造船企业MES体系的构建与应用一、前言浙江欧华造船股份有限公司（以下简称“欧华造船”）创立于2004年， 下设十余家分子公司，现有从业人员7000余人，资产总额逾86亿元，是一 家以造船为主业，能够为客户提供从研发到建造、从运营到服务的全价值链 企业为中国船舶行业一级I类生产企业、第一批符合工信部《船舶行业规 范条件》企业、高新技术企业和浙江省工业行业龙头骨干企业欧华造船业务遍及船舶设计、船舶制造、船舶配套、金融服务等领域， 是国际知名的支线集装箱船供应商，并在多用途船及各类特种船舶设计建造 领域有着广泛的影响力，主要产品为万吨以上、十万吨以下的各类集装箱船、 多用途船、环保型散货船及各类特种船舶，建厂十年来以累计交付各类高附 加值出口船舶130余艘近年来，欧华造船保持积极稳健的发展势头，造船三大指标长期保持在 浙江省前三位，克拉克松排名长期保持在全国前20强欧华高度重视以设备装备的先进性来不断提升企业造船先进性水平，建 厂初期就高起点投入了钢材预处理流水线、平面分段生产流水线、管子加工 流水线、分段冲砂涂装流水线等自动化生产装备，各类高效数控切割及焊接 设备，各类数字化设计软件和信息化管理软件等，随后又先后引进了型材、T 型材机器人生产线等高端装备，2014年5月，欧华造船入选全国两化融合管 理体系贯标试点企业名单，成为浙江省唯——家入选的船舶制造企业，2015 年4月，顺利通过两化融合贯标认证，成为全国第一批通过认证的企业。
二、项目实施的背景2010年以来，我国已跃居成为世界第一造船大国2014年以来，面对世 界经济复苏放缓、国内经济下行压力加大、航运造船产能双过剩等不利局面, 我国船舶工业在政策引导和市场倒逼下，加快调整转型步伐，奋力攻坚克难, 经受住了新船订单量前高后低、产能过剩矛盾突出、海洋工程装备产业风险 凸显等各种考验，综合竞争力逆势提升，世界造船大国地位进一步巩固，产 业结构调整迈出了坚实步伐尽管我国是造船大国，但还不是造船强国，在科技水平和综合实力等方 面与发达国家仍有不小的差距与日本、韩国等国际造船发达国家相比，我 国数字化造船差距明显日本造船数字化技术应用整体水平最为先进，其次 是韩国我国专家曾经以国际通用的68个要素、340项标准评估我国骨干船 厂，我国与世界先进造船国家的综合水平有较大差距，尤其是精度控制技术、 组织与管理体制、信息技术应用等方面差距更为明显造船企业数字化的关 键在于信息集成，但由于缺乏一体化、集成化的设计系统，与生产进程联系 不够紧密虽然国内很多企业引进了一些集成程度较好的设计系统，但各自 应用程度不一，仅仅解决了大部分“甩图板”的工作，其生产设计图纸中物 量及制造信息没能充分及时反映，相关数据库有待建立与充实。
船舶行业的零部件数量庞大，目前国内船舶零部件标准化程度和日韩相 比差距较大，同时也缺乏真正可执行的行业统一编码，使得各企业之间、企 业内部本身无法做到信息共享和集成同时，由于信息共享度低，且多为手 工输入，反馈速度慢，难以分类汇总及迅速检索此外，我国很多企业管理 基础薄弱，如管理意识淡薄、管理手段缺乏、管理措施落后、管理基础数据 缺乏及不准确等，使得企业不容易实现由低层次的感性管理模式迅速转变为 高层次的计算机管理模式目前，我国造船数字化的建设总体上还处于“分段制造”向中间产品专 业化生产为导向的“分道制造”过渡中，而日韩等造船发达国家已经实现了 “壳舾涂一体化”的“集成制造”模式，并开始进入到“敏捷制造”模式 以数字技术为主导的造船模式处于五种造船模式中的第四个阶段要想在船 舶产量上超过日韩，成为世界第一造船大国，实现快速发展，就必须以数字 技术为基础，加快造船企业的信息化建设因此，加快数字化造船势在必行为促进船舶工业持续健康发展，2013年国务院印发了《船舶工业加快结 构调整促进转型升级实施方案（2013〜2015年）》（国发〔2013〕29号）（以 下简称《方案》），《方案》对高端产品技术研发给出了明确指导，指出要 加大主流船型节能安全环保技术开发，开展液化天然气存储技术研究，进行 船舶和海洋工程装备关键技术攻关等；提高关键配套设备和材料制造水平， 重点依托国内市场需求推进关键船周配套设备、海洋工程装备专用系统和设 备以及特种材料的研发、制造；发展耐腐蚀、超低温、高强度、超宽超长超 薄和异形船板，海洋工程装备、海洋油气输送管线用钢等特种钢材。
