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对比国外 探求造船软件国产信息化之路

2011-01-11  来源:中国软件网  

我国造船软件的开发走过了一段曲折发展的道路。早在上个世纪六七十年代,我国就开始了信息技术在造船领域的应用,曾有过一段与国际水平相当的时期,并曾多次实现造船软件的出口。但后来由于种种原因,我们拉开了与国外软件的距离,国内骨干造船企业纷纷引进了国外以三维建模技术为核心的CAD/CAM软件,个别的造船企业还引进了国外的CIMS系统。

国外的CAD/CAM软件虽然在推进三维设计、提高设计质量和缩短设计周期方面发挥了积极的作用,但这些软件在造船设计领域,还未达到完整、完善的境地,无法顺畅地实现船舶设计自顶向下的全过程集成。又由于国外的造船工艺与我国并不完全相同,国外的软件也不完全适合我国国内的使用情况,因此,需要进行大量的二次开发来进行后处理工作。这些国外产品在技术上不开放,数据结构不提供,使得二次开发工作非常困难,并使CAD系统与其他系统(如ERP系统)的信息交换也有较大的障碍,成为了新的信息孤岛。国外CAD/CAM软件昂贵的购买、培训和维护费用以及二次开发的投入又令利润不高的船舶企业望而却步。因此,无论是从软件性能的角度、经济的角度还是从国防建设需要的角度,都必须加强和加快适合我国船舶工业需要的自主版权造船软件的研究。

我国造船软件的发展历史和现状

我国早在上个世纪60年代就开始数学放样研究,70年代开发了船体建造系统和船舶管路程序集成系统等应用软件,80年代开发了集船舶性能计算、完工计算、辅助绘图等功能为一体的造船CAD系统,开展了“计算机辅助造船集成系统CASIS 1”的攻关,内容包括船舶结构分析设计、船舶管路、船舶电缆、船舶动力装置设备选型、船舶轴系、船舶机舱布置设计等方面。1982年“船舶管路程序集成系统”出口至南斯拉夫乌拉尼克船厂,这是我国第一个计算机软件出口项目,国内外的报纸及新华社对外电讯都报道了这个消息,影响很大。

从1989年至1994年,我国进行了计算机辅助造船集成系统二期工程(CASIS-Ⅱ)的开发。CASIS-Ⅱ是一个规模大、技术复杂的船、机、电一体化造船CAD/CAM软件系统,其主要的技术关键为:图形交互处理技术、工程数据库的设计和应用,以及船、机、电信息共享。CASIS-Ⅱ成果在多艘实船设计建造中得到应用。由于机制、体制和技术平台选型等原因,CASIS-Ⅱ成果未能大规模推广应用。

从上世纪90年代开始,国外以三维建模技术为核心的CAD/CAM软件发展较快,我国的造船软件与国际水平逐渐拉开了距离。90年代中期KCS-TRIBON(瑞典)、CV-CADDS5(美国)、CATIA(法国)等商品化软件大举进入我国造船市场,我国走上了引进、消化吸收与自行开发相结合的道路。我国对引进的软件进行了大量的二次开发工作,包括开发船体模型数据转换程序与船体建造系统进行集成,开发管子模型数据转换和管系集成系统进行集成,开发参数化设计风管接头和管子、风管、电气、支架的制造表、托盘管理表、统计表等。

90年代后期,国内个别计算机应用基础较好的骨干企业已率先进行CIMS的探索和研究。如沪东中华造船集团在企业生产管理方面立足于自主开发,开发了经营生产管理、综合信息管理、车间自动化等系统,初步实现了CAD/CAM/CAPP/MIS/FA的信息集成。

进入21世纪,我国造船CAD/CAM软件急起直追,在掌握了三维建模技术后,开发出了多个以三维建模技术为核心的造船软件产品。如中国船舶工业第十一研究所和上海船厂联合开发的船舶制造三维设计系统SB3DS从2002年开始推广应用。其中的船体结构快速背景生成、管系、通风(螺旋风管、方风管)及支架的三维设计模块、电缆生产设计模块、设备三维建模及布置和铁舾装三维设计模块已经成熟,系统在实用、易用、开放、灵活、快速、高效方面达到或超过了国内外同类软件的先进水平。

