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1. 造船过程分解
   1. 现代造船

传统上，造船被认为是与金属板到钢船壳的转换有关的操作和过程。这些操作基上包括在基本的建筑构件中标记和切割金属板材，在不同的阶段(面板、子块、块、截面)进行组装，最终得到完整的钢船体。因此，可以区分三种基本的过程:

bull;板材(或梁)金属加工工艺(调质、划线、切割、弯曲等)

bull;装配(现在主要是焊接)

bull;搬运(移动和定位各种块和子组件)

最大化造船的效率本质上意味着:

bull;确保最具成本效益的获取必要的主要材料和组件

bull;优化(在成本和质量)的每一个上述流程

bull;规划整个的操作序列以这样一种方式以确保无缝流动的材料和最优利用可用的资源(劳动力、设备、空间和时间)

现今，钢材成型和装配的相对重要性(至少在成本方面)已经大大降低。这一点在大型客轮和轮渡船舶上表现得尤为明显，因为欧盟造船仍占据着相当大的市场份额。事实上，由于在乘客舒适度、航行安全和环境方面的要求不断提高，现代客轮和渡轮船越来越像大型导航酒店或大型工业综合体。现代造船业包括一系列的过程和活动，远远超过了成形和装配钢板。传统造船活动越来越少，例如精加工和舾装变得越来越重要。

由于种种原因(也在上文第3节中讨论过)，传统的造船概念仍然在欧洲造船工业中占主导地位。然而，有具体的迹象表明，这种情况正在开始改变。

这些天另一个非常重要的变化发生在造船的CAD工具发挥作用:CAD / CAE工具的角色造船历来的提高设计过程的各个阶段和短交货期保证计划和生产活动的开始。如今，由于生产操作日益复杂，因此，规划要求和严格的上市前准备时间，CAD / CAE工具正迅速成为“传统”设计阶段、规划和生产过程之间的整合者。

由于所有这些原因，设计，无论是基本的还是详细的，不仅不能与生产计划分开考虑，而且也不能与大多数个别的生产过程分开考虑。然而，由于实际的原因，我们根据不同的工具和技术，将生产活动与设计和规划活动区分开来。生产处理的是物质对象的处理和转化，而设计和规划活动主要是信息的产生和处理。因此，在AIPS的研究中，它们被认为是集成过程和相应信息流的基本组成部分，而不是生产过程流的一部分。所以，为了本研究的目的，我们考虑了两种类型的过程:

1. 生产过程，处理实物
2. 信息处理，处理信息

每一项都在其本身的范围内加以审查:

1. 船舶生产工艺流程方案，如图1所示
2. 跨造船业活动的信息流，如图2所示。

虽然各船厂的船型、规模和专业化程度存在显著差异，但下面图1和图2所示的这些方案充分反映了造船生产过程的一般分解结构和相应的信息流。

4.2生产过程

所谓“生产活动”或“生产过程”，指的是实质上包括改造(加工、装配、搬运、运输等)实物的所有活动。在接下来的内容中，“通用造船”被分解为以下称为“生产过程”或“过程”的过程类。尽管这些过程的意义和顺序可以根据类型(即油轮、集装箱船、客船)和船的大小以及特定的方法和每个单独的尺码而不同。可以说,除了一些特殊的结构外，它可以很好的代表所有的结构。

因此，一般的造船生产基本上可以分解为以下几个生产过程:

P.1原材料接收和准备

P.2钢板和型材的标记、切割和调质

P.3 2D块的制作:平面和异型子组件(面板和子块)的焊接

P.4车间3D块的制作

P.5安装前:将3D块和组件组装成安装单元

P.6管道、支架、模块等的预制

P.7预舾装

P.8 爆破 涂色涂层

P.9在干船坞或滑道安装和舾装

P.10 舾装(包括管道、电线、机械等)

P.11 在飘浮的船上完成舾装

P.12试行 试航

上述过程不一定是连续的。特别是P.6至P.8的工序是在造船计划的各个阶段进行的(见下面的图1)。此外，在整个造船活动中，为了支持上述所有过程，还执行了两个过程:

P.13 运输和处理

P.14尺寸控制和检验

另一个需要考虑的重要因素是每个过程发生在哪里。在这方面，我们可以区分三类过程:

bull;流程P.1至P.7通常在车间进行，可能支持最终的生产线、半自动化或全自动设施等。

bull;工序P.9至P.12在车间外、干船坞、滑道或在码头边的浮动船内进行。

bull;流程P.8、P.13和P.14在车间或室外进行

一般来说，在车间进行的阶段往往比在干船坞或浮动船中进行的阶段效率高得多(见第3.1.1节)。因此，有一种趋势是尽可能早地在生产计划中完成尽可能多的舾装、涂装等工作。

根据[12]，预舾装每工时相当于码头1.5-2.0工时

船舶制造通用生产流程的第一个示意图如下图1所示。在第5节中，将进一步分析上述每一个过程，特别是从自动化的角度进行分析。.

图1:造船生产工艺流程

4.3 信息流程

在建造之前，每艘船都必须进行设计，建造作业必须进行规划，自动化机器必须进行编程，并确保及时交付主要材料和设备。这些活动涉及大量信息的产生和处理。有效的信息和通信工具的可用性大大增加了需要“管理”的信息量。造船活动之间的无缝信息流对于每个造船项目的高效实现至关重要。各种设计和生产阶段所必需的信息在内容、用户、用途和形式方面的极端多样性使这一任务相当困难。

在内容方面，信息因实体视为不同的:

bull;船舶作为一个整体或块，部分，设备，管道，电路等

bull;场地布局、人员、设施和设备

bull;流程和专业知识

信息使用者包括:

bull;工程师、造船工程师和其他专家

bull;焊工、自动化机器操作员和其他技工

bull;船东 船级社

bull;外部分包商、设备和服务提供商

信息(大部分是电脑化的，但并不总是电脑化的)可以有多种形式:

bull;3D模型，

bull;图纸，bull;规格，

bull;机床编程代码，

bull;工作进度表，

bull;零件清单，

bull;计划和布局，

bull;库存等

在下面的段落中，我们将在一般造船过程的信息流方案(图2)的上下文中确定信息过程的主要类别，以下称为“信息过程”。在术语“信息过程”中，我们指的是所有的活动，这些活动本质上包括生成或处理信息，对于一个或多个生产过程的后续实现至关重要，如上文4.2节所述。

造船过程中涉及的主要信息流程有:

1.1前期设计

1.2基础设计

1.3详细设计

1.4建造程序

1.5生产设计与规划

1.6自动化设施规划

1.7仓库控制

1.8外购控制

1.9工作规划与准备

下面的图2显示了一般造船生产中信息流的示意图。完全轮廓块表示上面列出的主要信息过程，而虚线块表示上面4.2节描述的生产过程。

造船业图2:活动之间的信息流

6. 设计，规划和后勤

6.1 总则

本节中关于设计工具的重要信息是基于参考[31]，即1999年11月发布的PRODIS主题网络的SoA报告。关于CIM和物流的信息是基于参考[35]，即cep关于船舶工业CIM和物流主题领域10的SoA报告。

关于现代船舶设计的另一份非常简明的文件是DELTAMARIN有限公司的《船舶设计的未来》，[44]。一些数据，特别是关于3D和4D产品模型，已从本文件中摘录。

通过设计活动，我们指的是所有这些活动，为实现造船项目形成了必要的信息。在某种程度上更受限制的解释中，设计只与产品相关，也就是船舶本身;与生产计划、仓库控制等相关的活动不属于设计活动。在本报告中，“设计”一词将有广义的解释，包括生产设计和计划、日程安排等。

6.2 船舶设计的重要性

欧盟造船业最近的发展(见上文3.1节)，伴随着钢铁加工的相对重要性的降低，导致了设计活动的体积、价值和相对重要性的显著增加。事实上，设计活动(包括管理)很容易就能达到现代客轮[44]成本的10%以上。更重要的是，设计活动对许多其他成本如材料、分包、生产等以及交货时间都有重要的影响。设计活动的重要性已经得到了欧盟大型船厂的认可，他们投入了大量资金来加强和整合他们的设计活动。

在[44]，DELTAMARIN有限公司收集和分析了50多艘最近建造的各种尺寸的客轮。在空间利用方面发现了相当大的差异，有时是惊人的差异。即使有些差异可以用不同的船舶特性来解释，除了设计质量和效率的差异外，似乎没有其他合理的解释。分析新建造的邮轮的空间重量关系，发现效率最高的邮轮每轻吨的有效面积比效率最低的邮轮高出40%。一个典型的差异大约是20%，这已经被认为是很高了。船舶的类型和标准可能对这些数字有一定的影响，但除此之外很难找到其他的解释，除了设计中的效率。

