精益造船与智能制造方案

船舶与海工装备制造也正在数字化、网络化、智能化技术为主线，持续向设计、生产、管理等 各领域渗透，朝着设计智能化、管理精细化和信息集成化等方向发展，最终实现智能制造。
数字化
网络化
智能化
管理
生产
设计
设计 智能化
管理 精细化
信息 集成化
智能 制造
2.1现代造船模式、精益造船、智能造船
2.0时代——现代造船模式
制造执 行层
制造大 数据层
物联控 制层
柔性化
柔
高
性
级
计
排
划
产
资源状态 物流信息 设备维护
计划实绩 物资物流 人员工时
精益化
智能化
生
质
设
集
能
安
异
产
量
备
配
源
全
常
管
管
管
管
管
管
管
理
理
理
理
理
理
理
信息物理系统 集成
设备、人员、施工区域、产品物联
位置信息（GIS）
设备接口（API）
制造过程数据收集， 生产大数据记录
划管理技
3、静态、局部平衡；
术；
衡；
术
4、及时性、准确性、完整性不 3、基于物联网的综合数
4、流通量管理，现场数据采集实时、准确、完
高；
据采集、分析技术。
整；
5、骨干企业基本实现。
5、现场可视化管理。
1、船体零部件、舾装件托盘化物流管理；
1、实现舾装件托盘化管理； 1、船体零部件托盘化物
中间产品
2、分段流通量合理，较少停滞和无效搬运； 2、分段储备量大、堆放场地大，流管理技术；
组织体制管 队伍相对稳定；
流动性大；
式；
理技术 3、岗位技能复合、一专多能；劳动者综合 3、外用工比例过大，素质和技能普 2、人员复合技能管理
素质普遍较高，
遍不高；
技术。
4、班组建设规范、自主管理意识强。
4、自主管理缺乏。
1、注重节约型设计；
2、有健全的目标成本的预算和控制体系；
目标成本管
1、任务包所包含的成本信息较少；
设计成熟、规范、完整性高，使后期的修
不高，后期修改面和修改量较
改面和修改量都得到有效控制。
大。
1、骨干企业初步建立，信息不
1、基于WP/WO的作业分解方式，工时、完整、准确度不高；
1、精细化作业分解技
物量、工艺、管理信息完整；
2、船体设计深度基本相当，零
术；
2、船体设计深度大，零件托盘化设计， 件托盘化、按工位出图等方面
3、任务包作为计算作业成本的基本单元、
理技术
2、不及时、不准确、不完整。
信息量大，及时、准确、完整地进行物量、
1、基于现代造船模式 的作业成本管理技术。
2、舾装精度控制技术；
精度造船
提前修割
确测量和数据分析
3、数字化精度测量与数
技术
3、已解决
4、以补偿量替代余量，实现无余量制造
据分析技术；
4、放余量，修割率高
5、利用有限元分析等技术手段，进行焊接变形
4、基于数值计算的焊接
5、无
预测
变形预测技术。
3.4精益造船共性关键制造技术——工程管理2
技术方向
国外现状
国内现状及差距
关键技术
1、能耗规范化管理与
1、先进企业万元增加值综合能耗高
实时监控技术；
于日韩近一倍；
1、万元增加值综合能耗低；
2、钢板智能套料与管
2、钢材利用率约低5个百分点左右，
绿色节能技 2、钢材一次利用率高、余料管理精细化；
理技术；
余料管理粗放；
术 3、废气、废液及固废排放低，环境影响小；
• 在各项管理实现数字化基础上，利用空间调度优化算法、数据挖掘、云计算等技术手段，为原材料、生产资源、能源管理、安 智能化 全生产等管理提供决策支持，实现绿色化、智能化管理。 管理
• 完成基于北斗卫星系统、物联网等新一代信息技术的厂域网建设，知识工程全面应用，两化高度融合，信息流、价值流、物流 集成化 全息贯通，实现由信息集成转向制造集成，基本具备虚拟制造条件。 制造
率、效益方面，我们与日韩船企的差距仍然较大。我国先进船厂和日韩船厂建造能力相关指标的对比如下：
2010年 每 修 正 总吨工时消耗（HR/CGT）
25
22.9
20 16.7
15
10
8.1
5
0 国 内 某 先 进 船厂
韩国现代重工
三井造船
中日韩先进造船企业每修正总吨工时消耗对比
中日韩先进造船企业建造技术对比
基本建立 精益造船体系
精益造船 绿色造船 数字化造船
智能造船 智慧船厂
2015
2020
2030
1.3造船业未来10年的发展态势
