福建省马尾造船股份有限公司(以下简称“马尾造船”)是在原马尾造船厂(创办于1866年,时称“福建船政”,是中国最早建立的造船企业)基础上,结合“债转股”整体改制,于2001年12月,由多元投资主体共同发起成立的股份有限公司。fficeffice" /> 公司拥有3.5、1.5万吨级船台各一座,2万吨级干船坞一座,具有设计、建造5万吨级以下船舶的技术能力,年产万吨级系列船舶5~8艘。利用现有场地、设施和设备进行规划改造,可实现年造船10~12艘/20~25万综合吨,产值20亿元人民币。马尾造船在国内地方船厂中,首家承造挂德国旗船舶,在开拓国际市场上取得了一定的成绩。 一、CAD/CAM技术应用的发展历程 马尾造船于70年代就开始了计算机技术应用的尝试,初期仅简单应用于企业管理方面;1983年配置了第一台大型数控切割机后,才开始把计算机技术应用到生产中。 到了80年代,船舶市场比较萧条,造船行业竞争激烈。马尾造船厂虽然是一个老厂,但是造船技术水平落后,仍然采用传统的手工方式进行绘图设计,船舶建造质量也不能适应市场需要。为了解决船体线型光顺、手工放样效率低和放样台不够用等问题,以及满足建造出口船舶经营报价的需要,马尾造船开始应用微机CAD系统进行船舶报价方案的图面处理,以及船舶线型放样和钢材数控切割等工作。 进入90年代,船舶市场的竞争日趋激烈,造船定单的条件要求越来越高,由于建造技术相对落后,建造周期较长,在国际船舶市场的招投标中,失去了竞争优势,企业面临生存危机。面对严峻的局面,厂领导班子决定进行技术改造,投入大量资金兴建船舶CAD工作网络,进一步推广计算机辅助设计、辅助建造技术,实现设计工作微机化。 1991年,船厂开始承造出口德国的高技术、高附加值的7300吨多用途集装箱货船。要建造出口船并不容易,首先交船期很紧,从签订合同到交船只有20个月的时间,而且国外船东对前期提供设计图纸以及建造质量的要求都很高。由于我们使用了CAD/CAM技术,能够有效满足客户要求,获得了国外船东的好评。自此以后,马尾造船顺利地承接、设计、建造、销售了一系列出口欧洲市场的船舶。 90年代末,国际船舶市场进入低谷,众多造船厂竞相压价,竞争更加激烈,而且由于国内其它造船企业技术上的进步,马尾造船在CAD/CAM技术应用方面的领先优势已经不复存在。在这种情况下,我们必须不断学习和引进更加先进的造船技术,转换造船模式,努力实现马尾造船在新世纪的又一次腾飞。 二、CAD/CAM技术应用的现状 到目前为止,马尾造船的CAD/CAM技术应用已经具有一定的规模,建立了以WINDOW 2003为操作系统的局域网络,形成了CAD基本应用环境,肩负着全公司的船舶详细设计和生产设计工作。船舶设计工程师们高效应用CAD软件,缩短了设计周期。设计图纸和生产建造图纸质量的提高,以及CAM技术的应用,使得船舶建造质量得到很大的提高。 参见图1:马尾造船生产过程中的CAD/CAM应用
图1 马尾造船公司生产过程中的CAD/CAM应用 (一)硬件配置状况 目前全公司有计算机120多台,HP-A0喷墨绘图仪3台,扫描仪2台,各种打印机共20多台,每个设计人员都配有1台计算机,各专业室配有一部打印机,构成CAD辅助设计网络,满足了现代造船企业实现计算机辅助设计的需要。船体内、外业工段拥有钢板数控切割机4台、等离子切割机2台,钢管加工工段拥有数控切割机1台,除仓库及较为分散的部门外,大部分办公处所已接入局域网。硬件设施建设基本完成。 (二)软件使用情况 在计算机辅助设计软件方面,我们除了拥有AutoCAD绘图平台软件,还有船舶线型光顺、船舶静水力计算、船舶装载计算、轴系计算、管子辅助设计、钢板数控切割等专用软件外,公司还自行开发一些应用软件。例如,舾装生产设计室根据生产设计过程中的实际情况,自行进行计算机辅助管子生产设计系统(MW/CAPD)的开发,并且获得成功。现在,该软件已经很好地应用于舾装管子放样设计工作中,有效地减少了管子生产设计的差错,提高了图纸质量,减轻了设计人员的劳动强度,缩短了设计周期,受到员工的欢迎。 (三)引进CAD三维设计系统,向现代化造船模式转变 马尾造船生产过程中的CAD/CAM应用,以往是采用CAD进行二维平面设计,各专业之间以及同专业内部的沟通和协调完全靠图纸,各专业的设计工作难以平行展开,为此,公司于2004年上半年引进瑞典TRIBON公司的Tribon船舶设计软件系统,开展CAD三维数字化设计,为转变企业造船模式创造条件。技术中心已分批派专业人员赴上海培训学习,目前正应用于7300吨新船的设计中。 (四)人员培训 CAD/CAM技术要求全员应用,即每一个设计人员都必须熟练使用计算机工作。为了使新来的员工能尽快地掌握使用技巧,我们采取举办短期培训班和以老带新的方法,边学边用;同时,对于新的技术和设备,我们安排专业人员到上海、深圳等地甚至国外进行必要的技术交流、学习和培训。使绝大部分的设计人员都能够很快掌握CAD/CAM技术。目前在全公司的船舶设计工作中,计算机应用的普及率已达100%。 三、CAD/CAM技术应用的效益 应用计算机辅助设计、辅助制造缩短了船舶建造周期,降低了成本,提高了质量。 (一)电脑出图速度较过去提高五十倍以上,通过电脑改图也明显提高,电脑出图取代手工描图,不但图面美观,而且出图速度快、精度高、无误差。一张复杂的A0图纸,手工描图至少需要两天,而电脑出图最多不超过十分钟。外板展开图(参见图2)如用于手工描图难度可想而知。
图2 手工描图的外板展开图 在船舶设计工作中,应用计算机的出图率可以达到97%以上。以10500吨多用途集装箱货船为例,全船共出图纸约900平方米,其中应用计算机绘制的图纸就有870平方米。船舶设计实现计算机化之后,一艘万吨级船舶的整船设计周期可缩短2-3个月,这就使公司的船舶产品开发能力大为提高。随着几年来实施计算机辅助船舶设计、制造,我们不仅积累了丰富的经验,使设计图纸更加标准化,而且形成了一套较完整的船舶资料库和设计图纸库,这就为我们在以后的设计同类型船舶时提供了参考,使得船舶设计的质量和效率得到进一步提高。 (二)船舶线型的光顺,传统做法是靠人工处理,周期长、精度低、劳动强度大;采用CAD/CAM技术处理,不但减轻人员的劳动强度,提高线型精度,缩短生产周期,而且还少占用放样台的面积。两者比较,提高效率8~20倍。 (三)船体的生产建造采用CAD/CAM技术,实现了由计算机自动生成零件的线型,自动套料,然后通过等数控切割机完成船体零件的复杂曲线切割,不仅加快了切割速度,节省了钢料,而且还提高了钢板的利用率。使一艘万吨级船舶的建造周期缩短3—4个月。全面应用CAD/CAM对缩短生产周期的作用更为突出: CAD/CAM应用状况 | 生产周期(单船) | 没有应用CAD/CAM技术之前 | 22个月 | 部分应用CAD/CAM技术 | 16~17个月 | 全面应用CAD/CAM技术 | 10~12个月 |
