關于推廣“大型海洋工程裝備協同研發與制造信息系統”的可行性分析

摘 要：文章簡要介紹了上海振華重工（集團）股份有限公司與上海交通大學合作研發的大型海洋工程裝備協同研發與制造信息系統。文章從系統功能、業務范圍、以及系統上線應用后產生的經濟效益多個方面進行闡述推廣該套系統的可行性。

關鍵詞：海工裝備；協同；參數化建模

引言

大型海洋工程裝備作為現代大型復雜產品，其研制具有高技術、高投入和高風險的特點，是一個龐大復雜的系統工程，是一個國家科技與經濟綜合實力的具體表現。振華重工在過去幾年進行了產業結構調整，重點開拓海洋工程裝備市場。經過幾年努力，產業結構調整成效顯著。目前，公司的海洋工程產品包括：海洋石油鉆井平臺、大型起重鋪管船、風電安裝船、鋪纜船、港珠澳大橋配套項目的管節沉放船及拋石整平船等。當前，由振華重工自主研發、設計、建造的振海系列自升式鉆井平臺已然成為公司海工板塊的主導產品，新型鉆井平臺研發也已列入公司重點科技研發項目。

為了確保研制工作能夠高質量地按期完成，振華重工必須利用自身的整體優勢，在機制、管理和技術上創新，認真借鑒國外大型海洋工程裝備的研制經驗，更深入、全面地采用數字化設計、制造、管理技術，采用嶄新的“虛擬企業”組織模式下的協同數字化設計、制造技術，使數字化協同研發技術在大型海洋工程裝備的研制中發揮最大的信息平臺支撐作用。為此，適合振華海工產品研制模式的“大型海洋工程裝備協同研發與制造信息系統”應運而生，該系統的成功研發大幅提高了海工產品研發制造能力和效率。

1 海工裝備研發與制造系統業務流程及系統功能

1.1 業務流程

在目前海工平臺的設計中，各專業的自動化設計程度都有限，特別是后期的數據處理方面，包括模型信息的提取管理、出圖等，占用了大量的人力和時間，而且容易出錯，信息系統實現的主要目標就是提高設計的自動化程度，利用軟件來實現相關功能，提高設計效率，降低錯誤率；同時在目前的海工平臺設計過程中，經常存在這樣一種問題，當某一個專業修改自己的模型數據并且影響到其他專業的模型數據，由于各種原因這種修改沒有及時反饋到其他專業去，這就導致了其他專業的模型出現問題，并且最終會給現場的生產工作帶來很大的麻煩，造成許多損失。所以信息系統能實現同專業、多終端的協同設計和不同專業、同步數據的交互設計，及時地把相關專業的模型數據修改信息提交給其他專業，從而提高整體的設計效率，降低錯誤率。

系統未上線之前各專業的設計流程如圖1所示。

從圖1可以看出，系統未上線之前，各專業的自動化設計程度都比較低，包括前期的建模，以及后期的數據處理，包括各種材料的統計及相關圖紙的生成，都需要人工的參與，占用了大量的人力和時間，設計的效率比較低，而且容易出錯。并且從圖上可以看出，各專業內部、專業之間的協同性比較低，各自為戰，設計容易出錯。

而采用協同研發與制造信息系統后，業務流程圖如圖2所示。

從圖2可以看出，采用信息系統后，各專業的自動化設計程度大大提高，包括前期的建模，由以前的人工建模改成現在的參數化建模，設計人員僅需輸入相關的設計參數，模型就會自動建立，而不用像以前一樣逐個部件進行建模，大大提高了設計效率；在后期的數據處理方面，信息系統可以幫助設計人員自動地提取相關的模型信息，并且按照固定的格式輸出，生成相應的圖紙，從而大大降低了設計人員的勞動，提高設計效率，同時也降低了錯誤率；實現了專業內部、專業之間的協同設計，提高了設計效率，也降低了錯誤率[1]。

1.2 系統主要功能

為了實現新的業務流程，信息系統具備了以下功能：

（1）可以參數化建模，通過輸入相關的設計參數，生成相應的模型；（2）可以實現各專業內部、專業之間的協同設計，提高設計的準確率；（3）數據處理自動化，按照各專業的具體要求，自動對相關的模型數據進行處理；（4）圖紙綜合管理，包括對圖紙相關信息的批量修改、自動編頁等功能，方便后期的圖紙修改。

1.3 系統總體架構

本項目建立了海工裝備研發制造協同信息化系統。該系統體系架構從集成平臺層、工作流層、邏輯層、傳輸層、數據層、應用層六個層次進行了構建，形成三維模型環境下的以數字量傳遞為核心、覆蓋結構仿真、功能仿真、性能仿真到模擬建造等的海工裝備協同研制系統[2]，如圖所示。

海工裝備研發制造協同信息化系統體系架構圖如圖3所示。

2 項目效益

2.1 項目經濟效益

本項目所包含的有關海工裝備產品研發與制造協同信息化技術的各項課題是我國海工裝備產品制造迫切需要的技術。利用本項目的技術成果對現有海工裝備產品研發設計流程進行優化，不僅將提高我國海工裝備產品研發能力，減少研發設計中各種浪費，同時也將提高我國海工裝備產品研發的效率，將取得較大的經濟和社會效益。

海工裝備產品研發與制造協同信息化解決方案的研究和實施給振華重工帶來了巨大的經濟效益。具體體現在如下幾個方面：

（1）利用協同產品研發與制造技術優化了振華重工內部產品研發設計流程，提高了企業對研發設計的綜合管理能力，提升了其效率和能力，消除浪費，減少相關設備、人員和流程管理成本，使其成為公司新的利潤增長點。（2）采用三維設計技術實現海工裝備產品零部件的加工，功能仿真，使得重要部件一次加工成型，實現產品開發細化準確、有效，消減產品開發周期。（3）利用協同研發設計與制造的先進技術，實現了海工裝備產品的并行設計、精確設計，優化設計。在真實產品加工之前，通過虛擬產品結構功能和性能，優化機艙配置，減少質量事件帶來的損失，降低公司質量管理成本，進而進一步提升了顧客滿意度。

2.2 項目社會效益

系統成功實施，不僅給振華重工帶來經濟上的良好收益，同時，也具有積極的社會效益，具體表現在：

（1）振華重工作為目前國內典型的海工裝備產品的研發和生產制造企業，本次海工裝備產品研發設計協同信息化解決方案的成功實施，將為上海乃至全國海工裝備產品研發、制造企業起到一個很好的示范作用。（2）通過項目研究海工裝備產品研發設計協同信息化解決方案并成功實施可以促進科技成果向生產力的轉換，支持振華重工總體發展戰略目標。（3）海工裝備產品研發設計協同信息化解決方案作為復雜的系統解決方案之一，其系統中關鍵技術的研究可為其他系統的研發提供很好的借鑒，具有一定的理論意義。

3 結束語

大型海洋工程裝備協同研發與制造信息系統的應用實現了海工產品精益設計的功能集成、精確設計的數據共享、加工制造的信息協同，提高了海工產品的設計效率、分段制造合格率、分段搭載效率和整體建造精度，大幅減少加工制造返工率，達到預期可觀的經濟效益，也有效地提升了振華重工海工裝備的信息化管理及協同研發制造水平，使海工裝備研制更加高效、規范，從而增強海工產品的研制水平，實現全面數字化、協同化，填補了我國大型海洋工程裝備研制協同化的空白。

參考文獻

[1]符凌維.供應商協同產品開發體系結構研究[D].上海交通大學，2008.

[2]王星漢.面向復雜產品開發的多級供應商項目管理研究[D].上海交通大學，2010.