遵循一定准则进行分类成组，以便用相同的施工处理方法扩大中间产品的成组批量，以建立批量性的流水定位，或流水定员的生产作业体系。

根据船舶的生产特点，相似性分类成组有如下四方面准则：按生产作业的性质分类称赞：按生产作业对象所处的空间部位分类称赞：按生产作业在生产过程中的相似内容分类成组：按生产作业在生产过程中的作业时序分类成组。

九船舶数字化的发展阶段、具体内容（船舶设计数字化、船舶建造数字化、经营决策与管理控制数字化、系统集成数字化和支撑环境数字化及对理想的“数字化造船”7个特征。

美国1999年启动了NSPR ASM推进了美国海军舰艇设计建造尽快全面实现数字化。

美国在LPD-17研制过程中，以集成产品数据环境（IPDE）作为平台，建立了设计单位、制造厂、配套厂和军方的信息集成。

法国DCN应用PLM技术实现了水面舰船和潜艇的设计、建造、维护修理和运行作业的一体化集成。

德国MEKOX则实现了模块化建造和全球标准化配套，其成功的一个重要手段就是数字化技术和工艺装备对模块化设计和建造的支持。

欧美等世界船舶先进制造国家，均已实现了总段建造并向模块化建造过渡，取得这样成果在很大程度上都依赖于先进的数字化技术和实现工具。

日本和韩国等世界造船强国凭借工业化的良好基础，走到了信息革命的前沿，他们把过去按工程串行作业的生产方法，转变为按总段和模块多工程并行作业，使大量舱室中的工作，从船坞和舾装码头转移到专门的工厂或生产车间进行，大大缩短了建造周期。

所谓数字化设计就是运用虚拟现实、可视化仿真等技术, 在计算机里先设计一条/ 完整的数字的船。

不仅可以点击鼠标进入船体内部参观一番,还可以在虚拟的大海中看它的速度、强度、抗风浪能力。

这样一来船舶设计的各个阶段和船、机、舾、涂等多个专业模块在同一数据库中进行设计。

十．国外船舶编码系统的现状及我国的船舶编码系统仍然的问题、解决的办法和措施；
目前国内的大中型造船企业都有一套较为成熟的编码系统，但这些编码系统在企业信息化建设中，均存在这与CIMS不相适应的地方。

现有船舶企业各部门的编码，几乎都是针对本部门的信息需求编制的，这在部门内确实实现了信息的有效控制传递，但当把这个编码放到整个企业，其表达的信息可能就无法较好的转化为其他职能部门的有效信息。

问题分析：1.代码间信息传递存在矛盾2.固定码值编码方法存在缺陷。

改进思路和方法：1转化代码和扩充数据：库针对代码中信息传递存在的矛盾，可以通过代码转换和扩充数据库来解决。

2.采用柔性码值编码（1）设计分类代码结构——确定分类代码的结构，并且确定各代码之间的关系（2）设计分类体系及规则——对应于分类代码的结构，确定各个部门的分类原则（3）确定每个分类属性值的划分规则，待到编码实施时，再根据对象加入编码系统的顺序，以流水号表示不同的分类。

从50年代末期至现在,许多国家针对不同的需要开发了不同的分类编码系统。

前西德阿亨工业大学的OPITZ在调查研究了26种机械产品、45000种零件的基础上研制了O-PITZ系统。

该系统主要由5位主码和4位辅码构成,OPITZ系统为科学地应用成组技术思想和原理提供了工具,开创了零件特征数字化的新纪元。

前苏联也研制了多个分类编码系统,如米特洛诺夫系统有45位回转件码和80位非回转件码构成。

成组技术的后起之秀日本首先提出了适合中小型企业的KC分类编码系统,紧接着又推出了适合大中型企业使用的KK-1,KK-2系统,随着成组技术应用的深入,改进并提出了KK-3分类编码系统。

其中KK-3系统由21位码构成,适用中型以上规模的机械制造企业的设计、加工和管理。

美国在许多高技术领域都应用了分类编码技术,如波音公司的BUOCS系统由5位主码和7位辅码构成,主要应用于企业设计、制造和管理。

还有瑞士的苏尔泽系统(29位),我国各个部门也分别研制了本行业的分类编码系统,如航空部研制的HFU系统,该系统主要由16个码位构成,适用于航空附件企业的设计、制造和管理。

JLBM1 系统是我国机械工业部门为机械加工中推行成组技术而开发的一种零件分类编码系统。

这一系统经过先后四次修订,已于1984年正式为我国机械工业部的技术指导资料。

JLBMl系统的结构可以说是 OPITZ 系统和KK3 系统的结合。

我国南京航天航空大学皮德常提出编码系统的OO模型 面向对象 即围绕对象来组织系统的模型,其观点可以概括为:对象聚合、对象构成、类对象之间联系的语义复杂但形式简单、类之间具有继承性。

