数字化港口和港机数字化制造

数字化港口和港机数字化制造　上海港机重２１＿－有限公司　张振雄王一鸣　摘要：面临港口建设迅速发展、数字化港口初现端倪的市场形势，本文对港口制造企业实现数字化制造，建设企业　信息平台的框架、建设方法及措施，以及港机产品适应港１：３数字化的方向进行了探讨。　关键词：信息化；数字化制造；港口机械；数字化港口　中图分类号：Ｕ６５３．９２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００５—９９６２（２００６）０１—００２１—０４　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｏｒｔ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｅａｒａｎｃｅ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｏｒｔ，ｓｏｍｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｒｅ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｄｉ￣ｕｓｓｅｄ．Ａｔ　ｌａｓｔ　ｔｈｅ　ｒｅａｌｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｏｒｔ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｄｉｇｉｔａｌ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ；ｐｏｒｔ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ；ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｏｒｔ　１前言　２港机数字化制造企业的主要能力建　中国经济和社会发展取得巨大成就，对外贸易　设　迅速扩大，促进了中国港口业的高速发展。截至　港机企业的经营特点是产品品种规格多、生产　２００４年，我国内地拥有１　４３０个港口，３．４万个生产　批量小、客户个性化要求高、不适合流水生产作业。　泊位；港口吞吐量达到４１．７亿吨，比１９８０年增长　反映在信息模型上就是信息量大、信息种类多、信息　１９倍。集装箱吞吐量１９８０年刚起步，去年猛增至　之间的关系复杂、事务处理规则描述困难。因此，其　６　１６８万标准箱。港口总体规模和完成量都居世界　经营运作信息模型是各行业中最复杂、最困难和最　前列，有８个港口跻身世界亿吨大港行列。计划到　具挑战性的，需要从技术角度和管理角度结合起来　２０１０年，全国港口吞吐量将达到６ｌ亿吨；集装箱吞　考虑。从企业信息建设“效益驱动、总体规划、重点　吐量将达到１．４亿标准箱。　突破、分步实施”的原则出发，应该优先注重以下方　数字化港口是码头装卸业务发展的最终方向。　面能力的建设。　为了能尽快达到世界先进的流程控制和管理水平，　（１）产品开发能力是企业核心竞争能力　对船舶装卸操作和堆场管理加强实时控制，提高作　港机制造企业参与国际市场竞争的基本形式是　业效率和自动化水平，加快码头生产方式从劳动密　提供具有创新和自主知识产权的产品，因此对各种　隽型向技术密集型转变。以上海港、天津港、青岛港　支持新产品开发的技术系统具有强烈的和持续的需　为代表的我国集装箱码头，正在全力推行港口的科　求，并大量采用各类数字化产品设计工具系统，如三　技化、信息化；推进港口作业生产的现代化。　维ＣＡＤ、ＰＤＭ、ＣＡＥ系统和虚拟产品样机开发支持　为适应现代化港口的快速发展，港机企业、港机　系统等。　产品需要具有适应现代数字化港口的产品，提高企　（２）先进的工艺和制造技术是企业快速响应市　业的生产制造能力和改变企业的管理方式，逐步实　场需求的根本能力　现产品数字化制造和服务。　