面向船舶行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)

　　船舶工業(yè)是綜合工業(yè)經(jīng)濟之冠，有“一船下水，百家受益”之說，在國民經(jīng)濟和工業(yè)經(jīng)濟中具有重要地位。20世紀后期，世界造船業(yè)通過應用信息技術，在技術、體制與造船方式上發(fā)生了一系列的重大革命與進步。特別是，日本、韓國等國家的先進船廠在其生產(chǎn)、經(jīng)營、管理中廣泛應用信息技術，大大提高了造船效率。雖然中國造船產(chǎn)量已連續(xù)10年位居世界第三，但在信息技術應用方面，與日本、韓國造船業(yè)差距還比較大。中國造船業(yè)已經(jīng)明確提出，到2015年成為“世界第一”的奮斗目標。世界第一造船大國這一宏偉目標的實現(xiàn)，取決于技術與管理的創(chuàng)新，離不開信息技術和管理水平的支持。

　　因此，用PLM技術武裝船舶行業(yè)，提升造船業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展水平成為必然的發(fā)展趨勢。借助近幾年在PLM領域的經(jīng)驗積累，山東山大華天軟件有限公司(以下簡稱：華天軟件)逐步開展了“面向船舶行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)”的研究，并在2007年得到了國家863計劃重點項目的資助，重點研究了可定制PLM系統(tǒng)框架、生命周期數(shù)據(jù)模型、船舶產(chǎn)品的數(shù)據(jù)組織模式、項目管理、分類管理與統(tǒng)計分析、船舶檢驗、維護等。在研究過程中，課題組采取了軟件公司、船廠、高校聯(lián)合科研的模式，以黃海造船有限公司(以下簡稱：黃海造船)作為示范企業(yè)，依托山東大學，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，多方共贏。

　　2 主要研究成果

　　華天軟件結合當前船舶行業(yè)的信息化基礎和實際需

　　求，研究中國船舶的行業(yè)需求、管理模式等，研究了動態(tài)可擴展的PLM系統(tǒng)架構、產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)閉環(huán)管理、船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織模式、項目管理、船舶檢驗、維護維修管理等關鍵技術。以產(chǎn)品業(yè)務對象為數(shù)據(jù)組織核心，以項目管理為過程管理核心，構建了面向船舶行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)，覆蓋船舶的方案設計、詳細設計、生產(chǎn)設計、完工設計、建造、交付、檢驗和維修/維護階段的應用服務，支持船東、造船廠、船級社、船舶設計院、修船廠的協(xié)同業(yè)務處理，提高船舶設計、建造的效率，保證船舶行業(yè)信息、知識的安全。

　　2.1 建立了動態(tài)可定制的PLM系統(tǒng)架構

　　PLM業(yè)務需求始終處于一個動態(tài)演化的過程中，包括行業(yè)企業(yè)差異性需求、企業(yè)內(nèi)部部門間差異需求和行業(yè)企業(yè)自身發(fā)展過程中的衍生需求等。為了能夠動態(tài)適應和滿足PLM的動態(tài)演化需求，對華天軟件PLM系統(tǒng)的基礎平臺
InforCenter進行了改進和調(diào)整，形成了支持架構可定制、功能可定制和用戶體驗可定制的三級可定制的PLM系統(tǒng)架構，能夠應用于船舶等大型、復雜產(chǎn)品的全生命周期業(yè)務，適應和滿足PLM的動態(tài)演化需求。軟件架構主要包括基礎庫類、基礎架構、應用軟件基礎業(yè)務、PLM業(yè)務領域4層。通過這4層結構之間的關聯(lián)和交互，保證了基礎平臺的高擴展性和伸縮性，為PLM應用系統(tǒng)提供了一個易擴展、支持復雜應用環(huán)境的底層架構和基礎設施。其中，基礎平臺已經(jīng)包含了用于支撐PLM應用系統(tǒng)的所有與業(yè)務不緊密相關的基礎服務和構件，PLM應用系統(tǒng)將基于這些基礎服務和構件構造業(yè)務相關的應用服務和功能，從而滿足對產(chǎn)品生命周期各階段的數(shù)據(jù)管理和業(yè)務支撐的需求。

　　2.2 面向船舶行業(yè)的項目管理

　　根據(jù)船舶企業(yè)主要設計和建造流程的分析可以發(fā)現(xiàn)，船舶設計與建造項目不同于其他企業(yè)的項目管理，它貫穿了產(chǎn)品的整個生命周期，從船舶的設計、建造直至船舶交付。項目研究建立了貫穿產(chǎn)品設計、制造階段的項目管理，實現(xiàn)了基于交付物的項目與過程管理的集成和動態(tài)成本管理。

