中遠(yuǎn)川崎的智能造船經(jīng)驗(yàn)

冷單 司志強(qiáng)

南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司（下稱中遠(yuǎn)川崎）是中國(guó)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸（集團(tuán)）總公司與日本川崎重工業(yè)株式會(huì)社合資興建的大型造船企業(yè)，成立于1995年底，是我國(guó)第一家大型中外合資造船企業(yè)。公司注冊(cè)資本14.6億元，總投資超過(guò)50億元，主廠區(qū)及舾裝基地總面積約130萬(wàn)平方米，年生產(chǎn)能力超過(guò)200萬(wàn)載重噸。公司擁有1座30萬(wàn)噸級(jí)船塢和1座50萬(wàn)噸級(jí)船塢。該公司生產(chǎn)設(shè)施先進(jìn)，裝備精良，造船生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。通過(guò)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)、吸收和再創(chuàng)新，中遠(yuǎn)川崎實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理和技術(shù)開(kāi)發(fā)的“本土化”和“再創(chuàng)造”，形成了具有中遠(yuǎn)川崎特色的精益管理模式。

公司主要從事中、高端船舶的研發(fā)和建造，產(chǎn)品類型涵蓋各型散貨船、大型集裝箱船、超級(jí)油輪、礦砂船、汽車滾裝船以及多用途船、雙燃料船、LNG船等特種船。公司先后被評(píng)定為“高技術(shù)企業(yè)”“江蘇省船舶技術(shù)工程研究中心”“江蘇省工業(yè)設(shè)計(jì)中心”“江蘇省企業(yè)技術(shù)中心”和“江蘇省博士后創(chuàng)新實(shí)踐基地”。

公司成立以來(lái)，一直得到社會(huì)各界和政府相關(guān)部門(mén)的大力支持，實(shí)現(xiàn)了高起點(diǎn)、跨越式發(fā)展，迄今共交付150艘船舶，其中，VLCC油輪、13386TEU集裝箱船等多個(gè)船型，建造當(dāng)時(shí)均填補(bǔ)了中國(guó)造船業(yè)的多個(gè)空白。建造工時(shí)、鋼材利用率、萬(wàn)美元產(chǎn)值耗電量、生產(chǎn)效率等主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。

發(fā)展三階段

中遠(yuǎn)川崎的發(fā)展可分為三個(gè)階段。

1995年—2006年：1995年底中國(guó)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸（集團(tuán)）總公司（COSCO）與日本川崎重工業(yè)株式會(huì)社（KHI）合資成立企業(yè)，于1999年正式開(kāi)業(yè)。直至2006年，處于以建立計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)為目標(biāo)的起步階段。這一階段建成了覆蓋全廠的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，信息系統(tǒng)普遍應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、物流管理、現(xiàn)場(chǎng)制造等，不過(guò)在數(shù)字化制造裝備方面投入不多，只有數(shù)臺(tái)數(shù)控切割設(shè)備，而且數(shù)控?cái)?shù)據(jù)都是通過(guò)軟盤(pán)、優(yōu)盤(pán)拷貝到現(xiàn)場(chǎng)的控制計(jì)算機(jī)，效率提高不多。

2007年—2011年：隨著公司二期工程的推進(jìn)，開(kāi)始大規(guī)模利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)設(shè)計(jì)建造手段， 升級(jí)改造了計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的功能，擴(kuò)大了信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，提高了信息系統(tǒng)集成度，擴(kuò)大了數(shù)字化制造裝備的使用規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM/CAPP與ERP系統(tǒng)的集成，數(shù)控?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)生成后通過(guò)光纖自動(dòng)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控切割機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了以信息化和工業(yè)化深度融合為標(biāo)志的數(shù)字化造船。