21.2 造船编码研究的发展 1.2.1 造船编码体系现代造船模式是一个完整生产体系,造船编码是这一体系中重要的一部分。

造船编码是造船信息的载体,是应用成组技术、计算机技术和虚拟制造技术的基础。

现在人们将造船全过程的信息流和物流进行分类,应用编码技术,以数字和字母来标识和描述事物和概念,并且以零部件的静态特征信息 如品种、型号、规格、材质等 的统一编码建立零部件数据库,然后把唯一的零件配套组合成非唯一性的托盘、分段,直至形成非唯一性的船舶产品。

随着造船技术不断的创新,造船模式也随之转变。

同时必须建立与之对应编码体系结构。

1.2.2 我国造船编码技术的发展概况我国造船舶编码研究起步较晚,1981年中国船舶工业船总公司在建造11000吨全集装箱船时,便开始对生产设计编码进行探索和研究。

这是中船总公司推行船舶编码的起点。

1984年,与日本石川岛播磨重工业株式会社进行技术合作,通过移植—
改良形成自己的编码体系。

1985年全面移植IHI《生产设计编码》,并首先在15000吨多用途船上应用。

1990年余宝山执笔起草了广州造船厂第二设计室《生产设计编码标准资料》共32项达40万字。

1995年中国船舶工业船总公司引进瑞典KCS公司的TRIBON软件系统,再次组织人力对《生产设计编码》进行整理,把它扩展和定义为《船舶建造编码》。

经过20多年的研究和应用我国的大型船舶企业已经建立起相对比较成熟的编码系统。

1.2.3 国内船舶企业编码开发的不足尽管我国船舶企业通过移植,实现了船舶编码系统的本地化,但是我国的船舶编码系统仍然存在以下几点问题: 1.编码的非唯一性,非标准化。

代码的非唯一性造成设计信息的使用混乱,使得设计的信息不能有效转化为生产信息。

各设计信息的不能有效的相互利用,造成大量的重复劳动和资源的极大浪费。

2.编码的容量裕度不够,这也是造成编码非唯一性的一个原因。

当制造信息修改或增加时,没有相应的编码裕度空间可供用以增加信息。

同时许多企业的编码信息的利用效率很低,大量的编码信息没用合理的利用。

3.现有船舶企业的编码系统大都各自为政,不具有交互性,编码在船舶行业的应用,更多的是在企业内部进行统筹规划。

各船厂编码系统相互独立,无法实现编码信息在各船厂之间共享利用,甚至在各造船企业之间、造船企业与船舶配3套企业之间同一生产信息的冲突与信息不对称。

4.虽然我国编码系统的使用已经比较成熟,但是我国船舶企业的编码系统大都是通过从国外船厂引进基础上修改发展而来,国内几乎没有对船舶企业编码体系进行过系统的研究,对于船舶编码体系的理论研究开展的比较少。

1.2.4 目前编码研究的对策编码技术在机械行业的首先应用,然后引用到船舶行业。

我国在船舶行业引入编码系统较晚,但发展的速度很快,目前国内大型船厂都有自己较成熟的编码系统,对于提高船舶企业的造船效率作出到非常大的贡献,对船舶企业的现代造船模式的转变起到极大的推动作用,但是同时我国造船企业编码也存在一些问题。

船舶编码体系的缺陷制约了造船效率的进一
步提升,国内船厂向现代造船模式转变过程中编码技术成为急需进一步改进解决的关键技术之一,而且现有编码技术的不足不能通过对编码系统细枝末节的修改彻底弥补,由此对于船舶企业编码体系的理论研究应该值得国内船舶企业的关注 (1) 编码问题需要研究和不断的开发,随着我国现代造船模式的转变,编码系统应该相应的作出调整以适应现代造船模式的需要。

(2) 编码的研究应该从顶层即从基础作起,从基础出发提出与我国船舶企业实际生产相适应的编码原则。

(3) 体系研究有利于现代船舶企业信息化的实施,增强企业管理的科学性,提高造船效率,实现造船企业整体效益的提升。

(4) 编码研究和开发利用要和企业紧密结合,同时发挥高校和院所科研能力强和工厂实际经验丰富的优势。

十一先进制造技术定义及分类；
先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology，简称为AMT）是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的
种种变化与新型系统。

具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自
动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。

主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。

AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖
于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机
协调和融合。

分类：现代设计技术，先进制造工艺，加工自动化技术，现代生产管。