基于TRIBON的数字化造船车间信息模型研究

江苏科技大学硕士学位论文基于TRIBON的数字化造船车间信息模型研究姓名：何宝建申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：马晓平20080101摘要I摘要实施“数字化造船”工程，建设数字化造船企业已成为全球造船企业提高其核心竞争力的重要措施。要使我国的船舶制造业有快速、持续、稳定的发展，必须在做大的同时坚持做强，提高企业素质，而数字化制造技术是现代制造技术的核心技术，也是机制创新和体制创新的纽带，必须以“数字化造船”工程为突破口推动中国船舶工业跨越式发展。本文主要围绕数字化造船车间信息模型进行研究，以信息化造船为重点进行管子车间信息模型体系的分析，同时对集成模式造船下的作业流程进行分析，并建立管系产品数据库。主要从以下四个方面进行理论研究和应用的探讨。其一，从对比船舶制造业与其它行业的区别着手，结合现代造船的特点，指出数字化造船的基本内涵，构建数字化造船系统的体系结构，并提出数字化造船中的若干关键技术；其二，从对比日本、韩国的造船生产作业流程，分析和研究适应国内企业的造船作业主流程以及对管子车间生产作业流程做出详细地分析。其三，从一般企业信息模型的概念和功能着手，构建适应现代化造船的管车间信息模型体系。昀后，结合船舶管系的设计和制造特点，分析船厂管子加工车间对管子数据的要求，并建立适应数字化造船的基于TRIBON的管系产品数据库。本文的研究为今后各造船企业数字化造船研究提供了新的参考，尤其是对管子车间信息模型的研究对于现阶段处于向数字化造船模式转变中的企业有一定的实际参考价值。关键词：信息模型，数字化造船，管加工，TRIBON，数据库。AbstractIAbstractBuildingdigitalshipyardandactualizingdigitalshipbuildingprojectisaimportantstepinimprovingitscompetitivenesstoshipyardsallovertheworld.Itmustbecomenotonlybiggerbutalsostronger,andmustimproveitsqualityifourshipmanufacturingwanttodevelopfleetly,sostenutoandsteadily.However,digitalmanufacturingtechnologyiscoretechnologyofmodernmanufacture;itisalsotheligamentofmechanisminnovationandsysteminnovation,soourshipmanufacturingshouldregarddigitalshipbuildingasthekeytoskip.Thispaper,primarilyresearchesoninformationmodelofthedigitalshipbuildingworkshop,analysesinformationmodelsystemofthepipeworkshopbasedonshipbuildingwithinformationtechnology.Atthesametime,itanalysesproductionflowunderintegratedmodelshipbuilding,andestablishesthepipingproductdatabase.Mainfourpartsstudiesarecarriedonthetheorystudyandapplicationasfollowing.Firstly,comparedwithotherindustryandcombinedwiththecharacteristicofmodernshipbuilding,thispaperpointsoutbasicconnotationofshipbuilding,andconstructssystemstructure,inthemeantime,itputsforwardsomekeytechnique.Secondly,comparedwithproductionflowofshipbuildinginJapanandKorea,mainproductionflowofshipbuildinginchinaiscarriedonanalysisandresearch,especially,productionflowoftubeworkshopisanalyzedindetail.Thirdly,informationmodelsystemofpipeworkshop,whichmeetsmodernshipbuilding,isestablishedbasedonconceptionandfunctionofcommonindustryinformationmodel.Finally,withcharacteristicofpipingdesignandmanufacture,pipeinformationwhichpipeworkshopshouldneediscarriedonanalysis;moreoverpipingproductdatabasehasbeenestablished,basedonTRIBON.Thistextualexpatiationwillprovideareferenceforthedigitalshipbuildingresearchofallshipbuildingenterprise.Especially,thisresearchwillbemoreusefultoshipbuildingenterpriseswhicharechangingtheirmodetoshipbuildingmodel.AbstractIIKeywords:informationmodel,digitalshipbuilding,pipemachining,TRIBON,database论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得江苏科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文使用授权声明江苏科技大学有权保存本人所送交的学位论文的复印件和电子文稿，可以将学位论文的全部或部分上网公布，有权向国家有关部门或机构送交并授权其保存、上网公布本学位论文的复印件或电子文稿。