2012年至今：面對(duì)持續(xù)低迷的船舶市場(chǎng)和不斷上升的制造成本，南通中遠(yuǎn)川崎積極尋求突破，將擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用和實(shí)施生產(chǎn)線改造作為智能造船的切入點(diǎn)，以大幅度減少人工成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境、提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品不良品率，從而持續(xù)提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。從2012年起，公司已經(jīng)成功引進(jìn)3條機(jī)器人生產(chǎn)線。確立了將智能制造作為轉(zhuǎn)型升級(jí)的主攻方向和實(shí)現(xiàn)造船強(qiáng)廠的主要途徑。全面建立船舶產(chǎn)品的數(shù)字化研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試與試驗(yàn)、管理集成平臺(tái)環(huán)境;打通船舶數(shù)字化研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、管理生產(chǎn)線主線;應(yīng)用數(shù)字化樣船技術(shù)，推行模塊化造船和產(chǎn)品虛擬建造，建立船舶精益建造體系;以數(shù)字化為紐帶促進(jìn)生產(chǎn)裝備和管理創(chuàng)新，推行船舶制造資源優(yōu)化配置、智能物流配送，建立造船精細(xì)化建造管理體系;應(yīng)用敏捷制造技術(shù)和虛擬企業(yè)原理，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和管理向數(shù)字化、集成化的跨越，建立以智能制造為核心的現(xiàn)代造船協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同制造體系;推進(jìn)工藝裝備和執(zhí)行系統(tǒng)智能化，大幅降低人力成本，提高自動(dòng)化水平;進(jìn)行數(shù)字化造船人才和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)，建立“智能制造”工程實(shí)施保障體系，使公司的造船模式向智能制造轉(zhuǎn)換，以數(shù)字化車間為切入點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)率先建設(shè)初級(jí)階段的“智能船廠”。

主要經(jīng)驗(yàn)

建立比較完善的企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)

公司建立了比較完善的企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP），并與先進(jìn)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)緊密接口。該系統(tǒng)為高層管理人員經(jīng)營(yíng)決策提供了科學(xué)的依據(jù)，為加強(qiáng)企業(yè)管理、提高資金運(yùn)營(yíng)水平、減少庫(kù)存、提高工作效率、降低運(yùn)營(yíng)成本等提供了強(qiáng)有力的保障。公司在ERP系統(tǒng)的支持下，部門(mén)內(nèi)外、縱橫聯(lián)系有效、緊密，并且實(shí)現(xiàn)了物流智能配送。企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP），主要包括綜合船體系統(tǒng)、綜合舾裝系統(tǒng)、工時(shí)管理系統(tǒng)、支付系統(tǒng)、成本管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)，它超越了傳統(tǒng)MRP-Ⅱ（制造資源計(jì)劃）的概念，吸收了按時(shí)生產(chǎn)（JIT）、優(yōu)化生產(chǎn)、全面質(zhì)量管理（TQC）等先進(jìn)的管理思想，極大地拓展了管理信息系統(tǒng)的范圍。該系統(tǒng)的主要宗旨是將企業(yè)的各方面資源（人力、資金、信息、物料、設(shè)備、時(shí)間、方法等）充分調(diào)配和平衡，為企業(yè)加強(qiáng)財(cái)務(wù)管理、提高資金運(yùn)營(yíng)水平、減少庫(kù)存、提高生產(chǎn)效率、降低成本等提供了強(qiáng)有力的工具，同時(shí)為高層管理人員經(jīng)營(yíng)決策提供科學(xué)的依據(jù)，增加了盈利，最終提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

大力推進(jìn)數(shù)字化建設(shè)

在研發(fā)創(chuàng)新、技術(shù)改造等方面，中遠(yuǎn)川崎合資雙方憑借各自在市場(chǎng)理解、技術(shù)和管理模式等方面的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)聯(lián)合研發(fā)等舉措積累技術(shù)實(shí)力，逐步形成了較為完備的技術(shù)創(chuàng)新體系，具有了較強(qiáng)的前沿科技攻關(guān)能力。截至2018年6月底，企業(yè)共建成交付各類大型遠(yuǎn)洋船舶190余艘，先后研發(fā)并建造了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的20.5萬(wàn)噸散貨船和30萬(wàn)噸礦砂船以及2萬(wàn)標(biāo)箱集裝箱船等，填補(bǔ)了中國(guó)造船史上多項(xiàng)空白，9個(gè)船型創(chuàng)下中國(guó)造船業(yè)新紀(jì)錄。

利用CAD、CAM、CAPP、PDM、虛擬仿真等技術(shù)，中遠(yuǎn)川崎實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的數(shù)字化。全面建立船舶產(chǎn)品的數(shù)字化研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試與試驗(yàn)、管理集成平臺(tái)環(huán)境;打通船舶數(shù)字化研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、管理生產(chǎn)線主線;應(yīng)用數(shù)字化樣船技術(shù)，推行模塊化造船和產(chǎn)品虛擬建造，建立船舶精益建造體系;以數(shù)字化為紐帶促進(jìn)生產(chǎn)裝備和管理創(chuàng)新，推行船舶制造資源優(yōu)化配置、智能物流配送，建立造船精細(xì)化建造管理體系;應(yīng)用敏捷制造技術(shù)和虛擬企業(yè)原理，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和管理向數(shù)字化、集成化的跨越，建立以智能制造為核心的現(xiàn)代造船協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同制造體系。應(yīng)用先進(jìn)的信息化技術(shù)及軟件，采取建立數(shù)字化樣船的方法實(shí)現(xiàn)了各專業(yè)的集成，改變了原有分道設(shè)計(jì)作業(yè)的方式，達(dá)到了平行設(shè)計(jì)的目標(biāo)，推行模塊化造船和產(chǎn)品仿真設(shè)計(jì)與建造，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)周期。