为了提高对市场的快速响应能力，港机制造企　港机数字化制造的探索对于实现我国港机装备　业迫切需求各种先进的产品工艺规划ＣＡＰＰ系统、　的制造能力跨越式发展具有现实的意义。　车间生产过程管理系统、资源优化配置系统等。　本文结合上海港机重工近年来的实践和设想，　（３）用先进的企业管理系统实现制造资源优化　对港机制造企业实现数字化制造和向数字化企业的　配置　发展进行一些探讨。　在全球市场竞争中，企业需要优化配置各类制　造资源，实现集约化运行，并且提高与其他企业的合　第一作者简介：张振雄，男，高级工程师。１９５２年生，１９８０年　作能力。　上海交通大学起重运输机械专业毕业，２００３　（４）电子商务平台系统是企业开拓市场的有敏　年获１：商管理硕士学位。长期从事港口机械　手段　设￣ｔ－３：作，现任上海港机重工有限公司总工　程师。　因特网的普及应用正在改变企业经营和交易方　上海造船２００６年第１期（总第６５期）　～２１—　维普资讯 http://www.cqvip.com

式。供应商和分销商在完成原材料采购、产品销售　术、系统工程技术，将企业生产全过程中有关人、技　和交易结算等方面已经成为越来越多的企业开拓市　术、经营管理三要素及其信息流、物料流、资金流有　场和开展商务的主要方式。　机地集成和优化的综合性工作，通过信息技术工具　３实施港机数字化制造的基础建设和　提升企业的生产、管理水平。　关键技术　以上海港机重工正在建设中的“企业数字化集　成平台”为例（见图１），企业按信息集成系统领域应　港机制造企业数字化制造的基础建设是综合运　用的需要，提供应用集成接口，实现应用软件集成的　用现代化管理技术、制造技术、信息技术、自动化技　平台　业务应用层　童　领域体系平台层　数据库、集成技术　支撑平台　各类共享的科研赍源层　　ｌ　　、慧｛　辇　鬻　｛ｌ　　ｉ　餐蒜　一　图１数字化制造信息集成平台框架　“数字化制造”按照应用划分领域体系，主要包　息共享，掌握市场竞争信息，实现资源优化配置，建　含：Ｃ４Ｐ技术体系、管理信息体系和协同工作体系。　立快速反应机制。　（１）“Ｃ４Ｐ技术体系”的目标是建立一个面向虚　一体化的信息系统是管理集权、数据集中、应用　拟产品开发和协同设计、仿真环境的信息系统。　集成的现代企业管理理念的具体落实。通过生产管　通过建立ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ各个应用系　理、项目管理、资金管理、预算管理、物流管理等业务　统，以并行工程的哲理将设计、工艺和制造过程予以　系统的建设，形成高效、顺畅、共享的信息化应用平　同时考虑，借助于计算机网络系统和４Ｃ集成软件　台，实现对企业活动的全局管理与控制；对整个企业　ＰＤＭ，／ＰＬＭ以及合理化工程，大大提高设计效率，　的物流、资金流和信息流进行实时操作和控制，对集　丰富设计和分析工作的技术手段，工艺编制一步到　中后的数据进行实时分析；信息管理上和数据＿匕的　位，直接生成数控机床ＮＣ代码，通过对产品信息的　集中，不能影响应用方式的简单化，要通过应用整合　有效利用，加快企业产品制造进度。　和集成，很好地满足这…需求。　目前，港机产品的设计手段正在从二维设计模　管理信息体系的另一目标是面向多个业务领域　式向三维设计为主体的没计模式转变，企业正在着　之间的协调，不同的业务领域由其对应的软硬件系　手建立产品的虚拟设计和数字化制造环境。　统支撑。为了实现彼此的顺畅交流，必须权衡实现　随着ＣＡＤ、ＣＡＥ技术的发展和应用成本的降　运行的整体效果。　低，我们预计，港机产品设计可以发展到一个新的高　管理信息体系根据企业的管理内容，大致可以　度：允许产品设计在制造实物模型（即真实下料生　分成７大部分：财务管理；生产控制管理；物流管理；　产）之前，在计算机屏幕上完成设计和验证工作；在　人力资源管理；项目管理；ＳＣＭ；ＣＲＭ。　计算机上定义完整的抽象产品模型；面向装配的产　实现覆盖企业内部管理的信息系统，一般需要　品开发，能够使工程师们在整个产品的装配环境下　财务管理模块、生产管理模块、计划管理模块、质量　进行各自的设计，也可跟踪查询高度复杂的零部件　管理模块、工Ｊ一管理模块、销售管理模块、采购管理　和大型装配之间的内部关系。　模块、库存管理模块、项目管理模块、决策支持模块、　（２）管理信息体系的目标是实现企业的内部信　人力资源管理模块、运输管理模块、设备场地管理模　一２２一　张振雄等：数字化港口和港机数字化制造　维普资讯 http://www.cqvip.com