本人电子文稿的内容和纸质论文的内容一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。研究生签名：导师签名：日期：日期：第一章绪论1第一章绪论1.1研究背景及选题依据船舶制造业作为一个古老的传统产业，曾被视为夕阳产业。然而，随着信息技术的广泛应用，船舶行业已发生根本性的改变，在保持原有的劳动密集、资金密集特点下，已经成为一个技术密集、信息密集的新型产业。同时，船舶行业作为国家战略性产业和先进装备制造业的重要组成部分，在保卫国家安全、带动技术进步和吸纳劳动力方面具有其不可代替的作用。因而，船舶行业也是一个国际竞争非常激烈的行业。当前，世界船舶制造业在造船产能、产量和主流船舶产品的生产上，正逐步形成韩、日、中三足鼎力的产业格局。中国要成为世界造船大国强国，中国船舶行业就必须面对韩、日的竞争，就必须要发展行业的核心竞争力[1]。信息技术在我国船舶工业中的应用，使船舶设计从传统的有纸化二维设计转向无纸化的三维建模和虚拟仿真设计模式，使船舶建造从离散型生产方式的分道制造模式转向连续型生产的集成制造模式，造船工业开始逐步进入了数字化的时代。造船数字化程度取决于信息技术应用程度，并随着造船软件功能的增强和加工制造装备能力的提升（数控机床、数控切割机、数控焊机、数控弯管成型机、数控涂装设备、数控舾装设备等的应用）而深化。更进一步的发展，造船软件系统与造船企业的信息管理相结合，提升了造船企业的信息化程度，造船走向数字化船舶企业和数字化船舶工业。现代造船模式的特点是成组技术的引入，将昀终产品划分为若干的中间产品，将中间产品的生产尽可能提前到车间里进行，实施分道建造，从而大大降低了船舶生产的劳动强度，并提升了船舶的建造速度。从而使得车间取代船台成为船舶制造的物流、信息流的集散地。船舶生产的特点是多品种、小批量，涉及的工种、专业繁多，而车间作为企业的物化中心，不仅是制造计划的具体执行者，也是制造信息的反馈者，更是大量制造实时信息的集散地，车间层的资源管理、物流控制和信息集成是企业生产系统的重要一环，所以对车间信息化的研究是实现企业的信息化关键的一步[2]。尽管国内的船舶建造企业已开始实施CAD/CAM等先进的计算机辅助设计、制造系统并大量采用数控自动化生产设备，其综合造船技术水平仍落后国际先进水平10年以上。企业尤其是车间级的生产和任务分配仍按传统的方式运作，明显感觉计划跟不上变化，生产适应不了需要，经常导致车间生产任务失衡，不得不靠加班来弥补这种不足。因此，目前很多企业愈来愈深刻地意识到，要发挥信息化的整体优势，提高信息化的整体效益及提升企业信息化的整体水平，一个十分重要的基础性工作是：开展对信息模型及其标准化的研究，建立信息模型的描述规范和生产企业的资源环境和业务第一章绪论2过程的描述标准，并在此基础上形成不同产品的产品模型及数据交换标准。1.2国内外研究现状世界造船强国从CAX开始，逐步由实施CIMS、应用敏捷制造技术向组建“虚拟企业”方向发展，形成船舶产品开发、设计、建造、验收、使用、维护于一体的船舶产品全寿命周期的数字化支持系统。从而实现船舶设计全数字化、船舶制造精益化和敏捷化、船舶管理精细化、船舶制造装备自动化和智能化、船舶制造企业虚拟化，从而大幅度提高生产效率和降低成本。日本七大造船企业在日本船舶贸易促进会的资助下，从1987年开始进行CIMS项目的可行性研究，并于1993年开始在一些船厂进行实质性的开发和应用。1997年至1999年，进一步实施了AdvancedCIMProject，加强知识管理；1998年至2000年，又进行造船和配套行业基于网络技术的信息交流平台ZoHaKuWEB项目的开发；2001年3月，日本船厂协会(JMEA,JapnaneseMarineEquipmentAssosiation)共同设立了一个ZoHaKuWEB营运管理公司，把它作为船厂和相关配套企业的联系门户。上个世纪90年代是韩国船厂发展的黄金时代，韩国造船业经过积累发展在本世纪初逐步替代日本在世界造船市场占据了主导地位。1989年，曾由韩国政府出资组织有关造船企业、研究所和大学开始进行“计算机船舶设计和生产系统（CSDP）”的开发[3]。我国造船工业从70年代开始采用造船CAM技术，使造船生产效率和加工质量有了较大的提高。80年代后期，船舶工业统一组织开发了CASIS、CADIS和MIS等造船系统，有力促进了船舶企业的信息化进程。随着造船CAD/CAE和MIS技术的发展，产品设计开始丢掉图纸，新产品开发设计周期有效缩短，船舶企业现代化管理水平得到提高，船舶制造企业初具国际竞争并不断扩大。90年代中后期，国际先进的造船软件如TRIBON、CADDSS系统开始引进应用，骨干船厂应用三维建模技术建立产品电子信息模型。新技术的应用使国内造船水平上了新的台阶，产品建造总周期得到了有效缩短、产品建造质量明显提高[4]。CAD/CAM技术的深入应用为推进集成制造技术提供了信息源头，CIM技术和CIMS开始在沪东中华、渤海船厂和广船国际等船厂开发应用。CIMS的应用使产品制造和管理信息集成以实现制造信息高度共享和企业制造资源优化，全面提高企业运行效率。同时船厂和科研院所自主开发的船体建造软件三维舾装管系设计已在国