建立全面的生產(chǎn)管理系統(tǒng)

生產(chǎn)管理系統(tǒng)是穩(wěn)定生產(chǎn)的可靠保障。中遠(yuǎn)川崎對(duì)此尤為重視，多年來(lái)，公司發(fā)展起了一套全面的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

一是建立工程計(jì)劃管理系統(tǒng)，應(yīng)對(duì)多船建造中，大組預(yù)定制作太過(guò)繁瑣的現(xiàn)狀，通過(guò)直觀的畫(huà)面，達(dá)到同時(shí)輸出單船、多船預(yù)定表的功能，為安排工程計(jì)劃提供依據(jù);通過(guò)輸出大組立預(yù)定表和搭載/PE預(yù)定表，結(jié)合周間、月間安排，達(dá)到合理安排各船分段加工順序的功能，同時(shí)大幅度地節(jié)省手工制作預(yù)定表的工時(shí)。

二是建立管材金物系統(tǒng)，以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)管子車間實(shí)際情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，合理安排調(diào)整管加工進(jìn)度和金物的使用;同時(shí)為采購(gòu)、倉(cāng)庫(kù)安排采購(gòu)周期和物料流轉(zhuǎn)提供依據(jù)。

三是建立涂裝PSPC管理系統(tǒng)，根據(jù)PSPC規(guī)范要求，對(duì)二次表面施工、涂裝施工、完工檢查等報(bào)告（統(tǒng)稱為CTF文件）進(jìn)行記錄，便于船舶營(yíng)運(yùn)、維修過(guò)程中對(duì)船廠的涂裝工作和記錄進(jìn)行查閱;對(duì)涂裝測(cè)膜儀數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和分析，自動(dòng)處理成膜厚報(bào)告，同時(shí)直接將最大膜厚、最小膜厚、有效膜厚數(shù)據(jù)比例、測(cè)膜儀型號(hào)等數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄。

四是建立電路管理系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以采集廠區(qū)所有變電所設(shè)備的相關(guān)信息（電壓，負(fù)載，運(yùn)行狀態(tài)等），對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，可以對(duì)異常狀態(tài)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，并根據(jù)報(bào)警級(jí)別迅速進(jìn)行處理，以各變電所的負(fù)載數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)合理的分析及控制，達(dá)到節(jié)省能源、保護(hù)設(shè)備、保障生產(chǎn)正常電力供應(yīng)的目標(biāo)。

五是建立不合格品處理系統(tǒng)，制造部門(mén)發(fā)現(xiàn)不合格品并提交質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)、質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)確認(rèn)后轉(zhuǎn)發(fā)至責(zé)任部門(mén)、責(zé)任部門(mén)調(diào)查跟蹤并制定處置措施、質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)認(rèn)可后將問(wèn)題封閉;縮短了不合格品的處理周期，為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。

實(shí)現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM的集成

對(duì)于企業(yè)自制加工的船體結(jié)構(gòu)和船舶管路，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM的集成，使設(shè)計(jì)、制造、加工、管理信息一體化，貫穿了零件設(shè)計(jì)信息、工藝信息、工裝信息、材料配套信息、加工信息和裝配信息的信息生成和傳輸全過(guò)程，并且在采購(gòu)申請(qǐng)單、物料清單、托盤(pán)清單等業(yè)務(wù)方面全面實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化。在設(shè)計(jì)（CAD）階段，分別輸出詳細(xì)設(shè)計(jì)圖和型線圖，然后分別進(jìn)行建模和光順檢查，在模型發(fā)行后進(jìn)行分割（CAPP），分割后經(jīng)CAM自動(dòng)處理程序，形成加工數(shù)據(jù)，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)分別傳輸至現(xiàn)場(chǎng)的智能切割設(shè)備和機(jī)器人，進(jìn)行加工。

