船舶工業(yè)是綜合工業(yè)經(jīng)濟(jì)之冠，有一船下水，百家受益之說(shuō)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)中具有重要地位。20世紀(jì)后期，世界造船業(yè)通過(guò)應(yīng)用信息技術(shù)，在技術(shù)、體制與造船方式上發(fā)生了一系列的重大革命與進(jìn)步。特別是，日本、韓國(guó)等國(guó)家的先進(jìn)船廠在其生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理中廣泛應(yīng)用信息技術(shù)，大大提高了造船效率。雖然中國(guó)造船產(chǎn)量已連續(xù)10年位居世界第三，但在信息技術(shù)應(yīng)用方面，與日本、韓國(guó)造船業(yè)差距還比較大。中國(guó)造船業(yè)已經(jīng)明確提出，到2015年成為世界第一的奮斗目標(biāo)。世界第一造船大國(guó)這一宏偉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，取決于技術(shù)與管理的創(chuàng)新，離不開信息技術(shù)和管理水平的支持。
因此，用PLM技術(shù)武裝船舶行業(yè)，提升造船業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展水平成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。借助近幾年在PLM領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累，山東山大華天軟件有限公司(以下簡(jiǎn)稱：華天軟件)逐步開展了面向船舶行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)的研究，并在2007年得到了國(guó)家863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目的資助，重點(diǎn)研究了可定制PLM系統(tǒng)框架、生命周期數(shù)據(jù)模型、船舶產(chǎn)品的數(shù)據(jù)組織模式、項(xiàng)目管理、分類管理與統(tǒng)計(jì)分析、船舶檢驗(yàn)、維護(hù)等。在研究過(guò)程中，課題組采取了軟件公司、船廠、高校聯(lián)合科研的模式，以黃海造船有限公司(以下簡(jiǎn)稱：黃海造船)作為示范企業(yè)，依托山東大學(xué)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，多方共贏。
主要研究成果
華天軟件結(jié)合當(dāng)前船舶行業(yè)的信息化基礎(chǔ)和實(shí)際需求，研究中國(guó)船舶的行業(yè)需求、管理模式等，研究了動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展的PLM系統(tǒng)架構(gòu)、產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)閉環(huán)管理、船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織模式、項(xiàng)目管理、船舶檢驗(yàn)、維護(hù)維修管理等關(guān)鍵技術(shù)。以產(chǎn)品業(yè)務(wù)對(duì)象為數(shù)據(jù)組織核心，以項(xiàng)目管理為過(guò)程管理核心，構(gòu)建了面向船舶行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)，覆蓋船舶的方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、完工設(shè)計(jì)、建造、交付、檢驗(yàn)和維修/維護(hù)階段的應(yīng)用服務(wù)，支持船東、造船廠、船級(jí)社、船舶設(shè)計(jì)院、修船廠的協(xié)同業(yè)務(wù)處理，提高船舶設(shè)計(jì)、建造的效率，保證船舶行業(yè)信息、知識(shí)的安全。
2.1 建立了動(dòng)態(tài)可定制的PLM系統(tǒng)架構(gòu)
PLM業(yè)務(wù)需求始終處于一個(gè)動(dòng)態(tài)演化的過(guò)程中，包括行業(yè)企業(yè)差異性需求、企業(yè)內(nèi)部部門間差異需求和行業(yè)企業(yè)自身發(fā)展過(guò)程中的衍生需求等。為了能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)和滿足PLM的動(dòng)態(tài)演化需求，對(duì)華天軟件PLM系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)InforCenter進(jìn)行了改進(jìn)和調(diào)整，形成了支持架構(gòu)可定制、功能可定制和用戶體驗(yàn)可定制的三級(jí)可定制的PLM系統(tǒng)架構(gòu)，能夠應(yīng)用于船舶等大型、復(fù)雜產(chǎn)品的全生命周期業(yè)務(wù)，適應(yīng)和滿足PLM的動(dòng)態(tài)演化需求。