我国造船软件开发存在的问题

技术问题

(1) 船舶设计自顶向下的全过程集成尚未实现

目前我国船舶设计院所和制造厂设计信息转移主要使用二维图纸,制造厂做三维建模时需要重新输入详细设计的信息,工作量很大。

在船舶设计院所和制造厂实现全过程的三维数字化设计和数字样船技术,实现船舶设计院所和制造厂之间的三维全数字化设计信息的传递,将减少信息的重复输入,大大加快生产设计的进度。对此,船舶设计院所和制造厂需求迫切。

国内软件企业要加快以三维建模技术为核心的舰船设计信息一体化软件产品的开发。开发目标是为船舶设计和制造单位提供一套完整的,数据自上而下传递的,符合当今国内船舶制造先进生产模式的,内容覆盖船舶初步设计、详细设计、生产设计的CAD/CAM集成系统。

(2) 现有系统的集成度差,信息孤岛现象严重

我国在CAD/CAM和MIS方面已开发了多项应用系统。其中一些单项的研究开发水平上并不比国外水平差,但从系统的集成性、完整性、管理思想的先进性方面来看,还存在着较大差距。

由于软硬件平台环境的不同、研制阶段和承担单位的不同、应用系统的不同,在研发、设计和生产过程中的各专用系统形成了一个个信息孤岛,本应具有有机联系的信息资源没有被有效利用,重复的信息生成不仅是巨大的浪费,而且由于孤岛间相关信息的不一致,严重影响了产品的研制进程,使信息技术的整体效益远未充分发挥出来。

(3)系统架构的整体考虑不足,协同能力和柔性应对能力差

船舶是相当复杂的产品,船舶的研制、设计生产涉及到各个不同专业、不同的设计建造单位、不同的配套企业。目前各企事业单位有各自不同的系统,不同的系统平台,在整个设计生产体系中,对系统整体架构的考虑不足,信息的标准化、系统信息交换机制、系统开发环境等方面缺乏统一的规划,因此企业间系统间不能有效地协同工作,不能快速地、柔性地应对产品的变化和建造过程中的各种变化。

体制问题

(1)缺乏统一规划,开发各行其道

在集团公司的总体发展框架下,对CIMS的开发和实施进行统一规划的系统性不够,各企业根据各自的发展需求和自己的投入力度提出自己的课题,解决局部的问题。由于缺乏统一的规划和统一的系统平台,信息孤岛现象严重,信息不能互通,阻滞了信息化的整体进程。

(2)缺乏集中领导,没有形成合力

目前各单位都有一定的软件开发力量,其中软件开发力量较强的有沪东中华、611所、708所、广船国际、江南集团等单位,整体来看,集团公司应该说有相当强的软件开发力量。但由于体制和机制的问题,这些力量没有整合起来,形成合力,而是各自为政,各行其是,大大削弱了整体开发实力。

(3)缺乏资金支持,项目难以开展

近年来,除个别单位外,大部分单位对信息化的投入较少,集团公司的企业每年用于信息化建设的投资总额不足年销售收入的1%,每年从国家争取到的信息化科研经费有限,并集中在个别企业,对提高集团公司各企业整体的信息化水平的作用有限,不少单位由于信息化经费不足,项目难以开展,信息技术人才大量流失。

(4) 缺乏产品化开发,成果不能共享

由于体制、机制和其他各方面的原因,各企业自行筹集有限的经费,建立和开发为各企业自身服务的信息系统,没有形成真正意义上的产品化的造船软件产品。由于各企业的环境条件和管理方式各不相同,标准化工作不够,使得开发成果难以大面积推广应用。有限的经费投入,远没有得到最大限度的回报。

开发国产造船软件的几个重点内容

进一步深化和完善造船CAD/CAM系统

实现船舶设计自顶向下的全过程集成,解决船舶设计院所和制造厂设计信息的传递和共享问题,将大大减轻设计工作负荷,缩短船舶设计周期。我国自主软件开发在船舶总体设计性能计算、船体建造系统、舾装生产设计、涂装生产设计等方面已取得了较好的成绩。目前的关键是突破船体结构三维设计技术,根据船体设计的不同阶段,输入不同详细程度的数据信息进行船体结构三维建模,生成不同深度的二维图纸,适应不同设计阶段的需要,提高船体各阶段的结构设计效率。基于拓扑关系的数据库结构设计是船体结构三维设计系统研究开发的关键技术之一,必须充分考虑船体构件相互之间的物理和逻辑关系,设计关系型数据库结构。在这种关系型数据库中,当其中某些船体结构零件被修改或删除时,与之相关的结构零件便能自动更新或删除。在此基础上,还可以直接进行零件的拆分。

