谢子明
（数字化造船国家工程实验室）
1 第三次工业革命给建立造船强国带来机遇
英国一个最著名的经济学期刊《经济学家》杂志
第一次工业革命是在18世纪后半叶，以英国纺织机械化为标志的第一次工业革命。我们通常说是蒸汽机，其实蒸汽机最后真正变得工业化是用在纺织机上，然后才引起了一系列的变化。第一次工业革命带来了机械化。
第二次工业革命，他们认为是以福特汽车工厂在20世纪初，福特发明的装配制度将人类引入大规模生产的时代，采用大规模流水线生产为标志。第二次工业革命推进了城市化进程。
第三次工业革命，就是现在正在兴起的、以数字化制造及新型材料的应用（如3D打印机）为标志的数字化革命。制造业正朝着数字化方向发展，智能软件、新兴材料、更灵巧的机器人、辐射范围更广的网络服务在逐步普及,这些技术让企业为用户提供越来越多的个性化产品,使制造业和服务业之间的界线越来越模糊。数字化革命已经好多年了，但是数字化在制造业进行革命性变化，只是从现在才开始。
前二次工业革命中国都被拉到了后面，因此第三次工业革命我们一定不要被甩出去，我们一定要抓住这个机遇。
第三次工业革命的核心是数字化制造，面对第三次工业革命时代，我国船舶工业需要有前瞻性思维，紧紧抓住新科技革命的战略机遇，大幅提高自主创新能力，紧紧围绕全面建设造船强国这条主线，牢牢把握推进结构调整和加强自主创新两个着力点，不断深化信息化和工业化融合（以下简称两化融合），全面提升船舶工业研发、设计、制造、服务和管理信息化水平，提高数字化造船能力，推动企业现代造船模式和造船信息集成系统建设。
2 造船行业两化融合水平分析
党的十七大提出了“大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强”的战略部署，党的十七届五中全会又进一步提出了“推动信息化和工业化深度融合”的更高要求。
在工业和信息化部的领导和支持下，2011年中国船舶工业行业协会组织开展了造船行业两化融合发展水平评估工作，评估范围选择两大造船集团以及年造船量在50万载重吨以上的38个企业。这些企业在造船行业中具有一定的代表性，基本反映当前造船企业两化融合的发展水平。
总体评估结论如下：一是整个行业两化融合水平处于单项应用向综合集成应用阶段发展的过程；二是较大规模企业两化融合发展水平较高；三是新建企业两化融合水平较高，整个行业发展水平差距较大。
本文作者系上海市船舶与海洋工程学会理事、信息技术专业学术委员会主任；数字化造船国家工程实验室常务副主任、研究员。
企业单向项业务应用水平较高，但综合集成应用、协同与创新没有达到相应的高度。
2.1 单向应用水平相对较高
生产管理的信息化应用较好，企业普遍在工程计划管理、物资管理实现信息化；信息化技术在经营管理中的应用程度差距较大；大部分企业应用计算机辅助手段开展了工艺控制，但应用信息化手段控制精度还显不足，生产作业的信息化控制也需加强。
2.2 综合集成应用水平差距较大
设计阶段信息共享、不同系统之间一体化运作、设计与生产数据有效传输现状尚待大力改善，经营/采供/生产一体实现程度较低，管控衔接集成应用差距更大。
2.3 协同与创新不足
企业智能管控得到较高的重视，三分之二的企业实现智能管控，建立企业决策支持系统并应用于财务、资金等各个方面；在船舶产品生命周期管控方面，只有少数企业建立了全球服务网络、船舶有害材料电子清单；产业链集成是造船行业的薄弱环节。
3 推进数字化造船的关键环节
3.1 持续流程优化与生产体系改造，加快建立现代造船模式