根据《方 案》，到2015年，我国新建散货船、油船、集装箱船三大主流船型全面满足 国际新规范、新公约、新标准的要求，船用设备装船率进一步提高；高技术 船舶、海洋工程装备主要产品国际市场占有率分别达到25%和20%以上欧华是一家专业从事船舶制造和销售的企业，位列中国船舶制造十强企 业随着全球航运业和船舶工业的逐步复苏，“欧华”握有的手持造船订单 十分饱满，造船任务十分紧迫而现有的船舶制造设施自动化程度不够、用 工严重紧缺（企业用工数为7000人，其中40%以上为非熟练工）已成为制约 企业进一步发展的瓶颈因此，对现有生产线进行数字化改造，引进新的自 动化、智能化设备和技术进行MES体系的构建与应用，开发生产高端船舶产 品，已经成为企业迫切需要解决的问题基于上述背景，欧华紧抓国家和地方加快船舶工业转型升级和市场危机中凸显的机遇，规划并推进实施了造船企业MES体系的构建与应用项目三、项目实施必要性1、 有助提高船舶制造自动化、智能化水平，为智慧船厂建设做出示范项目项目通过建立基于现代造船模式的产品数据库管理系统，构建车间 级工业网络，构建制造执行系统（MES），实施与深化CSS造船管理系统，并 对MES、CSS系统进行交互集成与应用。
将极大地提升欧华造船全厂信息的易 访问性和高集成性，建立船舶产品开发、设计、建造、验收、使用、维护于 一体的船舶产品全生命周期的信息化支持系统建设和智能化制造支持系统建 设，提高市场响应能力，确保发展的质量和效益，从而大幅度提高生产效率 降低成本，为我国数字化船舶工厂建设树立典范2、 有助加快舟山船舶与海洋工程装备国家新型工业化产业示范基地建设 浙江省已成为国内主要造船大省之一，拥有国内首屈一指的深水港湾资源和国内综合型大港宁波—舟山港，当前正处于由造船大省向造船强省发展 的重要阶段舟山作为浙江省船舶工业的核心基地，正加快产业结构调整和 升级，大力发展高附加值船舶、海洋工程装备制造、船用设备，努力培育具 有国际竞争力的船舶企业集团和现代船舶产业链协作体系欧华是舟山船舶 工业的龙头骨干企业之一，产品全部出口德国、荷兰、塞浦路斯、新加坡等 国家，国际订单充足，赢得了越来越多船东的信任与此同时，国际造船新 技术新模式、海运安全及环保问题等对造船的要求越来越高，“基于目标的 新造船标准”（CBS）、“绿色船舶设计”（GSD）等相继推出，这些新要求 对欧华造船的船型开发与设计、建造智能化提出了新的挑战。
本项目以高端 产品为方向，开展造船工艺的自动化、智能化、数字化改造，加快建立现代 造船模式，进一步提升欧华的国际竞争力，并推进浙江省造船企业的规模化 建设，形成高端造船产业聚集群,加快推进舟山船舶与海洋工程装备国家新型 工业化产业示范基地建设3、有助节约全过程生产成本和提高生产效率，提升企业国际市场竞争力造船原材料及劳动力价格上涨和劳动力紧缺和用工成本增加带来造船成 本大幅上升，大大影响了我国造船企业的竞争力，使得中国造船企业在国际 船舶市场的竞争力有所下降，一些国际订单开始向劳动力成本更低的地区转 移欧华目前厂区工人数达到7000 人，其中 40%以上为非熟练工，而且工人 流动性大，不仅造成了成本上升，且产品质量难以保证，返工率高，对企业 生产效率和制造成本造成了很大的压力本项目实施后，造船工艺自动化、 信息化水平将大幅提高，预计用工人数将从目前的7000人降至 5000人，不 仅生产效率大大提高，而且用工成本、原材料使用量也大幅下降，将大大提 升企业市场竞争力四、内涵和做法欧华按照以两化融合体系建设为保障，建立和完善信息化管理体系，加 快信息管理系统的开发，大力提高设计、生产、管理等信息集成的自动化水 平，全面推行现代造船模式，实现“设计、生产、管理一体化”和“壳、舾、 涂一体化”，提高数字化造船的水平。