　　項目管理可實現(xiàn)計劃協(xié)同編制與執(zhí)行、狀態(tài)動態(tài)跟蹤與監(jiān)控、資源綜合平衡與優(yōu)化，支持船舶協(xié)同設計、建造與管理。除常規(guī)的過程視圖、時間視圖、資源視圖、組織視圖外，通過與產(chǎn)品視圖和成本視圖的關聯(lián)，實現(xiàn)了對企業(yè)成本的預估、分析和核算，確保了對船舶項目的動態(tài)成本管理；而且與產(chǎn)品視圖的關聯(lián)，使得船舶項目的各任務和過程可以以產(chǎn)品的各部件、零件或圖文檔的完成情況為依據(jù)，實時更新項目的完成情況。

　　2.3 產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)閉環(huán)管理

　　產(chǎn)品生命周期是指從需求和概念開始，到產(chǎn)品報廢回收結束的整個時間區(qū)間。根據(jù)產(chǎn)品生命周期的特點，通常將生命周期階段分為生命周期開始(Beginning Of Life，BOL)、生命周期中間(Middle Of Life，MOL))和生命周期結束(End Of Life，EOL) 3個階段。BOL階段是指產(chǎn)品在制造企業(yè)中的階段，包括產(chǎn)品的需求、設計、制造等子階段，是產(chǎn)品逐漸產(chǎn)生的過程。MOL階段是指產(chǎn)品到用戶手中后至報廢之前的階段，包括產(chǎn)品的使用、維護和維修等子階段。EOL階段是指產(chǎn)品離開用戶到拆解企業(yè)進行報廢處理的過程，包括產(chǎn)品報廢、回收等子階段。通過分析不同階段數(shù)據(jù)的特點，建立了支持對象模型定制、基于元數(shù)據(jù)的、分階段的產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)模型，將傳統(tǒng)的以BOL為中心的產(chǎn)品生命周期階段擴展到MOL和EOL階段。

　　基于生命周期數(shù)據(jù)模型，針對船舶行業(yè)PLM需求的特殊性，研究開發(fā)了船舶檢驗管理和船舶維護管理功能，處理船舶制造檢驗及維護/維修業(yè)務過程及信息，并對船級社、修船廠等第三方的過程和數(shù)據(jù)進行了跟蹤。以檢驗、維護/維修業(yè)務為切人點，建立了以設計為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)生命周期閉環(huán)管理模式，支持數(shù)據(jù)的正向傳遞和面向設計的數(shù)據(jù)反饋。船舶設計階段為制造檢驗、維修/維護階段提供正向的數(shù)據(jù)傳遞，如檢驗準則、參考圖文檔、維修BOM、維護計劃、故障評估、維修策略等。在船舶檢驗、維護等過程中獲取的問題經(jīng)過分析后，作為設計需求或更改請求反饋到設計階段，為船舶產(chǎn)品的質(zhì)量改進提供重要參考。這就構成了產(chǎn)品生命周期的閉環(huán)管理模式，它將成為今后數(shù)據(jù)管理和支持創(chuàng)新的重要發(fā)展和管理模式。

　　2.4 船舶產(chǎn)品的數(shù)據(jù)組織模式

　　船舶是典型的按訂單設計的復雜產(chǎn)品，船東訂單驅(qū)動，單艘或數(shù)艘訂單生產(chǎn)，根據(jù)船東需求的不同，同一母型船的各艘船舶之間存在較大差異；船舶產(chǎn)品構型眾多，材料和形狀各異，零組件數(shù)量巨大，并且具有邊設計、邊生產(chǎn)、部分并行作業(yè)的特點，設計、制造周期長，設計、制造變更頻繁。因此，產(chǎn)品數(shù)據(jù)具有動態(tài)、復雜性的特點，船舶產(chǎn)品沒有一個相對穩(wěn)定的BOM, BOM視工程項目的不同而不同。黃海船廠PLM系統(tǒng)通過對船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)特點的分析，根據(jù)船舶產(chǎn)品設計的4個主要階段(即，方案設計階段、詳細設計階段、生產(chǎn)設計階段和施工設計階段)的任務、文檔、產(chǎn)品結構的特點和差異，提出了以ITEM(零部件)為基礎，以分段和專業(yè)為組成，以不同設計階段任務為目標的船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織模式。

　　2.5 船舶管理中心

　　針對船舶產(chǎn)品訂單驅(qū)動、單件定制生產(chǎn)的特點，面向船舶行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)建立了項目、變更、送審、維護、檢驗、問題管理等船舶行業(yè)構件，并形成了相應的船舶管理中心。可以實現(xiàn)問題、計劃、檢驗、送審、維修和變更管理的信息查看和管理，從整體上把握船舶的生命周期信息。

　　3 系統(tǒng)實現(xiàn)

　　針對船舶行業(yè)的特點和對PLM系統(tǒng)的需求，建立如圖1所示的PLM系統(tǒng)框架。PLM基礎平臺是PLM系統(tǒng)的核心部分，構成PLM系統(tǒng)的基礎架構，為PLM應用構件提供數(shù)據(jù)、過程和組織模型的管理服務以及其它公共基礎設施服務。Infor Center是華天軟件開發(fā)的PLM基礎平臺，具備良好的可伸縮性和可配置性，可根據(jù)特定企業(yè)的具體需求靈活配置出滿足產(chǎn)品生命周期管理等不同層次要求的PLM系統(tǒng)，并且保證系統(tǒng)功能的平滑升級和動態(tài)演化。

　　在此基礎上，架構PLM應用層，即基于PLM平臺框架和PLM平臺服務，開發(fā)PLM應用構件。PLM應用構件按照應用范圍分類，可以分為通用PLM應用構件和行業(yè)PLM應用構件。該部分主要在PDM核心功能的基礎上，進一步擴展項目管理、工藝/制造數(shù)據(jù)管理、服務數(shù)據(jù)管理、企業(yè)信息系統(tǒng)集成等通用PLM構件。同時，開發(fā)船舶行業(yè)構件，如船舶圖紙送審交付、檢驗管理、專用CAD系統(tǒng)集成等。

　　PLM工具層主要面向PLM咨詢、實施和系統(tǒng)管理人員提供支持PLM項目咨詢、PLM系統(tǒng)實施和PLM運行管理的輔助軟件工具。

　　按照船舶設計/建造的要求，以產(chǎn)品業(yè)務對象為數(shù)據(jù)組織核心，以項目管理為過程管理核心，構建了面向船舶行業(yè)的PLM解決方案，覆蓋船舶的方案設計、詳細設計、生產(chǎn)設計、完工設計、建造、交付、檢驗和維修/維護階段的應用服務，支持船東、造船廠、船級社、船舶設計院、修船廠的協(xié)同業(yè)務處理，提高船舶設計、建造的效率，保證數(shù)據(jù)安全。主要功能包括工作中心、業(yè)務管理、系統(tǒng)管理、分類管理、項目管理、編碼器、船舶管理中心等。

　　該PLM系統(tǒng)中產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織是在工作中心一>我的空間的基礎上進行基本操作，項目管理主要實現(xiàn)項目計劃、狀態(tài)跟蹤、監(jiān)控。

　　4 項目應用實施

　　面向船舶行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)項目于2008年底進入黃海造船現(xiàn)場實施，實施范圍包括技術開發(fā)處、質(zhì)量管理處、產(chǎn)品項目組、結構分廠、管裝分廠、涂裝分廠和新廠(專做船體中間分段的新建廠)。2009年2月，進入用戶測試階段。2009年3月，開始系統(tǒng)試運行，全廠共有100多名技術人員參與到系統(tǒng)的試運行，共同構建黃海造船產(chǎn)品全生命周期管理平臺。通過系統(tǒng)的實施，黃海造船有限公司取得了如下效果：

　　(1)船舶產(chǎn)品數(shù)據(jù)的結構化管理取代原有的文件夾管理模式，保證了數(shù)據(jù)的安全性、共享性、一致性和準確性，出錯率下降50%；查詢效率提高60%。企業(yè)多年的設計經(jīng)驗，重要圖紙財富均完整、準確地保存下來，有效地避免了人員流動帶來的影響。

　　(2)面向船舶全生命周期的項目管理，實現(xiàn)了船舶項目計劃制訂和工作任務的分解，船舶設計和建造的動態(tài)監(jiān)控，直至船舶交付，使以往項目的會議定期跟蹤、經(jīng)驗決策，變?yōu)閷崟r跟蹤、數(shù)據(jù)決策。

　　(3)提供協(xié)同平臺，支持船舶送審、交付和檢驗等過程和清單的處理，顯著提高了流程控制的力度和業(yè)務處理的效率。

　　(4)豐富的圖表、統(tǒng)計分析功能，可以為船廠領導和相關人員提供信息，支持決策。

　　(5)實施以來，已有初步的應用效益：產(chǎn)品設計周期縮短30%，產(chǎn)品建造始終處于可控狀態(tài)，且提高了造船生產(chǎn)效率、降低了材料消耗。