因此，船舶设计效率对船舶工业至关重要。尽管在各种设计工具和方法上进行了大量的投资和发展，但仍有相当大的改进空间和可观的经济回报潜力。

6.3船舶设计活动

我们可以根据其用途(即设计的客户)将其区分为三种主要的船舶设计类型:

bull;前期设计(概念设计和合同设计)

bull;基础设计(包括船级设计)

bull;详细设计

就所采用的方法和工具而言，我们可以区分:

bull;CFD进行流体动力学计算，通常旨在验证或优化船体形状和推进能力

bull;船舶结构在特定设计载荷和条件下的验证船级规则

bull;用于结构分析的有限元分析，通常旨在验证或优化特定设计载荷和条件下的船舶结构

bull;表面建模为整流罩的主要船体表面的详细定义

bull;用于创建零件模型的实体建模

bull;3D船舶产品模型

6.3.1 预先设计

在“预先设计”阶段，我们包括所有的概念设计和合同设计活动。预先设计基本上是根据业主的具体要求以及适用的规则和条例。它对造船项目的成功和盈利至关重要，它广泛使用各种工具，需要非常有经验的高级人员。它包括下列活动:

1. 船舶总构型、主要尺寸和系数的选择:此项活动通常基于设计者的判断、经验和创造力。最近提出了一些人工智能(AI)工具，但目前它们的用途有限。在这一领域不期望有特别的突破。
2. 船体形状的初步设计:虽然它广泛使用了专门的CAD软件包，但它主要是基于设计者的经验。最近出现了一些工具，它们可以直接根据主尺度和系数生成船体的形状。
3. 静水流体力学计算:这个领域是众所周知的;它是第一批基于计算机的造船应用之一。
4. 静水动力计算:虽然在CFD领域取得了重大进展,主要在关注数值模型制备(预处理)和结果的可视化(后处理),CFD流体计算是可靠的，结合水池模型试验或广泛的测试和测量时存在类似的船只。
5. 船舶结构配置:包括甲板和舱壁的定义，以及重量、体积和重心的计算。这是一个处理得相当好的领域，有许多基于pc的软件包(主要来自船级社)，它们帮助设计者快速地尝试和评估各种备选方案。
6. 装载条件及稳性分析:装载和稳性能力是根据每一特定船型的规则和规定来选择的。有一些商业上可用的软件包，用于调查和分析结果。
7. 主要设备数据表和要求:根据经验和适用的规章制度，这里涉及的大部分工作是直接的。

虽然几乎所有上述活动都有足够的电脑工具，但在综合环境下，仍有许多工作要做。在日益复杂的并行环境中，随着工程工作的增加，船厂面临缩短交付时间的压力，因此将所有这些预先设计活动的综合放在首位。

6.3.2基础设计(合同/船级)

基础设计是在前期设计活动的基础上，围绕具体的船级审批要求，制定其他必要的详细设计方案和安排。部分文件必须得到船东的批准。它包括以下活动：

bull;船壳结构尺寸:基于PC的软件通常由船级提供

bull;用于船级审批的FEA结构模型

bull;船体结构船级图纸:只需要一个详细的图纸子集。必要的数据通常可以从三维船舶产品建模的第一步获得。

bull;设备数据表:在大多数情况下，它只涉及电子表格的使用

bull;管道、仪表和电气图:相对简单的图形编辑器(具有一定的会计能力)可以处理这项工作。最近，3D船舶产品模型的使用，使输入的数据是一致的，并可用于后期的详细设计阶段。总布置图也是如此。

bull;最终的更新和/或船级批准所需的修改

一般来说，在基本设计活动中使用的大多数工具都已经很好地建立起来了，并在涉及的组织的各个范围内使用。在提前、船级和详细设计活动之间的沟通和整合/接口是有显著改进空间的项目。

船级设计是基础设计的重要组成部分，着重于具体的船级审批要求。事实上，许多船级社经常免费提供非常全面的软件包，涵盖了基本设计的大部分需求。最近，他们中的一些人已经开始开发三维船舶产品软件包[17]，他们计划在一个产品生命周期的方法中，集成所有关于船舶的相关信息，从预先

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