我国大多数造船企业在建立现代造船模式方面与日韩还有较大的距离，生产过程控制环节比较薄弱，总装造船作业流程不够清晰，生产管理体系也不尽合理，在这种状态下，信息化系统难以充分发挥应有的作用。因此，必须继续按照以中间产品为导向总装造船的基本要求，持续推进生产作业流程和管理业务流程的优化，合理配置资源，进一步完善总装造船的生产体系，加快建立现代造船模式，以信息化系统为手段把好的模式和流程固化下来，充分发挥信息化集成的作用。
3.2 加大研制过程仿真试验、验证和优化技术的应用，推动转型升级
为实现船舶工业“十二五”的发展目标，推进船舶工业转型升级，突破目前制约船舶工业发展的船型研发能力不强和建造效率不高这两大瓶颈，必须加大船舶研制过程中仿真试验、验证和优化技术的应用。
在船型设计开发方面，实现从经验设计向预测设计转变，将实物试验验证逐步转向实物试验验证与半实物和虚拟试验验证相结合。有条件的单位建立船舶虚拟试验验证研发平台，综合运用性能分析、CAE、数字样船等先进技术，优化船型设计、改进和提高新船型和海洋工程装备设计研发能力，缩短设计周期。
3.3 加强生产设计的精细化程度，推进工艺设计数字化
在生产设计方面，进一步提高设计软件的智能化程度，提高生产设计的精细化水平，推进数字化制造软件的研发。加强自主设计软件开发及基于国外软件的二次开发和应用，如设计虚拟评估、装配工艺分解、工艺3D可视化验证、3D作业指导书、工法辅助设计（脚手架信息，作业通道，工艺孔、工装设备，支撑布置，马板布置，吊耳及加强），
为生产管理提供完整的物量数据（焊接信息、打磨信息）；深化WP/WO工程分解（部分WO按照工程分解标准进行自动分解），为生产管理提供相应物量数据和计划工时（部分计划工时实现计算机自动查定）；推广新的切割工艺，如不留过桥的一笔画切割工艺，以提高切割效率，降低切割成本。
在船舶建造过程中，实现精确制造、准时生产和精细化管理，在施工之前能够对建造流程、资源负荷、关键工艺、生产计划和物流、现场作业等环节进行分析、验证和优化，提高船舶制造的效率和效益。逐步建立起行业船舶精益制造研发和应用推广平台，推进工艺设计数字化、制造精益化和管理精细化等相关技术的研究、开发和应用推广。运用先进的仿真试验、验证和优化技术，确保建造流程和工艺过程合理、计划物流顺畅、资源负荷均衡，持续提高资源利用率、减少返工，推动船舶工业转型升级，实现效率和效益的最大化。
3.4 完善船舶产品数据管理平台，实现研发设计数据共享与应用
船舶设计过程复杂，涉及专业、部门、人员众多，设计变更多；船舶产品结构复杂，BOM数量多、规模大。船舶产品数据管理平台是进行研发设计过程管理和产品结构与BOM等数据管理的信息系统平台。船舶产品数据管理平台需要满足与造船专用设计软件实现集成，实现模型、图纸和BOM的综合管理，能够在保证性能的条件下有效管理百万级条目的船舶BOM，并且适应船舶生产过程中不同阶段对BOM数据形式转换的要求。构建适应复杂的产品结构和设计过程的船舶产品数据管理平台，是当前船舶行业深化研发设计数据共享和应用、推进两化融合的另一项关键基础因素。
3.5 大力加强基础建设，推动两个“一体化”建设
此处所提“基础”是指标准、编码、数据采集机制等软条件。打好基础，首先要强化数据管理、规范数据管理流程、建立有效的数据反馈信息系统，在数据的处理、反馈方式上，逐步由人工处理过渡到人工处理与计算机辅助相结合的方式上；其次，要健全设计、生产、管理标准并形成标准数据、标准周期、标准工时、标准流程，为信息化提供基础数据和工作规范。
在造船的庞大系统工程中，需要各项生产活动之间、不同应用系统之间、不同数据资源之间、不同终端设备之间、人与机器之间全方位的协同。实现“设计、生产、管理一体化”和“壳、舾、涂一体化”，正是抓住船舶建造的三大要素和三大专业构筑可进行总体联动的高效运行架构。