軟件架構(gòu)主要包括基礎(chǔ)庫(kù)類、基礎(chǔ)架構(gòu)、應(yīng)用軟件基礎(chǔ)業(yè)務(wù)、PLM業(yè)務(wù)領(lǐng)域4層。通過(guò)這4層結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)和交互，保證了基礎(chǔ)平臺(tái)的高擴(kuò)展性和伸縮性，為PLM應(yīng)用系統(tǒng)提供了一個(gè)易擴(kuò)展、支持復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的底層架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施。其中，基礎(chǔ)平臺(tái)已經(jīng)包含了用于支撐PLM應(yīng)用系統(tǒng)的所有與業(yè)務(wù)不緊密相關(guān)的基礎(chǔ)服務(wù)和構(gòu)件，PLM應(yīng)用系統(tǒng)將基于這些基礎(chǔ)服務(wù)和構(gòu)件構(gòu)造業(yè)務(wù)相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)和功能，從而滿足對(duì)產(chǎn)品生命周期各階段的數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)支撐的需求。
2.2 面向船舶行業(yè)的項(xiàng)目管理
根據(jù)船舶企業(yè)主要設(shè)計(jì)和建造流程的分析可以發(fā)現(xiàn)，船舶設(shè)計(jì)與建造項(xiàng)目不同于其他企業(yè)的項(xiàng)目管理，它貫穿了產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，從船舶的設(shè)計(jì)、建造直至船舶交付。項(xiàng)目研究建立了貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造階段的項(xiàng)目管理，實(shí)現(xiàn)了基于交付物的項(xiàng)目與過(guò)程管理的集成和動(dòng)態(tài)成本管理。
項(xiàng)目管理可實(shí)現(xiàn)計(jì)劃協(xié)同編制與執(zhí)行、狀態(tài)動(dòng)態(tài)跟蹤與監(jiān)控、資源綜合平衡與優(yōu)化，支持船舶協(xié)同設(shè)計(jì)、建造與管理。除常規(guī)的過(guò)程視圖、時(shí)間視圖、資源視圖、組織視圖外，通過(guò)與產(chǎn)品視圖和成本視圖的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)企業(yè)成本的預(yù)估、分析和核算，確保了對(duì)船舶項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)成本管理;而且與產(chǎn)品視圖的關(guān)聯(lián)，使得船舶項(xiàng)目的各任務(wù)和過(guò)程可以以產(chǎn)品的各部件、零件或圖文檔的完成情況為依據(jù)，實(shí)時(shí)更新項(xiàng)目的完成情況。
2.3 產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)閉環(huán)管理
產(chǎn)品生命周期是指從需求和概念開始，到產(chǎn)品報(bào)廢回收結(jié)束的整個(gè)時(shí)間區(qū)間。根據(jù)產(chǎn)品生命周期的特點(diǎn)，通常將生命周期階段分為生命周期開始(Beginning Of Life，BOL)、生命周期中間(Middle Of Life，MOL))和生命周期結(jié)束(End Of Life，EOL) 3個(gè)階段。BOL階段是指產(chǎn)品在制造企業(yè)中的階段，包括產(chǎn)品的需求、設(shè)計(jì)、制造等子階段，是產(chǎn)品逐漸產(chǎn)生的過(guò)程。MOL階段是指產(chǎn)品到用戶手中后至報(bào)廢之前的階段，包括產(chǎn)品的使用、維護(hù)和維修等子階段。EOL階段是指產(chǎn)品離開用戶到拆解企業(yè)進(jìn)行報(bào)廢處理的過(guò)程，包括產(chǎn)品報(bào)廢、回收等子階段。通過(guò)分析不同階段數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，建立了支持對(duì)象模型定制、基于元數(shù)據(jù)的、分階段的產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)模型，將傳統(tǒng)的以BOL為中心的產(chǎn)品生命周期階段擴(kuò)展到MOL和EOL階段。