(四)CAD/CAM技术的应用为生产提供相应的工作图、胎架图、外板加工图、肋骨弯曲加工图等,既方便了生产管理,又减少了生产过程中的差错和返工,使船体建造质量提高,成本降低。以10500吨多用途集装箱货船(福建省首制万吨船)为例,通过应用CAD/CAM技术,可以提高工效1-2倍,钢材利用率由75%提高到87%,单船能节约大约400吨的钢材,而且节省了许多放样材料,减少了大量劳力,仅船体建造部分,单船节省成本约500万元人民币,最重要的是提高了船体建造质量。 (五)作为CAD应用工程的示范单位,公司在CAD应用推广方面同样也取得了很大的成绩。除了公司船舶设计工作之外,马尾造船还进行技术转让,帮助兄弟企业完成了2艘10500吨多用途集装箱货船的设计与制造,直接创造经济效益400多万元人民币。 在“八五”、“九五”计划期间,马尾造船承建出口船舶共16艘,创外汇总计约2.3亿美元。通过十年成功地建造出口船舶,使我们在欧洲船舶市场上享有一定的声誉,其中CAD/CAM技术的应用立下了汗马功劳。 四、CAD/CAM技术应用的发展前景 随着以计算机技术为代表的高新技术的飞速发展,CAD/CAM技术将会应用于更多、更广的领域。现在,作为CAD/CAM技术发展的进步,PDM/ERP/CIMS等技术已被全世界许多企业成功地应用,为企业的进一步发展带来勃勃生机。虽然马尾造船在CAD/CAM技术的应用上已经取得了很大的成功,但是更应该看到,我们与国内外先进的造船企业相比还存在一定的差距。我们必须在现有的基础上,加大投入,引进先进的技术和设备,引入科学的管理思想和现代化的造船模式,进一步推动企业管理信息化,争取更大的进步。 (一) 继续加强CAD/CAM技术的应用 在现有的基础上,马尾造船要进一步加强对造船CAD基础数据库的建设,提高基础设计能力,并针对造船行业图纸量大的特点,实施先进的图档管理系统。同时,因为造船厂属于制造企业,我们应尽可能地利用现代科学技术特别是CAM技术,提高生产效率和建造质量。例如,引进更先进的等离子数控切割机、数控弯管机、数控金属切削机床等等。在有可能的情况下,还要引进CAPP(产品工艺流程管理)技术,改造公司的工艺流程规划,实现制造工艺的计算机辅助设计和管理。 (二)加强TRIBON船舶设计软件系统的消化吸收和二次开发 全面应用Tribon船舶设计软件系统后,可预先获取整个建造流程的生产与工艺信息,将实现设计过程由图纸流向信息流转化,船、机、电数据库集成共享,生产工作与设计工作平行作业,实现在计算机上完成模拟建造,即“图纸上造船”,使设计技术水平有了质的飞跃,既缩短设计周期,又提高了设计质量,实现设计、工艺、生产一体化。由于该系统具有自动干涉防碰撞的功能,能自动形成和产生各种数据和图表,大大减少工程的差错率。据有关船厂的调查报告,与采用以绘图为基础的设计系统相比较,使用该系统可缩短设计工时约30%,缩短生产工时约8%。应用Tribon软件设计的船舶外板展开图参见图3。
图3 应用Tribon软件设计的船舶外板展开图 Tribon船舶设计软件系统功能强大,但其作用能否在公司船舶建造过程中显现,取决于公司对该软件系统的消化吸收和二次开发。我公司拟从消化吸收入手,把二次开发的内容有机地融合于应用中,应用促进开发,开发扩大应用。 造船业正面临着向“数字化”造船模式转化的关键阶段。为提高产品质量,缩短造船周期,降低成本,提升企业综合竞争力,我们将在后续工作中进一步开展CAD/CAM技术的深化应用和普及工作,并利用现代信息技术,实现船舶设计、建造、物流、财务、人事、管理等企业资源管理和信息的高度集成,使企业的信息化建设跃上一个新的台阶,把公司建设成为现代化的高科技造船企业。 |