關(guān)于推廣“大型海洋工程裝備協(xié)同研發(fā)與制造信息系統(tǒng)”的可行性分析

摘 要：文章簡(jiǎn)要介紹了上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司與上海交通大學(xué)合作研發(fā)的大型海洋工程裝備協(xié)同研發(fā)與制造信息系統(tǒng)。文章從系統(tǒng)功能、業(yè)務(wù)范圍、以及系統(tǒng)上線應(yīng)用后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益多個(gè)方面進(jìn)行闡述推廣該套系統(tǒng)的可行性。

關(guān)鍵詞：海工裝備；協(xié)同；參數(shù)化建模

引言

大型海洋工程裝備作為現(xiàn)代大型復(fù)雜產(chǎn)品，其研制具有高技術(shù)、高投入和高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一個(gè)國家科技與經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力的具體表現(xiàn)。振華重工在過去幾年進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，重點(diǎn)開拓海洋工程裝備市場(chǎng)。經(jīng)過幾年努力，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整成效顯著。目前，公司的海洋工程產(chǎn)品包括：海洋石油鉆井平臺(tái)、大型起重鋪管船、風(fēng)電安裝船、鋪纜船、港珠澳大橋配套項(xiàng)目的管節(jié)沉放船及拋石整平船等。當(dāng)前，由振華重工自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、建造的振海系列自升式鉆井平臺(tái)已然成為公司海工板塊的主導(dǎo)產(chǎn)品，新型鉆井平臺(tái)研發(fā)也已列入公司重點(diǎn)科技研發(fā)項(xiàng)目。

為了確保研制工作能夠高質(zhì)量地按期完成，振華重工必須利用自身的整體優(yōu)勢(shì)，在機(jī)制、管理和技術(shù)上創(chuàng)新，認(rèn)真借鑒國外大型海洋工程裝備的研制經(jīng)驗(yàn)，更深入、全面地采用數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、管理技術(shù)，采用嶄新的“虛擬企業(yè)”組織模式下的協(xié)同數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，使數(shù)字化協(xié)同研發(fā)技術(shù)在大型海洋工程裝備的研制中發(fā)揮最大的信息平臺(tái)支撐作用。為此，適合振華海工產(chǎn)品研制模式的“大型海洋工程裝備協(xié)同研發(fā)與制造信息系統(tǒng)”應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)的成功研發(fā)大幅提高了海工產(chǎn)品研發(fā)制造能力和效率。

1 海工裝備研發(fā)與制造系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程及系統(tǒng)功能

1.1 業(yè)務(wù)流程

在目前海工平臺(tái)的設(shè)計(jì)中，各專業(yè)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)程度都有限，特別是后期的數(shù)據(jù)處理方面，包括模型信息的提取管理、出圖等，占用了大量的人力和時(shí)間，而且容易出錯(cuò)，信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)就是提高設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度，利用軟件來實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，提高設(shè)計(jì)效率，降低錯(cuò)誤率；同時(shí)在目前的海工平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常存在這樣一種問題，當(dāng)某一個(gè)專業(yè)修改自己的模型數(shù)據(jù)并且影響到其他專業(yè)的模型數(shù)據(jù)，由于各種原因這種修改沒有及時(shí)反饋到其他專業(yè)去，這就導(dǎo)致了其他專業(yè)的模型出現(xiàn)問題，并且最終會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)工作帶來很大的麻煩，造成許多損失。所以信息系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)同專業(yè)、多終端的協(xié)同設(shè)計(jì)和不同專業(yè)、同步數(shù)據(jù)的交互設(shè)計(jì)，及時(shí)地把相關(guān)專業(yè)的模型數(shù)據(jù)修改信息提交給其他專業(yè)，從而提高整體的設(shè)計(jì)效率，降低錯(cuò)誤率。

系統(tǒng)未上線之前各專業(yè)的設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

從圖1可以看出，系統(tǒng)未上線之前，各專業(yè)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)程度都比較低，包括前期的建模，以及后期的數(shù)據(jù)處理，包括各種材料的統(tǒng)計(jì)及相關(guān)圖紙的生成，都需要人工的參與，占用了大量的人力和時(shí)間，設(shè)計(jì)的效率比較低，而且容易出錯(cuò)。并且從圖上可以看出，各專業(yè)內(nèi)部、專業(yè)之間的協(xié)同性比較低，各自為戰(zhàn)，設(shè)計(jì)容易出錯(cuò)。

而采用協(xié)同研發(fā)與制造信息系統(tǒng)后，業(yè)務(wù)流程圖如圖2所示。

從圖2可以看出，采用信息系統(tǒng)后，各專業(yè)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)程度大大提高，包括前期的建模，由以前的人工建模改成現(xiàn)在的參數(shù)化建模，設(shè)計(jì)人員僅需輸入相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)，模型就會(huì)自動(dòng)建立，而不用像以前一樣逐個(gè)部件進(jìn)行建模，大大提高了設(shè)計(jì)效率；在后期的數(shù)據(jù)處理方面，信息系統(tǒng)可以幫助設(shè)計(jì)人員自動(dòng)地提取相關(guān)的模型信息，并且按照固定的格式輸出，生成相應(yīng)的圖紙，從而大大降低了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，提高設(shè)計(jì)效率，同時(shí)也降低了錯(cuò)誤率；實(shí)現(xiàn)了專業(yè)內(nèi)部、專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)效率，也降低了錯(cuò)誤率[1]。

