以数字化技术创新做强我国船舶工业(2)

2019-08-31 15:09

重点是通过构建公共的网络系统实现企业间的信息共享。LINKS则是建立企业间的CIMS系统的信息交换,实现企业间的协调与合作。

在LINKS项目中,不同的造船企业通过以产品模型(PM)为基础的数据库进行船体或舾装信息的交换,各个企业可以使用各自的CAD系统,通过转换软件形成中间文件转入产品模型数据库中,进行企业间的数据交换。材料和设备制造商则按照信息标准化方式与造船企业进行数据交换。

近年来,日本造船业已认识到当今造船业的竞争已不是单个造船企业间的竞争,而是扩展到整个供应链之间的竞争,必须建立上下游企业间的信息共享和信息交换平台来提升竞争能力。为此,日本造船业界在上下游企业间的供应链管理方面推进了ZoHaKuWeb计划,该计划的目标是建立一个电子商务平台,实现造船企业与配套企业间的工作协同。使造船总装企业和各配套企业间通过实时的信息交换,实现缩短设计建造周期,降低设计建造成本,提高产品质量,快速应对客户需求的目的。在生产加工设备的数字化方面,日本造船企业也进行了大量的开发,从板材、型材的数控切割和数控加工,焊接、涂装机器人,到平面分段自动流水线,使生产效率和产品质量大幅提高。 日本的三菱重工在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,在自身开发的MATES基础上,购入由芬兰设计公司开发的NAPA三维CAD系统软件,并且成功运用到大型客船的建造中。另外如三井造船:自行开发采用MACISS设计系统,并整合了Tribon船舶设计系统的部分模块。

值得一提的是韩国政府早在2008年便提出了将IT融入造船的理念,其旨在于充分发挥韩国IT领域的优势,将先进的IT技术嫁接、融入汽车、造船、钢铁、建筑和医疗五大主力产业中。为加快融合速度,韩国政府在当时投入了资金706亿韩元(约7000万美元),并在五大行业中选定了31项作为国策研究课题进行重点促进。目前韩国的IT部门遵照政府“IT融入造船”的指示精神,除了正在开发防止生产现场安全事故的IT管理系统外,还在开发可以选择最佳航线、提高航行安全性能、远距离对船舶维修、保养进行诊断的智能化系统,作为战略发展项目予以资助。

在此背景下,现代重工与韩国电子通信研究所合作,利用信息技术,构筑数字化船厂。现代重工作为韩国核心船厂的代表在90年代末就建立以PTC公司的Windchill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CAD/CAM系统。并且该企业考虑将无线电通信系统进一步扩大到物质部的物流管理部门,使得分段在厂区内的位置、材料的流向一目了然,同时还可以进行分段存放管理与现场生产管理。值得一提的是韩国的大宇造船是韩国造船界Tribon系统应用最好的案例。其采用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,据称,生产效率可提高7%-8%。

5. 国内造船数字化现状

我国造船数字化技术与发达国家相比虽存在一定的差距,但始终紧跟先进造船国家的发展潮流。国内造船业界经过不懈的努力,目前造船数字化技术已逐步渗透到造船业价值链的每一个环节。从合同设计、性能计算、详细设计、生产设计、物流供应、生产计划、生产控制、质量保证、成本核算等各方面均引进或自主开发了各种各样的信息系统,并已广泛应用于船舶设计、造船生产和管理过程中,造船业的信息化明显地增强了中国造船的国际竞争能力。

目前,国内主流造船企业在船舶设计制造领域已全面采用了CAD技术,各企业设计部门普遍使用了造船CAD/CAM系统进行合同设计、详细设计和生产设计。通过建立全船的三维数字模型和标准零部件库,使设计工作更精确、更直观,明显提高了设计速度,减少了设计差错。有部分企业已开始应用PDM系统,如引进PTC公司的Windchill系统,或国内自主开发的PDM系统等进行产品数据管理和设计过程管理,PDM系统的应用不仅规范了设计过程,更重要的是建立了产品数据信息的交流通道,使CAD的设计信息能较顺利地传递到后续的作业中,为设计的协同、设计信息和制造信息的集成奠定了基础。CAD和PDM技术的应用大大缩短了设计周期、加深了设计深度、提高了设计质量,使国内造船水平有了较大的提升。在虚拟仿真领域,国内近几年不少船舶研制单位引进了虚拟仿真软硬件平台,并进行了初步应

用。应用主要集中在虚拟漫游和产品展示方面,在水面舰艇建造工艺虚拟仿真方面的研究和应用则刚刚起步。

在生产管理数字化方面,不少船厂从八十年代就开始了MIS系统的研究开发,一些企业针对特定的业务需求,开发了一些应用系统,如物资管理、生产计划管理、财务成本管理等信息系统,这些系统的应用提高了管理数据的采集、分析、统计的准确度和及时性,在局部范围内取得了较明显的效果。随着造船现代化步伐的加速,一些新型的现代化造船企业直接引进国外造船企业的管理理念,通过引进造船CIMS系统并结合企业的实际情况进行系统改造,在实际应用中取得了显著的成效。 5.1 数字化设计技术

数字化技术应用推动了设计手段进步和设计技术进步。不仅信息资源、设计软件、优化分析工具得到共享,且整个设计过程数据信息得到共享和传递,建立信息流和工作流,组织产品设计及管理,在设计上更灵捷支持综合优化设计、基于知识经验设计、数值仿真分析、虚拟仿真试验验证,以及协同设计管理和与工厂集成。

数字化设计改变了总体所的设计模式,牵引总体集成设计技术发展。由单个应用到集成应用,再到结合流程协同应用转变;在设计方法由经验性向确定性定量设计转变,专业由总体和结构,拓展到电气、通风、轮机、作战等;在设计手段由二维设计向集成制造和管理的三维并行协同设计转变;设计知识由经验和个体文件向基于知识库的船型设计转变;并研究开发船舶安全实时监测平台,牵引船舶信息化装

备发展。

5.1.1 综合优化设计 (1)快速优化设计信息链

基于经验和知识对三维设计模型进行精简,重构适合有限元分析和虚拟仿真的三维模型,初步打通三维设计模型到CAE数值仿真模型转换,以及到虚拟仿真模型转换。

(2)综合优化设计分析

数值分析从总体、结构、电气、通风、轮机应用,延伸到隐身、电磁兼容等专业,确保舰船总体及各种性能优化的量化指标。

CAD与CAE接口船体结构舱段有限元模型带属性有限元几何模型模型精简和重构船体结构XML船体曲面IGSCAD与虚拟仿真接口定制播放软件交互虚拟仿真软件制作双通道影像模型渲染:纹理、材质、光照、场景模型精简体元素分类分层全船DXF模型实体元素分类分层面片精简OpenFlight模型TRIBON三维数字化船体和舾装模型

(3)基于知识经验库设计

舰船总体根据设计人员在设计研发工作中积累知识和技术,建立可检索查询和技术文件链接的设计知识库,应用于船型开发。 (4)协同设计产品数据管理

以设计图文档和设计管理模式为基础,研究开发PDM系统,优化流程和组织,将产品设计信息文件、团队、三维模型形成互相关联的结构树,实现设计图文档管理、设计流程管理、项目管理和项目变更


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