块、投标报价概预算等ｌ４个信息模块的支持。　实现覆盖企业供应链和客户管理的信息系统由　具。ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ各分系统借助于ＰＤＭ　进行集成。　ＣＡＤ、ＣＡＥ、ＣＡＭ在数字化产晶的开发过程中，　ＳＣＭ、ＣＲＭ　２个信息模块的支持。　（３）协同Ｊ二作体系的日标是以建设企业办公管　理ＯＡ系统、竞争情报、知识管理和企业门户，从而　建立起…套稳定方便安全的基于网络环境的电子化　存在以下特点：产品结构、图纸和产品明细表等产品　数据修改频繁；产品开发过程中使用不同的应用软　件，产生的大量产品数据类型各异，并且分布于不同　计算机系统中；开发过程涉及到多个环节，各部门信　息交换滞后和错误往往是影响产品开发速度和质量　的关键。因此，必须通过ＰＤＭ系统完成对数字化　产品数据定义和管理，一方面，需要紧抓编制编码手　文件传输平台，支持生产计划、群体协作、工作流程　控制、信息查询和管理、知识管理的系统应用服务。　通过电子表单，网络传递讯息，跟踪和督办流程，提　高办公效率，实现无纸化办公，推动企业ｅ化进程，　提升企业的竞争力。知识管理包含文档信息发布和　册，制订建立材料库、企业标准零部件库、典型产品　文档管理；协同办公包含．［作流管理、公文的流转、　模型库，设计ＢＯＭ、Ｊ艺制造ＢＯＭ等数据基础；另　会议管理、办公资源管理、车辆管理、公文管理和日　一方面，要建立好产品数据流程、更改流程、审批流　程安排等功能；交流协作包括电子邮件、即时沟通、　程，并根据企业产品设计需求，建设企业知识库。　视频会议系统、移动办公和数字传真等功能。“协同　港机企业根据业务特点，应该坚持进行《港机专　＿Ｔ作体系”的实施应用，将建立企业内部知识共享和　业研发辅助系统》的自主开发，对产品零、部件创新　交流机制，形成综合的管理信息平台，实现企业日常　开发进行专题研究从而确保港机产品的质量和性能　业务　ｒ作标准化管理。　的稳定性与可靠性。　信息分类编码标准是企业信息系统建设的基　（２）ＥＲＰ管理系统　础。它以企业的全部设计、生产、管理、经营、服务信　企业的所有资源简要地说包括三大流：物流、资　息为分类编码对象，编制企业信息分类编码目录，并　金流、信息流，ＭＩＳ／ＥＲＰ就是对这三种资源进行全　力求做到信息模型中的全部有效实体都能归属其　面集成管理的管理信息系统。ＥＲＰ系统主要由销　中，作为实现信息化建设工程中各组成环节集成的　售管理、采购管理、库存管理、生产管堋、财务管理、　纽带和沟通各环节的共同语言。在实现企业信息编　应收应付管理、成本管理、人力资源与工资管理、质　码的构成中要形成长效管理机制，同时要充分考虑　量管理、设备管理等功能模块组成，分别实施不同的　计算机编码和手　ｌ【编码在方法上的差异。　功能管理。　海港机重工“数字化集成平台“集成需求模型　（３）（：ＲＭ系统、Ｓ　系统　如图２所示。　对企业来说，ＣＲＭ的价值主要体现在：对企业　（１）Ｃ４Ｐ系统　的客户资源进行有效的管理和利用；合理地使用企　ＣＡＰ系统由　）、Ｇ　、（：ＡＰＰ、　、ＰＤＭ／　业中与客户有关的资源；扩大企业的销售；降低企业　ＰＬＭ等构成，是企业数字化制造建设必不可少的Ｔ　的成本；为企业带来附加值；实现企业对外平台的统　一化。　Ｃ４Ｐ拉术体系　圆圆圆圆　面雨订　ＣＲＭ主要由市场营销管理、销售管理、服务与　｝ｊ口＃＝＝＝　；＝≈＝＝＝　厂—　葡　面－＿　］　ｆ企业邮局Ｉ技术支持管理、现场服务管理、呼叫中心管理等模块　ｌ竞争情报Ｉ＝＝＝＝　＝皇　　ｆ企业门户Ｉ　ｌ知识库目＿ｔ＝＝＝＝号　１　　组成。本系统供应链管理的目标集中在企业与供应　Ｔ了　丁　商、企业与经销商之间的协同作业上面。