以信息技术和制造业深度融合为重要特征的新科技革命和产业变革正在孕育兴起，多领域技术 群体突破和交叉融合推动制造业生产方式深刻变革，制造业数字化网络化智能化已成为未来技 术变革的重要趋势。
技术方向
国外现状
国内现状及差距
关键技术
三维快速 建模技术
1、全三维数字化设计；
1、全三维数字化设计；
2、原理图驱动3D建模，实现2D-3D无缝集
1、基于二维驱动的三维
2、基于原理图的手工三维建模；
成；
设计技术；
3、在部分零部件设计中初步应用；
3、参数化设计；
2、工艺及管理信息自动
4、工艺、管理等信息手工添加；
• 具备“海洋强国”、“造船强国”的高端制造能力，在海洋防务、海洋科考、海洋运输、海洋开发四大装备领域有新的突破； 高端化 在豪华邮船、极地船舶具备设计制造能力；造船与海工的国产化配套率有较大幅度的提升。 能力
3.1精益造船共性关键制造技术——生产设计1
技术方向
国外现状
国内现状及差距
关键技术
1、设计阶段间信息继承少，实
中日韩先进造船企业全员造船生产效率对比
国内某先进船厂 日韩平均 0.25
0.21 0.2
0.15 0.11
0.1
95
96
94
92
90
87.9
88
0.05
86
0
84
万元增加值综合能耗（吨标煤/万元）
钢材一次利用率
中日韩先进造船企业能耗物耗对比
1.2船舶工业的奋斗目标——建设世界造船强国
分析借鉴先进造船国家的发展路径，我国船舶工业战略取向和步骤是：
技术方向
国外现状
国内现状及差距
关键技术
1、以下道工序需求计划为依据制定上道工序的
1、以倒排计划为主的计划模式；
作业计划体系
2、日程计划实现率不高，生产 1、拉动式计划管理体系；
2、构建连续流动，准时化、节拍均衡生产；
拉动式计
过程不连续均衡；
2、生产资源动态平衡技
3、确定生产节拍，生产资源实施综合、动态平
造船4.0
造船3.0
造船2.0
造船工业的2.0、3.0、4.0之间没有明确的界面划分，而是一个循序推进的过程
2.3精益造船的框架理念
目标 精益造船
• 设计、生产、管理一体化 • 最低成本、最快交付、最高质量
准时化生产
• 正确的时间、正确的数量、 正确的零件
• 标准的节拍、流通量管理 • 拉动的计划、均衡的负荷 • 连续有效的物流 • 成组技术和加工设备组
4、工艺、管理等信息自动化生成；
化设计技术。
5、初步建立零部件数据库。
5、标准化零部件数据库。
设计自动 出图技术
1、骨干企业基本实现装配图自动 1、三维模型与二维图纸 1、船体实现装配图自动出图、自动套料以及
出图、自动套料，但需进一步深化；自动关联技术； 三维模型修改自动更新二维出图；
2、骨干企业基本实现舾装制作图 2、舾装安装图自动出图 2、舾装制作图、安装图自动出图。
2.5到2025年发展目标所具备的主要技术特征
智能化 设计
• 生产设计实现基于标准化、数据库集成应用与自动化、智能化手段的智能化设计，物量、管理信息完整、准确，设计效率和质 量大幅提高；
• 采用基于WIFI的设计信息查询与三维可视化作业指导系统，不再向生产现场发放纸质图纸，实现无纸化作业。
• 运用虚拟验证、数字化控制及装备技术，构建数字化流水作业生产线，解决造船生产“多品种、单件小批量”条件下生产工艺 流水化 流程柔性化设置和自动化生产。 作业
• 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、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
3.0时代——精益造船
• 单件流水作业、拉动式准时化计划管理、压缩无效作业时间 • 工序零缓冲、物流零库存、资源零浪费、质量零缺陷、设备零故障、
3、船厂废弃物排放实
3、排放物管理有待进一步提升；
4、作业安全管控措施齐全，安全事故率低。
时管控技术；
4、作业安全管控措施有待提升，重
4、船厂作业本质安全
大事故时有发生。
技术。
1、生产体制和劳动组织扁平化；
1、中国38.3万，人均产出低；
2、外用工纳入企业统一人力资源管理范围，2、外用工“以包代管”为主，队伍 1、本工化用工管理模
准时化 • 建立适应顾客导向的拉动式计划、准时化生产管控模式，实现“多任务、多资源、多对象”条件下复杂工程的管理优化。 生产