基于生命周期數(shù)據(jù)模型，針對(duì)船舶行業(yè)PLM需求的特殊性，研究開發(fā)了船舶檢驗(yàn)管理和船舶維護(hù)管理功能，處理船舶制造檢驗(yàn)及維護(hù)/維修業(yè)務(wù)過(guò)程及信息，并對(duì)船級(jí)社、修船廠等第三方的過(guò)程和數(shù)據(jù)進(jìn)行了跟蹤。以檢驗(yàn)、維護(hù)/維修業(yè)務(wù)為切人點(diǎn)，建立了以設(shè)計(jì)為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)生命周期閉環(huán)管理模式，支持?jǐn)?shù)據(jù)的正向傳遞和面向設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)反饋。船舶設(shè)計(jì)階段為制造檢驗(yàn)、維修/維護(hù)階段提供正向的數(shù)據(jù)傳遞，如檢驗(yàn)準(zhǔn)則、參考圖文檔、維修BOM、維護(hù)計(jì)劃、故障評(píng)估、維修策略等。在船舶檢驗(yàn)、維護(hù)等過(guò)程中獲取的問(wèn)題經(jīng)過(guò)分析后，作為設(shè)計(jì)需求或更改請(qǐng)求反饋到設(shè)計(jì)階段，為船舶產(chǎn)品的質(zhì)量改進(jìn)提供重要參考。這就構(gòu)成了產(chǎn)品生命周期的閉環(huán)管理模式，它將成為今后數(shù)據(jù)管理和支持創(chuàng)新的重要發(fā)展和管理模式。
2.4 船舶產(chǎn)品的數(shù)據(jù)組織模式
船舶是典型的按訂單設(shè)計(jì)的復(fù)雜產(chǎn)品，船東訂單驅(qū)動(dòng)，單艘或數(shù)艘訂單生產(chǎn)，根據(jù)船東需求的不同，同一母型船的各艘船舶之間存在較大差異;船舶產(chǎn)品構(gòu)型眾多，材料和形狀各異，零組件數(shù)量巨大，并且具有邊設(shè)計(jì)、邊生產(chǎn)、部分并行作業(yè)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)、制造周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)、制造變更頻繁。因此，產(chǎn)品數(shù)據(jù)具有動(dòng)態(tài)、復(fù)雜性的特點(diǎn)，船舶產(chǎn)品沒(méi)有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的BOM, BOM視工程項(xiàng)目的不同而不同。黃海船廠PLM系統(tǒng)通過(guò)對(duì)船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)特點(diǎn)的分析，根據(jù)船舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)的4個(gè)主要階段(即，方案設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段)的任務(wù)、文檔、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和差異，提出了以ITEM(零部件)為基礎(chǔ)，以分段和專業(yè)為組成，以不同設(shè)計(jì)階段任務(wù)為目標(biāo)的船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織模式。
2.5 船舶管理中心
針對(duì)船舶產(chǎn)品訂單驅(qū)動(dòng)、單件定制生產(chǎn)的特點(diǎn)，面向船舶行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)建立了項(xiàng)目、變更、送審、維護(hù)、檢驗(yàn)、問(wèn)題管理等船舶行業(yè)構(gòu)件，并形成了相應(yīng)的船舶管理中心?？梢詫?shí)現(xiàn)問(wèn)題、計(jì)劃、檢驗(yàn)、送審、維修和變更管理的信息查看和管理，從整體上把握船舶的生命周期信息。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
針對(duì)船舶行業(yè)的特點(diǎn)和對(duì)PLM系統(tǒng)的需求，建立如圖1所示的PLM系統(tǒng)框架。PLM基礎(chǔ)平臺(tái)是PLM系統(tǒng)的核心部分，構(gòu)成PLM系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，為PLM應(yīng)用構(gòu)件提供數(shù)據(jù)、過(guò)程和組織模型的管理服務(wù)以及其它公共基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。Infor Center是華天軟件開發(fā)的PLM基礎(chǔ)平臺(tái)，具備良好的可伸縮性和可配置性，可根據(jù)特定企業(yè)的具體需求靈活配置出滿足產(chǎn)品生命周期管理等不同層次要求的PLM系統(tǒng)，并且保證系統(tǒng)功能的平滑升級(jí)和動(dòng)態(tài)演化。
