日本造船CIMS的发展动态

90年代中期,日本大型船厂CIMS技术已经实用化,总体效果:节省人工50%,缩短工期20%。1998年开始向中型船厂推广。目前,日本一些先进船厂基本上都已采用CIMS系统,实现数字化造船。2003年日本造船业的重组,形成了6大专业化造船公司,其对应的CIMS系统名称、功能如表1 所示。

表1 日本六大造船公司所用CIMS系统名称及功能简介

企业名称 CIMS系统缩写 功能描述
三菱重工 MATES(Mitsubishi Advanced Total Engineering system of Ships)

通过将以往分散在大量设计图上的二维信息汇总成三维图像系统,实现了利用计算机进行设计信息验证、开发高精密度的产品、以及从构件自动展开到用于船体材料切割的NG参数自动输出等高效流畅的信息一体化。系统能够协助设计人员从整体布局上构思船舶主要部分的细节分布,如船体结构和管线系统的走向等。整个系统包括初始设计系统、舾装系统、船体系统和生产支持系统等4个子系统。

万国造船 HICADEC(Hitachi Zosen Systems 3D CAD System)

该系统不仅在日本国内开发较早、较为成熟,即时在全世界船舶软件产品中也享有一定的声誉,由当时的日立造船开发。系统着重船舶结构、管系、舾装、电力布置的设计,同时还能向机器人提供有效参数。

系统包含船体设计系统(HICADEC-H)、布置设计系统(HICADEC-A)、管路设计系统(HICADEC-P)、电力设计系统(HICADEC-E)等4个子系统。

川崎重工 KHI CIMS (KKARDS )(Kawasaki Knowledge-based, Automatic and Rapid Design System)

将当时的KCS公司的Tribon与包括计算机辅助工程、计算机辅助制造/工厂自动化/机器人系统、生产管理系统、物料采购系统在内的川崎重工自己开发的系统进行集成所形成的CIMS,此后,又在此基础上开发了KKARDS系统,几乎全部设计结果都能以立体图形显示,实现了产品模型技术与工人技能的有机集成。

住友重机械 SUMIRE(Sumitomo Manufacturing Innovation and Re-Engineering)

1997年投入运行。系统对从基本设计到船体结构设计、舾装设计、设备采购、生产计划和工厂自动化控制等整个造船流程进行了集成与简化。其船体系统和舾装系统与IHI联合开发,先进的三维建模系统是其核心系统。

三井造船 MACISS(Mitsui Advanced Computer Integrated Shipbuilding System)

该系统由设计系统和生产管理系统组成。其中,设计系统能够为生产部门提供准确的船体与舾装信息,并为车间提供工序操作步骤;此外,通过并行工程的实施,所有的船体几何数据均以三维数据形式存储。生产系统能够实现对各种工作计划、工时控制、部件分配控制的协调。所有生产信息均出自同一来源。整个系统的应用原则就是为车间提供必要的信息,使部件和组件在适当的建造阶段装配。

IHI联合造船 AJISAI(Advanced Jointless Information Systems by Assimilation and Inheritance)

能应用于船舶的基本设计到生产设计的所有过程,为产品模型提供数据。功能主要围绕船体结构和舾装两个部分,能够生成各种三维虚拟模型。其最大的特征就是能够提供强大的仿真功能。与此同时,还于1992年开发了KLEAN系统,通过局域网系统进行精确的系统计划和可视化管理,使船体分段处于实时监控状态。

但是除川崎造船厂和日立造船厂应用CIMS较成功外,其它船厂自行开发系统的维护更新步伐都已经跟不上生产模式和计算机信息技术的发展,正面临着继续系统维护更新还是更换引进新系统选择问题。

表2 显示了日本主要船厂的数字化应用现状。

主要船厂 数字化造船应用现状
三菱重工

20世纪80年代初,开发并采用完整的CAD/CAM系统及CIMS系统;2005年,在自身开发MATES基础上,购入由芬兰设计公司开发的NAPA三维CAD系统软件,并且成功投入大型客船建造中。

三井造船

自行开发采用MACISS设计系统,并整合了Tribon系统中部分模块。

石川岛播磨

开发出AJISAI系统,该系统可生成一个3D-CAD系统覆盖概念设计参数,建立三维模型到全船模型;此外,该公司还开发了FA(造船产品数据信息系统)、KLEAN(造船生产计划管理系统、PE(造船生产工程管理系统)。

住友重机械

1997年开发并采用SUMIRE系统,从基本设计到船体结构设计、舾装设计、设备采购、生产计划和工厂自动化控制等整个造船流程进行集成和简化,其船体系统和舾装系统与联合造船共同开发,先进的三维建模系统是其核心系统;

2006年决定引进Tribon系统,以替代自身开发的SUMIRE系统,争取2006年底前用于分段建造和舾装工作。

万国造船

自行开发并采用完整CAD/CAM系统(HICADEC)、自动套料系统JNEST+、以及数字造船机器人;

决定引进由日本IBM/达索系统公司提供的CATIA软件,拟用于舾装设计,同时还将CATIA与船体设计采用的HICADEC—A系统组合成三维CAD系统.

川崎造船 1996年,川崎重工将Tribon系统产品信息和其自行开发的先进计算机集成信息管理系统CIM进行整合,还和南通川崎实现了异地设计数据互通。

其中,日本川崎重工船厂是应用CIMS较成功的企业。该船厂在建立造船CIMS的过程中,采用了自下而上,逐步扩展的发展模式,即在自动化生产设计的基础上,逐步建立与底层关系紧密的上层系统,然后将它们逐个集成,在此基础上再进一步对上层信息系统进行扩充,形成完整的CIMS。下图为KHI-CIM系统的框架图: