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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目： 关于船舶建造生产设计和管理技术的研究
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层 次： 专科起点本科
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指导教师：
完成日期： 2021 年9月22日
造船信息化是现代造船模式的发展方向，是未来造船模式的主题。就现代造船模式而言，船舶建造生产设计和生产调度是其核心。本文主要对船舶建造的生产设计以及生产管理关键技术进行研究；针对船舶建造生产设计和生产调度过程，重点解决模型建立问题和优化算法问题，并在此基础上尝试开发船舶建造生产设计及管理系统。
本文就江苏省中小型船厂工程技术中心管理的现状展开了讨论,指出了江苏省中小型船厂工程技术中心在设计开发上的差距所在,和目前江苏省中小型船厂工程技术中心所面临的三大问题。首先,认为要提高江苏省中小型船厂工程技术中心的运作管理水平和企业的竞争力,应将工程中心进行股份制改造,提高工程技术中心人力资源的水平,激发其自主创新的积极性;其次,为了提升工程技术中心管理水平,将PDM与1509001管理体系有机结合,研究开发计算机辅助管理系统;再次要不断引进先进的船舶设计与船舶制造新的理念和方法,探索以信息化推动造船现代化的途径。
关键词：船舶建造；生产设计；管理技术
目 录
20 世纪中叶以来，信息技术在制造领域中广泛渗透、应用和衍生。制造环境发生了根本性的变化，并迅速朝着自动化、智能化、集成化、网络化和全球化的方向发展。如今，制造业全球化和制造业信息化是现代制造业发展的主要趋势，也是当前制造领域的研究热点[1]。 船舶制造业同其它制造业一样，随着科学技术的发展，市场竞争越来越激烈[2, 3]。为了在激烈的市场竞争中领先，船舶制造行业就必须大幅度缩短新船型的研发和建造周期，快速灵活地组织生产；以最快的速度开发生产出高质量、低成本、高附加价值的新船型，满足用户的个性化需求。
因此，应该持续利用先进的技术改造传统技术，改造旧的船舶建造生产流程，形成全新的现代造船模式，从而提高生产效率，获取最大的经济利益。而船舶建造数字化便是应对这种船舶建造业现状的必然选择。 船舶建造生产设计与管理技术作为数字化造船的一个重要方面，是船厂迫切关心的问题。现代造船模式是产品导向性模式。关于现代造船模式，业内比较统一的认识是：所谓现代造船模式，是以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳（船体建造）、舾、涂作业在空间上分道，时间上有序，实现设计生产管理一体化，均衡、连续地总装造船的造船模式。完整地理解现代造船模式，有以下几点：
1．应用成组技术的制造原理和相似性原理，以及系统工程技术的统筹优化理论，是形成现代造船模式的理论基础。
2．应用成组技术的制造原理，建立以中间产品为导向的生产作业体系，是现代造船模式的主要标志。
3．中间产品导向型的生产作业体系的基本特征，是以中间产品的生产任务包的形式体现的。
4．应用成组技术的制造原理进行产品作业任务分解，以及应用相似性原理按作业性质（壳、舾、涂）、区域、阶段、类型分类成组，必须通过生产设计加以规划。
5．应用系统工程的统筹优化理论，是协调使用成组技术原理建立起来的现代造船生产作业体系相互关系的准则。
6．现代造船模式是通过科学管理，特别是通过工程计划对各类中间产品在船舶建造过程中的人员、资材、任务和信息的强化管理，以实现作业的空间分道、时间有序、逐级制造、均衡、连续总装造船。
1 国内外研究的现状
1.1 造船生产设计
造船生产设计起源于上世纪 50 年代，最初由日本造船界首创。上世纪50 年代初，日本造船界受美国汽车和航空工业生产体系中提供必要的生产信息和数据方法的启示，将生产设计的概念引入造船行业，首先从船体建造入手，而后足逐步扩展到舾装。这样在施工设计中，将全面的工程管理和工艺内容与传统的船舶产品设计紧密结合，进而发展成为“造船生产设计”。
我国于 1978 年从日本引进“造船生产设计”的概念，先后经历了研究、试行和推广，提高两个发展阶段。目前，我国船厂推行造船生产设计已经相当普及，深化造船生产设计已经成为改进造船企业的企业管理的主要手段。由于推行了造船生产设计，才促使我国实现了由传统造船模式向现代造船模式的转型[1]。
造船生产设计的数字化是数字化造船的重要组成部分。造船生产设计的数字化需要功能强大的生产设计软件体系。
目前，国外的造船生产设计软件主要有瑞典 AVEVA 集团开发的AVEVA MARINE、美国 PTC 公司的 CADDS 5、法国达索公司的CATIA、西 班 牙SENER集团 的FORAN、 荷 兰MASTERSHIP公司开发的MASTERSHIP以及芬兰 NAPA公司的 NAPA。
国内开发的造船生产设计软件主要有上海申博信息系统工程有限公司和上海船厂联合开发的 SB3DS（船舶制造三维设计系统）、沪东中华造船集团的上海东欣软件工程有限公司开发的 EFSPD（东欣船舶产品设计系统）。
1.2 船舶建造生产管理
随着世界造船业从高成本国家向低成本国家转移，近年来我国船舶工业突飞猛进，造船份额也连续 10 年居世界第三位。但我国要继续推动高新技术与船舶技术的结合，增强自主创新能力，才能实现造船第一大国的宏伟目标。目前国内船舶行业的企业，实施完整的船舶建造生产管理项目的企业较少，企业技术开发手段基本实现开发工具信息化，而在管理领域多数企业除在财务管理、库存等单项管理方面有局部应用外，在最核心和最复杂的管理
领域如生产、成本管理和控制等方面，还处在简单的人工管理环境。这已成为制约企业管理和提高经济效益重要因素。随着全球造船业竞争环境的进一步加剧，管理水平与发展需求这对矛盾将会更加突出。因此，改变造船行业的生产管理模式，提高造船生产效益，已成为决定我国造船行业发展的关键。
船舶建造生产管理的信息化是造船生产管理的趋势。
纵观当前国内造船企业的造船生产管理信息化，具有以下形势：
外高桥船厂于 2004 年引进了一套由韩国 HANA 公司开发的融入先进专业船厂经验的 CIMS 系统；广船国际于 2005 年起自主研发并实施以 SPDM为核心的 GSI-SCIMS 系统；沪东中华已启用他们自主研发的企业信息化系统 HZS-CIMS，同时继续开发后续模块；江南造船在 2003 年已着手开发实施名为eJN 的企业信息化系统。
国际上有在韩国造船业得到成功应用的 HANA-CIMS 系统，日本三菱重工、长崎造船等船厂联合开发的 ACIM 系统。
综上所述，船舶建造生产设计数字化和船舶建造生产管理数字化这两方面在国内外都有深入的研究，但它们的结合却少有涉及。本文就是要将船舶建造生产设计和船舶建造生产管理结合起来，完善船舶建造的数字化。这是对实现造船计算机集成制造系统的一次尝试。
船舶建造生产设计及管理技术研究主要分为船舶建造生产设计和船舶建造生产管理两部分。对这两部分的研究是进行系统总体设计的前提。
船舶建造生产设计主要从“壳、舾、涂”三方面着手，但涂装设计其实是贯穿于船体和舾装设计中的，所以生产设计工作就是前两项的设计工作。
船舶建造生产管理主要将从项目管理方面入手。之后，将对系统进行总体规划。
2.1 船舶建造生产设计
按工程类别区分，生产设计包括两部分内容，即船体生产设计和舾装生产设计。而舾装生产设计又细分为船装、机装和电装生产设计[4]。
2.1.1 船体生产设计
船体生产设计负责自船体放样开始，经零件加工、结构预装配到船体总装的一切生产技术准备工作。它包括船体型线放样、结构放样、绘制套料切割图以及各类工作图及管理图表。
船体生产设计设绘的主要图表有：部件图及零件表、分段工作图及零件表、船台工作图以及钢材切割图。此外，还有分段质量重心计算、脚手架作业图、吊环布置等。
这些工作图表反映了船体制造的大量工艺和管理信息，如零件的编码代表了组合情况和组合顺序、零件的套料、零件的加工路线、施工对象制作时的放置状态、装配所需的胎具和样板以及数据、零件边缘的加工、焊接方法和焊接规格、通焊孔布置、余量与补偿、精度要求、工时定额和材料定额等。
2.1.2 舾装生产设计
舾装生产设计基于全部/区域舾装详细设计图纸已得到船级社和船东认可并彻底解决船级社和船东意见的基础上，按分段划分图/区域划分图绘制施工图、分段托盘图、管舾预制托盘图及零件明细表和提供生产工艺文件。在生产设计阶段渗透的内容，主要体现在舾装图纸的细化和必要的生产、工艺信息和相关资料。
舾装生产设计所需资料有规格书、船级社规范规则、公约、施工要领、总布置图、分段划分图/区域划分图、理论线图、基本结构图、详细设计图、船体施工图及船东、船级社退审意见等。舾装生产设计分段托盘图出图要求：（1）设绘人员首先要熟悉施工要领、总布置图、分段划分图/区域划分图、理论线图、详细设计图及相关图纸文件，了解设计原理。（2）生产设计分段托盘图：详见＜舾装生产设计通用标准＞（Q/YZJ.J060-2004）。
2.1.3 电装生产设计
电装生产设计就是在电气施工设计的基础上，按电装工艺阶段、施工区域、单元绘制记入电装工艺技术要领和生产管理数据的工作图表的设计过程。
电装生产设计的主要内容：第一，解决电气设备的安装技术问题，绘制工艺技术指令(安装位置，尺寸等)；第二，为现场生产提供管理资料。具体内容包括电装生产设计图纸的绘制、管理图表的编制、电装生产设计程序。
电装生产设计准备工作 1）电气部分。应具备电气专业施工设计的全套图纸、技术文件及有关资料。主要内容如下：说明书及技术文件、订货明细表、全船电力系统图。 (包括一次和二次)、全船电气设备布置图、全船照明、信号灯、航行灯系统图和布置图、 全船通讯、报警检测系统图和布置图、 全船助航系统图和布置图、 全船无线、驾驶室、海图室、报务室、译电员室、集控室、电航仪室、等专业舱室及天线布置图。全船所有电气设备认可图、样本和技术资料、 主干电缆走向图。本舰专用电气设备安装件、接地件、贯穿件等舾装件制造图或标准。本舰所用的电气紧固件、减震器等样本或标准。2） 船体部分应提供的图纸。船体分段结构图和工作图、泵泊设备布置图、消防救生设备布置图、 声光信 号设备布置图、全船门窗布置图、全船防火区域划分图。3）内装部分应提供的图纸：全船家具布置图、全船木作绝缘敷设图、舱室综合配置图。4）机装部分应提供的图纸：机舱布置图、甲板、管系综合布置图/机修间、备品间、电工间等布置图。机舱箱柜图:机舱花铝板、格栅、扶梯布置图、机舱管系综合布置图、主甲板后部设备综合布置图、 轮机设备采用浮筏、双隔震、单隔震、弹性安装等安装方式时的安装要求。
电装图的设绘，首先要划分设计区域。以船体分段划分图与区域划分图为依据确定电装生产设计的分段和区域。最后完成各区域电气设备布置安装图的设绘。
2.2 船舶建造过程管理方法
1．为订单生产，时间紧迫
大型产品，如飞机、船舶、卫星等，成本较高，一般都是先有订单，然后生产。工期固定，时间较紧；
