一、案例简介

（1）国营武昌造船厂

武昌造船厂，隶属中船重工集团，2009年2月改制为武昌船舶重工有限责任公司，是我国重要的军工生产基地和以造船为主的大型现代化综合性集团企业。

武船拥有国家级的企业技术中心，拥有舰船设计所、舰船设计开发研究所、特种材料应用技术研究所、信息集成公司等多个研究机构，具有独立设计、联合设计、重大工艺技术攻关、核心工艺技术创新与应用的业绩和能力。

武船是开目公司多年的合作伙伴，从2000年开始就已经进行船舶行业工艺管理与应用上进行合作。目前，武昌造船厂技术中心、舰船事业部、特船事业部、工艺所等多个部门已经应用船舶行业工艺与制造集成信息化系统。武船下属配套厂武船机制分厂、武船重工分厂等单位也已经应用开目工艺管理系统多年，目前正在逐步向工艺与制造集成信息化应用转化。

本系统开发完成后，选择了武船进行试用，并在使用的过程中进行调整和优化。在武船的应用基本会涵盖船舶行业工艺与制造集成信息化系统解决方案的所有功能，已实现了以下功能：

与三维专业CAD生产设计软件的集成。

与套料软件的集成。

工艺路线的编制，含主材汇总及比对；工艺路线查询。

焊缝清册数据管理，包括焊缝清册编辑、打印、数据发布及数据变更。

检验清册数据管理，包括检验清册编辑、打印、数据发布及数据变更。

工艺线路数据发布及数据变更。

(2)上海船舶设计院

上海船舶设计院是中国船舶工业集团公司旗下具有国际影响力的民用船舶设计单位。目前合同已签订，正在分阶段地在该单位实施本系统，此项目重点将是项目管理及控制，已完成需求分析和方案设计，正在进行实施和个性化的开发。

(3)武汉船用机械有限责任公司

武汉船用机械有限责任公司是隶属于中国船舶重工集团公司（CSIC）的大型、成套、非标装备制造企业，也是目前国内规模最大、实力最强的船用特辅机专业生产厂家。该公司从1999年开始使用开目的产品，2003年应用开目工艺管理系统取得了良好的成果。目前正在做工艺与制造集成信息化的深化应用方案设计过程中。

(4)宜昌船舶柴油机厂

宜昌船舶柴油机厂是中国船舶重工集团公司的成员单位，是专业生产二冲程低速大功率船用柴油机的国有企业。该单位从2003年开始应用开目工艺管理系统，从去年开始，双方开始深入合作，探讨在三维模式下的工艺深化管理和应用方法，目前该项目正在进行中。

(5)中国长江航运集团青山船厂

中国长江航运集团青山船厂是开目公司的老用户，此单位对武船工艺与制造集成信息化的应用效果十分关注，项目已进入合同谈判阶段。

(6)河南柴油机重工有限责任公司

河南柴油机重工有限责任公司隶属于中国船舶重工集团公司，是国际先进、国内领先的高速大功率柴油机专业制造厂。正在进行工艺与制造集成信息化的深化应用项目方案设计工作。

(7)大连船用柴油机厂

大连船用柴油机厂是开目工艺管理系统的用户，有关工艺与制造集成信息化的应用企业领导十分关注，目前项目即将进入合同谈判阶段。

二、案例背景

我国中小型制造行业的产品具有产品迭代快、快速化定制要求高、制造周期短等需求，从设计到生产，不同行业的产品及其开发过程有较大的差异，数据种类多、规模大、关系复杂、技术状态要求严格。

由于我国制造业技术积累不够，导致基础数据匮乏，支持产品创新设计的理论、方法及软件工具先天不足。在产品开发过程中，传统的以产品数据管理为核心的PDM系统强调产品设计数据管理，而对产品全生命周期整个业务过程的支撑相对较弱，不能有效支撑产品生命周期中数据、模型、知识、资源及过程的统一管理。同时，除对数据进行有效管理外，企业还需要更多协同技术，如开发技术集成、开发流程集成、智力资产管理、硬件资源管理、多学科设计优化、多企业协同产品开发等，对跨平台、跨地域的协同需求迫切。产品开发以传统的常规设计为主，缺乏系统的先进设计理论、方法和相关技术支撑；虽然实现了产品设计工具的计算机化，但开发流程仍然延续传统的管理方法，开发模式和方法从内在机制上缺乏对集成性、并行性和自适应性的支持，难以形成快速响应的设计能力；自主正向设计能力和深层次的产品优化设计能力不足，尤其在产品的协同设计与优化方面缺少积累；CAx描述的信息在产品生命周期的不同阶段、过程、成员之间的可获取性、可重用性、可处理性和完整性、有效性、相关性、准确性、一致性、安全性缺乏系统的保证。

三、案例介绍

基本体系结构和技术路线

船舶行业工艺与制造集成信息化系统的体系结构如下图所示：

系统的基本技术路线是在三维集成化CAPP(计算机辅助工艺规划)平台的基础上，进行行业客户化工具集的开发，并集成专业化三维设计软件，从而满足船舶行业三维生产设计和工艺设计的要求。

在实现上，依托三维集成化CAPP(计算机辅助工艺规划)平台，利用三维集成化CAPP(计算机辅助工艺规划)的关键技术研究成果和公用工具集，结合船舶行业需求，定制行业工具集。在集成接口设计上，充分考虑各系统之间接口定义的灵活性、可扩展性，利用成熟的数据表示和交换技术（如XML、STEP、SOAP等）作为异构系统之间的交换协议，保证系统适应不同船舶企业的各种要求。