到2020 年，基本实现车间数字化和船 舶制造智能化的总体思路，大力推进造船企业MES体系构建与应用项目具 体的做法有：1、构建智能化产品数据管理系统 项目构建的产品数据管理系统由三部分构成，第一部分是使用集成了CAD、CAM. MIS的Tribon软件；第二部分是对设计过程进行管理的PDM系统； 第三部分是对设计出来的产品数据进行管理的BOM管理系统软件在按照企 业实际对Tribon软件进行深化，完成对PDM、BOM模块的开发与应用后，我 们将三者进行了交互集成，建立企业自身的数据库管理系统，为下步采用大 数据技术进行数据库管理奠定基础1) Tribon 三维设计软件的深化应用按照以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向， 按区域组织生产，壳、舾、涂作业在空间上分道，时间上有序，达到生产设 计与生产作业相适应，实现设计、生产、管理一体化，均衡、连续地总装造 船的思路，深化Tribon软件的应用，采用Tribon进行船体平面板架、船体 曲面板架、全船三维建模、工艺工装、板材套料、结构零件生产、船体焊接 船体装配、管系、风管、铁舾件、舱室布置、电气、涂装、型材套料、线型 光顺、电缆敷设等所有设计环节的三维数字化建模，确保各专业的模型完整 性和准确性，在生产设计过程中，建立了完整的各专业模型数据信息，并已 在 5300TEU 新概念集装箱船生产设计上得到了应用。
2) PDM数据库管理模块的开发与应用采用过程管理的原理，以PDM系统为载体，对设计计划管理、设计质量 管理、设计协调管理、设计变更管理以及图纸文件管理进行流程固化和并纳 入系统管理，形成了 “PDM ”数据库管理系统，实现了对整个设计过程和设计 过程中产生的图纸文档的管理，并且在PDM、Tribon之间做了数据接口，确 保生产设计过程中产生的产品数据能与PDM实时通信，保证数据的一致性3) BOM 管理模块的开发与应用通过对“各设计专业设计后处理数据分析”、“船体装配BOM管理”、“船体切割加工BOM管理”、“船体焊接BOM管理”、“舾装BOM管理”、“涂装BOM管理”、“设备BOM管理”和“缺损、增补物资清单管理”等八 大子模块的开发，形成了 BOM物量管理模块，使得生产过程中物辆清晰4）Tribon、PDM、BOM 之间的交互集成Tribon用于生成产品数据，PDM用于管理产品数据生成的整个生命周期， BOM用于管理存储产品数据我们通过开发一定的数据接口实现了三者之间的 交互，使得系统在保证通讯的同时，能够自动做好数据检查，确保三个系统 之间的数据的一致性2、构建全覆盖的车间级工业网络（1） 现有主机房核心网络设施升级采购新服务器作为TRIBON服务器，提高服务器性能，满足需求。
同时对 服务器系统华途加密系统进行升级，解决点数不足及TRIBON二次开发程序不 兼容问题，购买了备份管理软件，对服务器系统和数据进行完整和增量备份， 实现了异地备份2） 现有网络线路及布局的优化升级 规划并实施了新光纤线路铺设，主要是将主机房到模块中心的网路 升级成 100 兆的光纤；更新主机房到加工车间、组立车间及船坞、码头、预装、总组等各个生产区域的主光纤线路；将船配基地主机房到各车间的主 线升级为 100 兆的光纤；重新设计技术部网络结构，与公司办公网络相容， 划分办公网络 VLAN-1 段给技术部，合并办公网络和考勤网络，划分办公网络VLAN-20给考勤设备在新铺设光纤的过程中，优化线路的走向和布局，尽量确保线路的安全性，以避免线路由于起运设备重压或现场技术改造造成临时 性中断3）车间级有线网路的架设在网络主光纤优化升级完成的情况下，根据车间智能化改造规划，使用 双绞线将网路铺设到所有未来要实施联网的自动化设备所在的车间内场区 域，主要为预处理生产线、平面分段流水线、管子加工流水线等自动化生产 线，涂装车间及数控切割机、数控机加工设备所在区域，使得车间内场基本 实现有线网路全覆盖，在集约利用、减少线路铺设成本的情况下，尽可能多 的为未来的智能化改造多预留了网络接口。