• 利用CAM技术分析变形规律、全数字化与自动化手段采集精度数据并分析处理，实现船体以补偿量替代余量、舾装精确作业的 无余量 无余量精准造船。 造船
• 应用大量自动化、专业化工艺装备，把造船工人彻底从“苦脏累险”作业中解放出来，基本实现各类装备及关键生产线的数字 自动化 化，部分工艺装备实现智能化，机器人应用领域不断扩大。 装备
总装化造船
• 产品导向型 作业分解与 组合
• 中间产品专 业化生产
持续改进
节约型设计
• 船体结构重量 消减
• 消除设计功能 冗余
• 价值工程
精细化设计
• 协同化设计 • 中间产品完整
性设计 • 设计标准、设
计信息精细化 • 面向任务包的
施工图纸管理
无缺陷施工
• 精度控制 • 全员质量管理 • 辅助工装高效化 • 过程自动化 • 作业标准化
物流Байду номын сангаас控
3、运用物联网技术进行中间产品的定位跟踪和 造成无效搬运多；
2、分段物流实时管控技
技术
实时调度，提高效率。
3、中间产品物流人工管理。 术。
1、建立完善的精度管理体系
1、船体全过程精度控制
1、已建立
2、运用模拟搭载技术进行无余量搭载
技术；
2、已解决，实现了分段余量的
3、运用全站仪等集成化精度测量技术，实施精
自动出图，未实现安装图自动出图。技术。
设计与现 场施工无 缝衔接技
术
1、仅部分切割指令实现网络直接 1、作业指令网络实时传
1、切割、焊接等指令直接传递到现场自动化
传递；
输与控制技术；
装备；
2、无，设计差错较多、施工废返 2、现场可视化三维作业
2、现场作业三维可视化指导。
率高。
指导技术。
3.3精益造船共性关键制造技术——工程管理1
精益设计
2、船体零件托盘化设
按工位出图，设计充分考虑建造的便利性，存在一定差距；
策划技术
计技术；
减少工时、物料等损耗；
3、舾装完整性建模水平仍存在
3、节约型设计技术；
3、舾装完整性建模水平高，设计冗余小；较大差距，设计冗余大，自重
4、设计标准化技术。
4、设计高度标准化。
高；
4、设计标准化程度不高。
3.2精益造船共性关键制造技术——生产设计2
精益造船与智能制造方案
目录
一、我国造船业的地位、形势、目标和行业发展态势 二、现代造船模式、精益造船、智能造船的框架理念 三、精益造船共性关键制造技术 四、精益造船与智能制造的实现途径
1.1我国造船业的地位和面临的形势
我国已是造船大国，三大造船指标位居世界前列，但总体大而不强，在每修正总吨工时消耗、全员造船效率等效
1、合同设计阶段建立全实体的3D模型，
施三维到二维再到三维的设计 1、一体化设计软件平
前期设计生成的初步模型在后续设计阶段
船舶设计
方式，重复工作多；
台技术；
充分利用，持续深化；
阶段一体
2、详细设计与生产设计间协调 2、详细设计与生产设
2、详细设计与生产设计深度融合，详细
化技术
性差，新船型详细设计完整性 计协同设计技术。
生产零停滞、安全零伤害
4.0时代——智能造船
• 信息技术、智能技术与装备制造技术的深度融合与集成，构建船舶 企业的数字化工厂
• 建设船舶制造的大数据平台、构建船舶制造的信息物理融合CPS系统
信息物理系统（CPS，Cyber-Physical Systems）
2.2造船工业2.0→3.0→4.0的推进进程
2015-2020年
• 实现精益造船、绿色造船、数字造船协同发展，实现智能化 设计、准时化生产、流水化作业、无余量制造、自动化装备， 建成规模实力雄厚、创新能力强、质量效益好、结构优化的 船舶工业体系，力争在制造业中率先突破，成为与韩国实力 相当的造船强国。
2020-2030年
• 在上述发展的基础上，进一步提升集成化制造、高端化产品、 智能化管理的综合能力，实现由精细化、标准化和局部智能 化向全面的智能造船、智慧船厂方向的不断发展，成为具有 全球引领影响力的造船强国。
可持续发展的理念
• 环境和安全 • 绿色造船
标准化业务
学习型组织
• 标准业务流程 及编码体系
• 全面集成的管 理信息化及过 程控制
• 全员参与信息 维护
• 由灵活、熟练、 有积极性的员 工构建
• 团队工作 • 复合技能
2.4智能造船的框架理念
管理决 策可视
层
生产进度可视化
质量缺陷可视化
设备状态可视化 成本数据可视化