在船舶行业工艺与制造集成信息化系统中，各系统功能和界定如下：

（1）专业化船舶三维设计软件：主要用于船舶的总体设计、结构设计和生产设计。船舶三维设计软件的结果，最终以物料清单、托盘表、原始的制造结构等信息输出出来，做为工艺与制造集成信息化系统的输入。

（2）船舶行业工具集：提供船舶行业工艺资源和工艺知识等管理，为船舶生产设计提供基础的工艺设计平台；为各种应用工具集成提供支撑平台，提供与船舶三维设计软件和套料等工具软件的接口；提供项目管理方法和手段，支持船舶生产过程的并行与协同工作；提供船舶行业全制造结构树管理，支持“边生产、边设计”的渐进生产模式；提供配套厂生产设计支持，形成完整的船舶行业生产制造平台。

（3）三维集成化CAPP(计算机辅助工艺规划)平台：提供CAPP(计算机辅助工艺规划)的基本功能，提供关键技术和共性工具集支持。提供基础数据管理平台等，为船舶行业工具集提供支撑。三维集成化CAPP(计算机辅助工艺规划)平台为开目公司自主创新产品。

2 关键技术的创新性

2.1船舶行业工程制造结构树的管理与应用

制造结构树是贯穿船舶产品制造过程的产品信息模型主结构。制造结构树为单项工程的计划、质量和成本管理信息集成提供统一有效的数据基础，以满足船舶制造过程管理信息集成共享的需求。制造结构树中的相关数据，有些可以从三维模型中获取，有些要从实际的工程图中得到，有些要从其他软件系统中获取，因此，依托于制造结构树的数据管理与集成平台是三维集成化CAPP(计算机辅助工艺规划)系统在船舶行业应用的最重要的关键点之一。

依托于制造结构树，能够在基于三维集成化CAPP(计算机辅助工艺规划)平台上完成船舶行业的生产设计活动，如工艺线路、典型工艺、套料任务管理、基于推理的工艺知识应用等。

2.2基于船舶行业的工艺知识的应用

通过实施基于知识的工艺管理系统，可以总结、继承已有的成熟的工艺经验知识；可以解决优秀工艺师缺乏的问题；可以极大地提高工艺编制的效率；可以辅助新进员工编制出成熟的工艺；可以提高工艺规划水平。建立工艺设计专家知识库，对企业长期的发展进步意义重大。

工艺知识：船舶行业工艺与制造集成信息化系统基于知识的管理主要包括：建立船舶行业专用工艺设计知识库，实现基于知识的智能工艺设计；定义影响工艺流程和工艺内容的工艺参数，建立基于零部件制造特征的零部件加工和装配工艺知识库；通过工艺流程的定义，建立工艺流程库，将优秀工艺师的经验和工艺知识用流程的方式存储起来；通过工艺知识的分类管理，可以快速检索查询各类工艺知识库；建立三维知识库和船舶专业三维生产设计软件的集成接口，确保数据的唯一性、正确性。

工艺路线：在制造结构树上，提供工艺线路的编制功能。用户按产品结构树分支选择进行工艺路线编辑时，系统汇集所有该分支的零部件数据，形成一个二维表形式，用户可进行批量编辑。工艺线路中包含制造结构树中所有零部件在采购、加工等各部门之间的流向，工艺线路产生的结果最终会以ERP(企业资源计划)需要的数据形式传递给ERP(企业资源计划)。

套料任务管理：基于制造结构树进行套料任务管理，能够结合产品策划的要求，对多个分段的零件进行统一套料管理，从而进一步精确的计算板材数量，提高板材的利用率。同时，套料结果直接和制造结构树关联，直接通过工艺线路进入生产计划安排，提高了管理的精度。

2.3配套厂协同制造方法的研究

在传统制造过程中，配套厂一般是通过船厂，保持对设计所、船厂、船东（或军方）之间信息沟通，很多管理信息和设计数据要靠图纸邮递互相反复联系，手段落后，造成上游变化对下游的工艺和制造影响很大，使得制造过程的更改反复多，质量问题频繁出现，设计周期长，设计成本高。建立一套有效的信息沟通和协同制造的方法对配套厂更加有效组织和定位生产具有重要的意义：

快速从船厂获取生产指令信息和制造要求

快速从船厂获得上游设计部门设计信息和保持更改一致

反馈相关信息给船厂

查询船厂统一的信息平台中的数据

四、典型经验提炼

（一）具体措施和成效

1、经济效益

（1）本课题成果完全自主开发，具有独立版权，二次开发方便，具有鲜明的船舶行业特色，技术适用性好，项目技术应用前景十分广阔。本课题作为船舶企业进行产品创新和管理创新、提高核心竞争力的强有力工具和信息化基础平台，为企业提供对产品全生命周期进行协同管理的有效解决方案。根据用户统计资料分析，企业在全面实施本解决方案后，产品进入市场的周期可加快15～50%，可节省5～10%的直接材料成本，提高库存流转率20～40%，降低开发成本10～20%，降低用于质量保证方面的费用15～20%，降低制造成本10%，提高生产率25～60%，使企业获取巨大的经济收益，并将对国家制造业信息化的发展起到积极的促进作用。

（2）本课题的成果有广阔的应用前景。经过船舶企业的实践示范，可望形成完整的船舶行业信息化解决方案，在该类企业中广泛应用，产生良好的经济效益。

2、社会效益

（1）本课题研究成果在船舶企业的应用示范，实现企业全面信息集成，推进了企业的信息化进程，提升企业产品创新设计能力进而提升企业核心竞争力，对船舶行业的信息化具有广泛示范作用，促进国内装备业的信息化发展。

（2）本课题研究成果的推广应用，对于巩固和提升我国船舶企业自主产品设计创新能力、缩短产品研制周期、提高管理水平，推进我国船舶产品国产化进程乃至整个船舶行业具有重要意义。