4）车间级无线网路的架设根据全厂外场车间的区域范围和面积，合理规划测算无线网络覆盖的范 围，核定相应无线发生设备的型号、功率和所需数量，完成设备的选型和安 装同时，以设备安放的安全性为先决条件，合理选择设备放置的基站，确 保外场车间无线网络无间断、全覆盖目前主要采用华为的专业级的无线AP 作为无线发生器，结合欧华造船自制的钢铁基座形成安全性较高的基站3、制造执行系统（MES）的构建（1） 自动化生产设备智能化升级 对预处理流水线、平面分段流水线、管子加工流水线等自动化流水 线按照智能化的要求进行数控化改造并与原先的供应商联系开发了相应系统控制、管理软件，同时对原有数控化的设备系统进行升级换代，并将上 述设备全部纳入车间级工业网络，从而实现机联网、物联网2） 冲砂涂装车间智能化改造 对冲砂涂装车间，在现有基础上更新现有设备控制系统，同时对车间目前的除尘系统等进行进一步升级，引进自动预涂装机等先进设备替代原先的 人工环节，以使车间涂装工序基本呈现智能化作业的雏形3）全厂焊接设备联网及智能化焊接设备的引进和应用 在淘汰一部分落后焊接设备的同时，通过引进相应焊接管理软件， 对全厂焊接设备通过无线网络进行联网管理，更好的采集、管理焊接数 据，更好的设定焊接参数、进行焊材选型、控制焊接质量、控制焊接工时等 同时，从唐山松下引进了一批焊接机器人等高效焊接设备进行试用和推广， 基本达成焊接工位的全面智能化应用。
4）自动化、智能化安装调试系统的构建通过引进现校管自动定位系统、舵桨安装液压平台、船体分段三维调整 机、管系串油带自清洗装置的加油泵等自动化、智能化工装工具，实现了船 舶安装调试过程中的局部自动化和智能化，为这一环节走向高度智能化奠定 了基础5）智能化仓储管理系统的建立以欧华造船已经实施的钢材管理系统为蓝本，在五金劳保仓库、铁舾件仓库、进口仓库进行推广和优化，同时配置了相应的终端控制和管理设 备以及仓库内的智能物流设备，建立了初步的智能化仓储管理系统，为今后 将智能物流推行到全厂做好准备6）全厂监控系统系统的逐步升级智能化的实施需要监控手段来保障，虽然欧华造船历年来在全厂区范围 内建设了较为完善的监控视频体系，但是离智慧船厂的要求仍有很大的差距 在为各智能化设备和生产线配备必须的监控手段的同时，我们根据智能化的 要求对厂区监控布局进行合理的优化升，进一步升级了厂区的监控系统4、CSS现代造船管理系统的实施与深化（1）生产工程管理模块的实施与优化生产工程管理包含了工程分解管理、工时物量定额管理、任务包管理、 作业管理、质量管理、意见管理、设备及能源管理等主要功能，该模块目前 已经开发完成并完成了第一阶段的优化。
2) 生产计划管理模块的实施与优化生产计划管理系统以设计数据和工程分解为基础，以生产资源及现场进 度为参照，编制线表计划、搭载计划、先行中日程以及后行中日程计划，在 此基础上按要求输出月度计划及周计划，根据计划类型的不同，提供不同种 类的负荷分析以及计划预警，为计划的调整提供数据支撑，并通过计划的反 馈对计划执行情况进行跟踪分析，目前该系统已经全面推广，我们期望在项 目实施过程中对其进行更进一步优化3) PDM、BOM与CSS系统的集成与实施、优化PDM、BOM与CSS系统的集成后，成为设计工程管理系统，该系统包含了 设计计划及过程管理、技术资料文档管理以及设计物量数据管理等主要方面 设计工程管理为 CSS 系统提供统一的产品数据信息，产品数据在整个企业共 享，为 CSS 系统其它业务流程提供基础的数据支持，目前系统集成已经完成 进入实施阶段4) 物资管理模块的实施与优化CSS 系统中物资管理和设计管理系统、工程管理系统以及计划管理系统的 对接，覆盖了船用物资“生产计划一设计物量一PORfPOf交货一仓储一出库 一结算”全过程的管理5) 设备动能管理模块的开发与实施该模块根据船厂的设备运行维护情况及能源使用情况，为生产的有序进 行提供保障。