3.6 加大数字化装备研发力度，推进造船工艺装备的升级换代
大部分企业在数字化工业设施装备方面处于基础建设阶段，这与造船行业广泛依赖于低成本劳动力有关。随着劳动力成本不断上升，对企业的经营会形成越来越大的压力，可以“倒逼”企业去提高数字化工业设施的设备装备率。
要加强造船各个作业环节的装备自动化水平，提高中间产品加工、装备自动化水平，提高中间产品加工、装配的精度和生产效率，强化生产过程控制，为实现数字化造船创造良好的条件。亟待加强适合造船企业的数字化装备的引进、消化吸收和自主研发工作。如曲面加工成型设备、合拢管再现设备和数字化测量设备（精度测量全站仪、曲面测量激光扫描仪、合拢管测量装置）等。
4 发挥数字化造船国家工程实验室的作用，加强优秀软件的推广
由国家发改委批准建设的数字化造船国家工程实验室近几年以造船软件核心技术的创新、现代造船模式的信息化技术研究、提升自主创新能力、以及数字化造船推广实施为己任,参与研发及推广了涵盖数字化设计、数字化制造以及数字化管理的一些列优秀软件。
在船舶数字化设计方面，实验室的船舶制造三维设计系统（SB3DS）已推广应用155家单位。2011年11月，完成了“自顶向下船体设计系统开发研究”课题的研发并顺利通过了中国船舶工业集团公司组织的验收。该系统采用了全船三维总体建模、分段划分、零件自动离散的思路，符合船体自顶向下的设计要求，实现了前道设计与后到设计数据共享，提高了船体的设计效率。课题成果已用于多艘船舶的测试和应用，今年将大量推广应用。另外实验室进一步加大了产品数据管理系统（PDM）的开发力度，在与江南造船集团的合作项目中突破了模型、图纸和BOM的综合管理关键技术，在图档生命周期管理方面，系统已经在大连造船集团、广州文冲船厂有限责任公司、沪东中华造船（集团）有限公司和芜湖新联造船有限公司等单位推广应用。
在工艺设计深化方面，实验室开发的船舶焊接工艺智能设计与物量统计系统(WRP)已在上海外高桥造船有限公司等骨干船厂实船应用。WRP系统是以智能设计和可视化技术为支撑，综合考虑船舶设计数据、建造工艺、焊接工艺标准等数据，能够从设计系统提取已有的焊接工艺数据，对缺失的焊缝设计进行智能设计与可视化设计，实现各种焊接工艺信息统计与管理，为造船精细化管理奠定了基础。
在精度管理方面，实验室不断改进精度管理软件性能，提供测量任务编制、分段测量、模拟搭载和报表发布等功能，为提高船厂精度管理水平提供软硬件集成服务。该系统已在广州中船黄埔造船有限公司和上海船厂船舶有限公司等9家船厂得到推广应用。
在虚拟仿真方面，实验室开发了船舶产品虚拟设计评估系统SPNavis，突破了设计数据转换技术、大规模三维模型实时高速渲染、三维动态剖切、零件属性交互查询和多通道3D显示等关键技术，弥补了传统三维设计软件在大型三维模型显示速度慢、检查手段少，设计评估效率低等不足，为船舶产品虚拟设计评估、船舶产品虚拟漫游展示和培训提供了友好的工具。该系统已在江南造船(集团)有限责任公司、沪东中华造船（集团）有限公司等17 家船厂和设计单位得到应用。在虚拟仿真服务方面，实验室承接了多项虚拟仿真项目，包括海工船舶建造仿真（用于项目建造投标）、5万吨半潜船虚拟仿真（用于主要功能与性能介绍）、新型Spar海洋平台的建造工艺仿真、半潜海洋平台建造关键工艺仿真和船舶虚拟仿真平台软硬件升级改造等项目。
面对第三次工业革命时代，结合船舶行业当前的形势，必须以精益、精细为核心，以遏止和消除无效物流和实现准时生产和节拍生产为抓手，进而有效提高生产效率，逐步使造船生产效率逼近世界先进水平。必须加强生产精细化管理，采取提高劳动生产率、推动科技进步、降低采购成本、提高钢材利用率、降低能耗等措施，努力提高盈利水平。
