面向船舶行業的可定制PLM系統

　　船舶工業是綜合工業經濟之冠，有“一船下水，百家受益”之說，在國民經濟和工業經濟中具有重要地位。20世紀后期，世界造船業通過應用信息技術，在技術、體制與造船方式上發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、經營、管理中廣泛應用信息技術，大大提高了造船效率。雖然中國造船產量已連續10年位居世界第三，但在信息技術應用方面，與日本、韓國造船業差距還比較大。中國造船業已經明確提出，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，取決于技術與管理的創新，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，提升造船業的創新和發展水平成為必然的發展趨勢。借助近幾年在PLM領域的經驗積累，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“面向船舶行業的可定制PLM系統”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系統框架、生命周期數據模型、船舶產品的數據組織模式、項目管理、分類管理與統計分析、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，依托山東大學，實現優勢互補，多方共贏。

　　2 主要研究成果

　　華天軟件結合當前船舶行業的信息化基礎和實際需

　　求，研究中國船舶的行業需求、管理模式等，研究了動態可擴展的PLM系統架構、產品生命周期數據閉環管理、船舶產品數據組織模式、項目管理、船舶檢驗、維護維修管理等關鍵技術。以產品業務對象為數據組織核心，以項目管理為過程管理核心，構建了面向船舶行業的可定制PLM系統，覆蓋船舶的方案設計、詳細設計、生產設計、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、修船廠的協同業務處理，提高船舶設計、建造的效率，保證船舶行業信息、知識的安全。

　　2.1 建立了動態可定制的PLM系統架構

　　PLM業務需求始終處于一個動態演化的過程中，包括行業企業差異性需求、企業內部部門間差異需求和行業企業自身發展過程中的衍生需求等。為了能夠動態適應和滿足PLM的動態演化需求，對華天軟件PLM系統的基礎平臺
InforCenter進行了改進和調整，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系統架構，能夠應用于船舶等大型、復雜產品的全生命周期業務，適應和滿足PLM的動態演化需求。軟件架構主要包括基礎庫類、基礎架構、應用軟件基礎業務、PLM業務領域4層。通過這4層結構之間的關聯和交互，保證了基礎平臺的高擴展性和伸縮性，為PLM應用系統提供了一個易擴展、支持復雜應用環境的底層架構和基礎設施。其中，基礎平臺已經包含了用于支撐PLM應用系統的所有與業務不緊密相關的基礎服務和構件，PLM應用系統將基于這些基礎服務和構件構造業務相關的應用服務和功能，從而滿足對產品生命周期各階段的數據管理和業務支撐的需求。

　　2.2 面向船舶行業的項目管理

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

　　項目管理可實現計劃協同編制與執行、狀態動態跟蹤與監控、資源綜合平衡與優化，支持船舶協同設計、建造與管理。除常規的過程視圖、時間視圖、資源視圖、組織視圖外，通過與產品視圖和成本視圖的關聯，實現了對企業成本的預估、分析和核算，確保了對船舶項目的動態成本管理；而且與產品視圖的關聯，使得船舶項目的各任務和過程可以以產品的各部件、零件或圖文檔的完成情況為依據，實時更新項目的完成情況。

　　2.3 產品生命周期數據閉環管理

　　產品生命周期是指從需求和概念開始，到產品報廢回收結束的整個時間區間。根據產品生命周期的特點，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階段是指產品在制造企業中的階段，包括產品的需求、設計、制造等子階段，是產品逐漸產生的過程。MOL階段是指產品到用戶手中后至報廢之前的階段，包括產品的使用、維護和維修等子階段。EOL階段是指產品離開用戶到拆解企業進行報廢處理的過程，包括產品報廢、回收等子階段。通過分析不同階段數據的特點，建立了支持對象模型定制、基于元數據的、分階段的產品全生命周期數據模型，將傳統的以BOL為中心的產品生命周期階段擴展到MOL和EOL階段。

　　基于生命周期數據模型，針對船舶行業PLM需求的特殊性，研究開發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/維修業務過程及信息，并對船級社、修船廠等第三方的過程和數據進行了跟蹤。以檢驗、維護/維修業務為切人點，建立了以設計為核心的產品數據生命周期閉環管理模式，支持數據的正向傳遞和面向設計的數據反饋。船舶設計階段為制造檢驗、維修/維護階段提供正向的數據傳遞，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，為船舶產品的質量改進提供重要參考。這就構成了產品生命周期的閉環管理模式，它將成為今后數據管理和支持創新的重要發展和管理模式。

　　2.4 船舶產品的數據組織模式

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

　　2.5 船舶管理中心

　　針對船舶產品訂單驅動、單件定制生產的特點，面向船舶行業的可定制PLM系統建立了項目、變更、送審、維護、檢驗、問題管理等船舶行業構件，并形成了相應的船舶管理中心。可以實現問題、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 系統實現

　　針對船舶行業的特點和對PLM系統的需求，建立如圖1所示的PLM系統框架。PLM基礎平臺是PLM系統的核心部分，構成PLM系統的基礎架構，為PLM應用構件提供數據、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是華天軟件開發的PLM基礎平臺，具備良好的可伸縮性和可配置性，可根據特定企業的具體需求靈活配置出滿足產品生命周期管理等不同層次要求的PLM系統，并且保證系統功能的平滑升級和動態演化。

　　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/制造數據管理、服務數據管理、企業信息系統集成等通用PLM構件。同時，開發船舶行業構件，如船舶圖紙送審交付、檢驗管理、專用CAD系統集成等。

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

　　按照船舶設計/建造的要求，以產品業務對象為數據組織核心，以項目管理為過程管理核心，構建了面向船舶行業的PLM解決方案，覆蓋船舶的方案設計、詳細設計、生產設計、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、修船廠的協同業務處理，提高船舶設計、建造的效率，保證數據安全。主要功能包括工作中心、業務管理、系統管理、分類管理、項目管理、編碼器、船舶管理中心等。

　　該PLM系統中產品數據的組織是在工作中心一>我的空間的基礎上進行基本操作，項目管理主要實現項目計劃、狀態跟蹤、監控。

　　4 項目應用實施

　　面向船舶行業的可定制PLM系統項目于2008年底進入黃海造船現場實施，實施范圍包括技術開發處、質量管理處、產品項目組、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，開始系統試運行，全廠共有100多名技術人員參與到系統的試運行，共同構建黃海造船產品全生命周期管理平臺。通過系統的實施，黃海造船有限公司取得了如下效果：

　　(1)船舶產品數據的結構化管理取代原有的文件夾管理模式，保證了數據的安全性、共享性、一致性和準確性，出錯率下降50%；查詢效率提高60%。企業多年的設計經驗，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監控，直至船舶交付，使以往項目的會議定期跟蹤、經驗決策，變為實時跟蹤、數據決策。

　　(3)提供協同平臺，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務處理的效率。

　　(4)豐富的圖表、統計分析功能，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：產品設計周期縮短30%，產品建造始終處于可控狀態，且提高了造船生產效率、降低了材料消耗。