设备管理系统主要功能涵盖“基本档案管理”、“设备及备品 备件档案”、“设备采购管理”、“设备接口管理”、“维护计划管理”和“设备巡检管理”六大块动能管理系统主要功能涵盖“能源使用报表”、 “能耗数据管理”和“能耗监测点管理”三大块6）经营管理模块的开发与实施以生产作业管理和物资管理为基础，建立成本预算和结算体系，根据主 要成本分解结构及报价分解结构，参照历史实绩相似船型及相关物量和报价 指标，计算船舶报价成本管理系统功能主要涵盖“物资成本的预算和结算 管理”、“劳务成本的预算和结算管理”和“成本分解结构管理”三大块 报价管理系统功能主要涵盖“报价分解结构管理”、“材料及设备分类管理”、 “单船报价预估管理”、“物资成本询价管理”和“材料及设备预估管理” 五大块5、MES 体系推广实施与持续优化（1）MES、CSS 系统数据交互方法研究根据CSS系统对生产过程数据的需求，以尽量保证MES系统产生的过程数据被全记录，开发了企业云制造服务平台，所有的数据均上传到云端，需 要使用数据的系统从云端直接获取数据，既能保证数据的完整，也能保证数 据的及时有效，实现高效的数据交换2）MES 体系作业指导书的建立及宣贯MES体系建立完成后，对操作执行MES体系的人员进行了培训和宣贯。
首 先，针对智能化执行系统内的所有设备和CSS系统所有模块的应用建立标准 化的操作方法，制作MES体系作业指导书并下发；其次，根据体系实施的进 度及时对MES体系中各个区域执行人员进行培训和考核；再次，对于新进入 企业的员工进行MES体系作业培训，确保体系的正常运转3）MES 体系的推广实施与持续优化所有的系统在使用的过程中均是一个柔性向前的过程，这也意味着所有的系统在使用的过程中，都会有用户对系统提出优化意见通过对MES体系的实施，建立独立的带有激励机制的使用情况反馈机制和渠道接收来自用户 的意见，合理整合意见，综合考虑意见的合理性、合规性以及成本等方面， 对体系进行优化五、实施效果项目实施过程中，总计投入 6000 万元项目的实施基本实现了精益造船、 绿色造船、数字造船、协同发展，实现智能化设计、准时化生产、流水化作 业、无余量制造、智能化装备在为企业到 2020 年，进一步提升集成化制造、 高端化产品、智能化管理的综合能力，实现由精细化、标准化和局部智能化 向全面的智能造船、智慧船厂的蜕变奠定了基础具体的实施效果如下：1、 通过项目的实施强化设计、制造管控，减少设计误作、现场返工和等 待，使得产品研制周期缩短 22%以上；通过项目的实施减少人工、简化管理， 促使生产效率提高 32%；通过缩短设计和制造周期加快产品交付和资金回笼以 减少融资成本支出，同时通过提高生产效率减少工费开支，从而降低运营成 本 20 以上%；中间产品对外报验合格率大于95%，二次报验合格率 100%；万 元增加值综合能耗从 0.11 吨标准煤/万元降低至 0.096，能源利用率提高 12.7%。
2、 通过提高生产效率缩短产品建造周期，现有同等船型船坞、码头周期 平均缩短了 30%以上；减少劳动力数量，企业技术、管理人员数量缩减至 600 人，生产工人缩减至6000 人；通过信息化系统的应用固化流程、规范管理， 现有同等船型生产成本降低 8%3、企业的信息化和自动化水平，以及整体设计制造能力达到了国内先进 国际中游的水平通过初步的智能制造能力建设，企业的设计制造能力得到 了跨越式的发展项目完成后，欧华造船在智慧船厂建设方面的尝试，对我 省船舶行业的转型升级和两化融合、机器换人工作起到了典型的示范作用。