在此基礎(chǔ)上，架構(gòu)PLM應(yīng)用層，即基于PLM平臺(tái)框架和PLM平臺(tái)服務(wù)，開發(fā)PLM應(yīng)用構(gòu)件。PLM應(yīng)用構(gòu)件按照應(yīng)用范圍分類，可以分為通用PLM應(yīng)用構(gòu)件和行業(yè)PLM應(yīng)用構(gòu)件。該部分主要在PDM核心功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展項(xiàng)目管理、工藝/制造數(shù)據(jù)管理、服務(wù)數(shù)據(jù)管理、企業(yè)信息系統(tǒng)集成等通用PLM構(gòu)件。同時(shí)，開發(fā)船舶行業(yè)構(gòu)件，如船舶圖紙送審交付、檢驗(yàn)管理、專用CAD系統(tǒng)集成等。
PLM工具層主要面向PLM咨詢、實(shí)施和系統(tǒng)管理人員提供支持PLM項(xiàng)目咨詢、PLM系統(tǒng)實(shí)施和PLM運(yùn)行管理的輔助軟件工具。
按照船舶設(shè)計(jì)/建造的要求，以產(chǎn)品業(yè)務(wù)對(duì)象為數(shù)據(jù)組織核心，以項(xiàng)目管理為過(guò)程管理核心，構(gòu)建了面向船舶行業(yè)的PLM解決方案，覆蓋船舶的方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、完工設(shè)計(jì)、建造、交付、檢驗(yàn)和維修/維護(hù)階段的應(yīng)用服務(wù)，支持船東、造船廠、船級(jí)社、船舶設(shè)計(jì)院、修船廠的協(xié)同業(yè)務(wù)處理，提高船舶設(shè)計(jì)、建造的效率，保證數(shù)據(jù)安全。主要功能包括工作中心、業(yè)務(wù)管理、系統(tǒng)管理、分類管理、項(xiàng)目管理、編碼器、船舶管理中心等。
該PLM系統(tǒng)中產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織是在工作中心一>我的空間的基礎(chǔ)上進(jìn)行基本操作，項(xiàng)目管理主要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目計(jì)劃、狀態(tài)跟蹤、監(jiān)控。
項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)施
面向船舶行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)項(xiàng)目于2008年底進(jìn)入黃海造船現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，實(shí)施范圍包括技術(shù)開發(fā)處、質(zhì)量管理處、產(chǎn)品項(xiàng)目組、結(jié)構(gòu)分廠、管裝分廠、涂裝分廠和新廠(專做船體中間分段的新建廠)。2009年2月，進(jìn)入用戶測(cè)試階段。2009年3月，開始系統(tǒng)試運(yùn)行，全廠共有100多名技術(shù)人員參與到系統(tǒng)的試運(yùn)行，共同構(gòu)建黃海造船產(chǎn)品全生命周期管理平臺(tái)。通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)施，黃海造船有限公司取得了如下效果：
(1)船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化管理取代原有的文件夾管理模式，保證了數(shù)據(jù)的安全性、共享性、一致性和準(zhǔn)確性，出錯(cuò)率下降50%;查詢效率提高60%。企業(yè)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，重要圖紙財(cái)富均完整、準(zhǔn)確地保存下來(lái)，有效地避免了人員流動(dòng)帶來(lái)的影響。
(2)面向船舶全生命周期的項(xiàng)目管理，實(shí)現(xiàn)了船舶項(xiàng)目計(jì)劃制訂和工作任務(wù)的分解，船舶設(shè)計(jì)和建造的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，直至船舶交付，使以往項(xiàng)目的會(huì)議定期跟蹤、經(jīng)驗(yàn)決策，變?yōu)閷?shí)時(shí)跟蹤、數(shù)據(jù)決策。
(3)提供協(xié)同平臺(tái)，支持船舶送審、交付和檢驗(yàn)等過(guò)程和清單的處理，顯著提高了流程控制的力度和業(yè)務(wù)處理的效率。
(4)豐富的圖表、統(tǒng)計(jì)分析功能，可以為船廠領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)人員提供信息，支持決策。
(5)實(shí)施以來(lái)，已有初步的應(yīng)用效益：產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期縮短30%，產(chǎn)品建造始終處于可控狀態(tài)，且提高了造船生產(chǎn)效率、降低了材料消耗。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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