推进造船设计管理系统和生产管理系统的开发应用

为了提高造船生产能力和生产效率,缩短设计建造周期,提高资源利用率,进一步降低生产成本,关键是要提高设计和生产的管理水平,采用现代企业管理思想,借用信息技术手段,开发和实施企业资源计划(ERP)系统。用科学的方法去合理安排设计计划、物料需求计划、生产计划、采购计划、劳动力计划、资金流动计划等,以计划为主线组织设计、生产活动,实现有节奏地均衡生产。国内有些企业虽然开发了一些用于局部管理的系统,但由于管理思想的滞后和各系统间的集成度低,使得信息化的整体效益没有得到充分体现。因此,借鉴国外先进造船国家的管理经验,开发和实施造船设计和生产的管理信息系统,提升造船管理水平,是迫切需要解决的问题。

开展设计、生产、管理一体化研究

由于造船业的特殊性和造船设计生产方式的特殊性,大力开展设计生产一体化研究尤为重要。一般来说,船舶是单件或小批量生产的产品,每个产品的设计过程都存在着大量的变化因素,直接影响到物料的计划采购、生产准备和加工制造。设计与生产信息的有机结合,建立产品数据管理系统(PDM)或产品生命周期管理系统(PLM),以及设计生产系统与供应链管理系统(SCM)的信息集成,使各阶段的信息能及时、准确、完整地互通,是提高设计生产效率、提高产品质量、提高企业的柔性应对能力的重要途径。据悉,最近韩国大宇造船海洋工程公司、现代重工、三星重工等都在构筑和推进信息一体化。

加强集成技术、协同技术、供应链技术的研究

船舶产品是高度复杂的产品,船舶的设计生产需要各个不同专业、不同的设计建造单位、不同的配套企业的协同配合。因此,构筑网络基础平台、信息存储和信息交换的基础平台,以及系统开发的基础平台,开展集成技术、协同技术、供应链技术等基础技术的研究;异构平台下信息交换技术的研究,建立高效的系统开发和运行的环境是必不可少的基础工作。在此基础上实现数据的集中与分布相结合的数据操控体系,实现各专业、各企业的工作协同,实现关联企业间供应链顺畅,实现企业内物流、资金流精确受控,从而达到实现舰船敏捷制造的目标。

 

发展我国造船软件的措施和建议

统一发展目标、加强组织协调

集团公司应在船舶工业发展的总体框架下,确定船舶工业信息化发展规划,加快制订集团信息化体系建设的规范性文件,加强对下属企业信息化建设的指导,确保信息化建设有序推进。要将集团公司内不同地域、不同单位性质的信息技术资源整合起来,加强组织协调,充分发挥各单位的优势,以项目为纽带,产学研相结合,各尽所能、各用所长、分工协作,努力建设自己的造船CIMS开发、实施、推广体系,为提升集团公司的造船国际竞争能力而共同努力。

加大投入力度、支持自主版权系统开发和应用

从长远利益来看,我们必须开发具有自主知识产权的造船CIMS系统。为此,需要加大科研经费和基础设施建设方面的投入,整合现有的开发成果,集中人力、物力、财力解决CIMS建设中的关键问题,尽快形成适合中国造船企业的CIMS产品,并努力推进CIMS的实施应用。

建立长效发展机制,推进信息产业化建设

为了加快CIMS的进程,短期的扶持是必要的,但随着技术的进步,企业的信息化将会持续不断的发展,我们必须建立长效的发展机制。为此,我们应该支持和倡导使用国产软件,创造条件积极推进信息产业化建设,通过软件产业化和软件产品的推广应用积累资金、积聚人才、提高技术、开拓市场,从而进入良性发展的道路。这也是不少国外造船软件企业所经历的道路,如韩国HANA信息技术公司、丹麦的Logimatic公司、日本的日立造船软件公司等。

历经30多年的不懈努力,我们形成了覆盖面较广的开发成果:在开发和推广应用方面积累了较丰富的经验;拥有一支既熟悉造船又长期从事计算机应用开发的技术队伍;通过消化吸收国外造船软件的优点以及对现代造船技术、企业资源计划和供应链管理的理论和方法、计算机网络技术进行的长期研究,我们具备了开发新一代造船CIMS系统的技术基础。我们相信,在国家有关机关和行业主管部门的领导、协调和扶持下,国产软件一定有能力追赶上国际先进水平。

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