重視制造工藝與裝備的智能化

智能化改造是未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)的大趨勢(shì)，對(duì)中遠(yuǎn)川崎來(lái)說(shuō)也不例外。中遠(yuǎn)川崎重視制造工藝的智能化，將原先依賴經(jīng)驗(yàn)的類比設(shè)計(jì)提升為基于科學(xué)的數(shù)字模擬和智能規(guī)劃;制造裝備的智能化，將原先依賴經(jīng)驗(yàn)的手動(dòng)操作改造為智能制造方式，降低了人工成本、改善了作業(yè)環(huán)境、減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了工作效率和產(chǎn)品合格率、縮短了生產(chǎn)周期、節(jié)省了場(chǎng)地。公司建立了型鋼生產(chǎn)線，生產(chǎn)線結(jié)合了生產(chǎn)工藝流程、精度管理方式、場(chǎng)地條件、設(shè)備設(shè)施等情況，實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)料→切割→自動(dòng)分揀→成材分類疊放全過(guò)程的智能制造。公司建立了條材機(jī)器人生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了信息傳輸智能化、物料傳輸感知智能化以及加工智能化。公司建立了先行小組立機(jī)器人生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線僅配一名員工操作，手工進(jìn)行裝配、補(bǔ)焊;其余均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化;設(shè)置U型工位，縮短了員工的移動(dòng)距離;采取自動(dòng)背燒方式，無(wú)需對(duì)部材進(jìn)行翻身;機(jī)器人焊接質(zhì)量穩(wěn)定，成形美觀，焊腳控制良好，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量;實(shí)現(xiàn)了工件傳輸智能化、焊接智能化、自動(dòng)背燒以及自動(dòng)工件出料。目前公司已經(jīng)成為我國(guó)造船行業(yè)中第一家大規(guī)模應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人并取得成功的造船企業(yè)。

采用先進(jìn)的管理模式

南通中遠(yuǎn)川崎船舶公司建立了完善的現(xiàn)代企業(yè)管理體系，先后通過(guò)了（DNV）ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證，ISO14001環(huán)境管理體系認(rèn)證，OHSAS18001職業(yè)安全衛(wèi)生體系，ISO27001信息安全體系認(rèn)證和ISO10012測(cè)量管理體系的國(guó)家級(jí)確認(rèn)。由于采用了先進(jìn)的生產(chǎn)組織工藝，以及過(guò)程控制、自主管理等質(zhì)量管理手段，保證了產(chǎn)品的高精度要求。生產(chǎn)中，采用先行舾裝、先行涂裝技術(shù)，有效地保證了舾裝質(zhì)量和涂裝質(zhì)量;采用分段總組技術(shù)，使得高空作業(yè)低空化，低空作業(yè)平面化，提高了作業(yè)安全性和施工質(zhì)量，大大提高了工作效率。公司建立健全了完善的質(zhì)量保證體系：公司（品質(zhì)保證本部）→部→科、系→班組。在引進(jìn)川崎重工管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，全面實(shí)行精度管理，利用統(tǒng)計(jì)技術(shù)在生產(chǎn)各工序進(jìn)行全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控，并通過(guò)信息反饋、數(shù)據(jù)分析來(lái)確定公司的精度控制數(shù)據(jù)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年努力，該公司率先在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了無(wú)余量造船。

通過(guò)國(guó)際合作推進(jìn)智能制造

中遠(yuǎn)川崎結(jié)合自身的經(jīng)營(yíng)發(fā)展實(shí)際，在智能制造方面積極開(kāi)展國(guó)際合作，與日本川崎機(jī)器人、KHI公司等聯(lián)合，在自動(dòng)化/智能化生產(chǎn)線、流水線的基礎(chǔ)上，持續(xù)推進(jìn)智能車間、智能工廠建設(shè)，主要產(chǎn)線、車間基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化生產(chǎn)，在確保作業(yè)安全和質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，將生產(chǎn)效率提高15%以上，產(chǎn)品建造周期縮短10%～15%，能源資源消耗也實(shí)現(xiàn)了大幅降低，鋼材利用率達(dá)到92%，每萬(wàn)美元產(chǎn)值耗電量?jī)H為760千瓦時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量和建造效率達(dá)到世界先進(jìn)水平。為此，2015年，公司的船舶制造智能車間試點(diǎn)示范被列為首批智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目。2017年，企業(yè)建設(shè)的船舶制造智能化車間被評(píng)為中國(guó)智能制造十大科技進(jìn)展。次年，企業(yè)的智能制造項(xiàng)目又入選2018年智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用項(xiàng)目。至此，中遠(yuǎn)川崎的智能制造已為領(lǐng)先行業(yè)夯實(shí)基礎(chǔ)。