借助现代　ｌ　上海港机重工数字化集成平台基础环境　信息技术集成了供应链上各个合作伙伴的信息资　源，使得信息在整个供应链范围内得以集成和共享，　譬理僧息体｜ｉ　实现信息流、物流、资金流、业务流和价值流的高度　圆圈圈圆圈圆圆　整合，从而极大地提高企业供应链管理水平。　囹囹回圈臣　堕　（４）ＯＡ系统、工作流程管理、企业门户、竞争情　圈圈匣囹匝　报系统　基于知识管理的办公自动化ＯＡ平台包括企业　图２上海港机数字化集成平台集成需求模型　网站、邮件系统、工作流管理、文件管理、记录管理、　上海造船２００６年第１期（总第６５期）　维普资讯 http://www.cqvip.com

知识获取、共享和评测，以及面向供应商、客户、员工　通讯技术以及计算机仿真、智能辅助决策等技术，建　的企业Ｐｏｒｔａｌ平台。　立散货码头的自动化、智能化管理系统，实现对整个　ＯＡ系统主要由协同办公平台、交流协作平白、　系统生产全过程监测、控制、维护和管理决策的功　知识管理平台、应用和信息集成平台等功能模块组　能。　成。　（３）适应全自动化立体仓储机械与控制　技术竞争情报的运用不仅能够开发新的产品，　伞自动化立体仓储系统是国际Ｌ现代港口物流　也可以避免由于技术变动而导致的市场风险，还可　系统中的重要环节之一，也是国内急需研究开发的　以有效地检验企业产品对市场的适应程度，以便有　物流配送过程中接、卸、理货、拆装分流、实现安全仓　效地调整产品的技术含量，使企业进行产业技术定　储、快速集散从而提高效率、降低成本的重点课题。　位，从而确定相应的技术竞争策略。　主要内容为：先进的全自动化仓储机械，还有高精度　４数字化港机的发展方向　自动化的程序控制技术。　（４）适应异地远程技术支持和服务　（１）适应港口集装箱数字化智能化的需求　通过采用计算机和网络通讯技术研制异地远程　目前，港Ｌ］已经大量运用汁算机仿真技术，借助　技术支持、服务系统，使技术人员在异地可监控各港　远程监控与数字通讯手段，实现港门集装箱生产管　ｆ＿ｌ现场的起重机设备，并可进行在线指导或参与现　理的信息化与智能化。应建立集装箱码头智能生产　场的调试、技术服务工作。这样可以大大降低技术　运行系统，实现高效自动化装卸船、集装箱机械全场　支持系统的成本，提高响应速度，显著提升技术服务　智能调度、自动化堆场、集装箱出、入场智能规划、集　水平。　装箱与装备的远程监控和智能维护；建立集装箱港　（５）港口、码头智能控制管理系统的研究　口的决策管理系统，实现对集装箱码头生产计划优　为使本公司制造的起重机适应港Ｉ１、码头发展，　化决策、集装箱港口运行状态评价，实现对集装箱在　就需要研究和熟悉港口、码头智能控制管理系统的　港口运转的数字化管理。　相关技术。主要包括：网络技术的研究、自动控制和　（２）适应散货码头作业智能化、自动化管理系统　视技术、信息管理技术、集装箱码头专门技术、自　综合应用网络技术、远程监控和检测技术、数字　动化堆场系统技术等。　（上接第２Ｏ页）　达方式；　ＪＩＴ、精益制造），围绕造船物量供应链，以汁划为主　（４）产品配置和变更管理方法；　导、物流为主线，进行企业资源高效利用，优化业务　（５）复杂约束条件下计划排程算法；　流程，整合信息资源。通过引入总装造船的管理理　（６）供应链环节问信息传递和交换方法；　念和供应链思想，研究虚拟企业环境下的业务流程、　（７）供应链能力均衡和物流控制方法。　信息交换和业务过程管理方式，实现虚拟企业的牛　产柔性化。　３结束语　其中的关键技术包括：。　ｊ　ｉ≥　｛　　＿＿　《　本文所提及的一些关键技术是实现数字化造船　（１）精益生产和敏捷制造思想在复杂船舶产品　目标的重要基础及支撑技术，也是解决目前国内船　生产中的应用；　舶工业信息化发展瓶颈问题的重要实用技术。要统　（２）企业信息模型的建立、业务流程的重构和规　筹规划，加大投入，切实加强对这砦关键技术的研　范化；　究，争取突破一批关键技术，加快以数字化造船为核　（３）单件或小批量复杂产品的ＢＯＭ结构和表　心的船舶工业数字化进程。　一２４一　张振雄等：数字化港口和港机数字化制造　。麟