1.2 系統(tǒng)主要功能

為了實(shí)現(xiàn)新的業(yè)務(wù)流程，信息系統(tǒng)具備了以下功能：

（1）可以參數(shù)化建模，通過輸入相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)，生成相應(yīng)的模型；（2）可以實(shí)現(xiàn)各專業(yè)內(nèi)部、專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確率；（3）數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化，按照各專業(yè)的具體要求，自動(dòng)對(duì)相關(guān)的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；（4）圖紙綜合管理，包括對(duì)圖紙相關(guān)信息的批量修改、自動(dòng)編頁等功能，方便后期的圖紙修改。

1.3 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本項(xiàng)目建立了海工裝備研發(fā)制造協(xié)同信息化系統(tǒng)。該系統(tǒng)體系架構(gòu)從集成平臺(tái)層、工作流層、邏輯層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層六個(gè)層次進(jìn)行了構(gòu)建，形成三維模型環(huán)境下的以數(shù)字量傳遞為核心、覆蓋結(jié)構(gòu)仿真、功能仿真、性能仿真到模擬建造等的海工裝備協(xié)同研制系統(tǒng)[2]，如圖所示。

海工裝備研發(fā)制造協(xié)同信息化系統(tǒng)體系架構(gòu)圖如圖3所示。

2 項(xiàng)目效益

2.1 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目所包含的有關(guān)海工裝備產(chǎn)品研發(fā)與制造協(xié)同信息化技術(shù)的各項(xiàng)課題是我國海工裝備產(chǎn)品制造迫切需要的技術(shù)。利用本項(xiàng)目的技術(shù)成果對(duì)現(xiàn)有海工裝備產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行優(yōu)化，不僅將提高我國海工裝備產(chǎn)品研發(fā)能力，減少研發(fā)設(shè)計(jì)中各種浪費(fèi)，同時(shí)也將提高我國海工裝備產(chǎn)品研發(fā)的效率，將取得較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

海工裝備產(chǎn)品研發(fā)與制造協(xié)同信息化解決方案的研究和實(shí)施給振華重工帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）利用協(xié)同產(chǎn)品研發(fā)與制造技術(shù)優(yōu)化了振華重工內(nèi)部產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)流程，提高了企業(yè)對(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)的綜合管理能力，提升了其效率和能力，消除浪費(fèi)，減少相關(guān)設(shè)備、人員和流程管理成本，使其成為公司新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。（2）采用三維設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)海工裝備產(chǎn)品零部件的加工，功能仿真，使得重要部件一次加工成型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)細(xì)化準(zhǔn)確、有效，消減產(chǎn)品開發(fā)周期。（3）利用協(xié)同研發(fā)設(shè)計(jì)與制造的先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了海工裝備產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)、精確設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)。在真實(shí)產(chǎn)品加工之前，通過虛擬產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能和性能，優(yōu)化機(jī)艙配置，減少質(zhì)量事件帶來的損失，降低公司質(zhì)量管理成本，進(jìn)而進(jìn)一步提升了顧客滿意度。

2.2 項(xiàng)目社會(huì)效益

系統(tǒng)成功實(shí)施，不僅給振華重工帶來經(jīng)濟(jì)上的良好收益，同時(shí)，也具有積極的社會(huì)效益，具體表現(xiàn)在：

（1）振華重工作為目前國內(nèi)典型的海工裝備產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)制造企業(yè)，本次海工裝備產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)協(xié)同信息化解決方案的成功實(shí)施，將為上海乃至全國海工裝備產(chǎn)品研發(fā)、制造企業(yè)起到一個(gè)很好的示范作用。（2）通過項(xiàng)目研究海工裝備產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)協(xié)同信息化解決方案并成功實(shí)施可以促進(jìn)科技成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)換，支持振華重工總體發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。（3）海工裝備產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)協(xié)同信息化解決方案作為復(fù)雜的系統(tǒng)解決方案之一，其系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究可為其他系統(tǒng)的研發(fā)提供很好的借鑒，具有一定的理論意義。

3 結(jié)束語

大型海洋工程裝備協(xié)同研發(fā)與制造信息系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了海工產(chǎn)品精益設(shè)計(jì)的功能集成、精確設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)共享、加工制造的信息協(xié)同，提高了海工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率、分段制造合格率、分段搭載效率和整體建造精度，大幅減少加工制造返工率，達(dá)到預(yù)期可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也有效地提升了振華重工海工裝備的信息化管理及協(xié)同研發(fā)制造水平，使海工裝備研制更加高效、規(guī)范，從而增強(qiáng)海工產(chǎn)品的研制水平，實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字化、協(xié)同化，填補(bǔ)了我國大型海洋工程裝備研制協(xié)同化的空白。

參考文獻(xiàn)

[1]符凌維.供應(yīng)商協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)體系結(jié)構(gòu)研究[D].上海交通大學(xué)，2008.

[2]王星漢.面向復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)的多級(jí)供應(yīng)商項(xiàng)目管理研究[D].上海交通大學(xué)，2010.