日本造船业CIMS现状与未来发展趋势研究

国外数字化造船技术发展趋势研究随着科技的快速发展，数字化造船技术正在逐步地融入到造船业中，这些技术在许多国家都广泛应用，成为造船行业的重要发展趋势。

本文将介绍数字化造船技术的发展趋势，并探讨其对造船行业的影响。

数字化造船技术是一种利用计算机科技和信息技术进行的数字设计、数字化制造、数字化管理等环节的综合应用技术。

数字化技术已经成为造船业中一种必要的技术手段，它能够提高船舶设计、制造和维护的精度、效率和安全性，并有助于降低成本。

因此，现在有许多国家已经开始积极投入数字化造船技术的研发和应用。

近年来，数字化造船技术在德国、日本、韩国、美国等国家得到较快的发展。

这些国家在技术研发上一直保持领先地位，并且将数字化技术广泛运用于造船企业中，为他们的造船业带来了许多优势。

数字化造船技术对造船业的影响主要表现在以下几个方面。

1.数字化技术可以帮助设计师更精确地进行设计和模拟，提高设计准确度和效率。

2.数字化技术可以使船舶制造过程更加高效，从而缩短了制造周期，并节约了成本。

3.数字化技术可以提高船舶的可靠性和安全性，通过3D建模等技术，可以对船舶进行完整的检测，以防止制造时的错误。

4.数字化的管理系统可以更好地跟踪船舶的整个生命周期，从而优化维护和修理计划。

5.数字化技术还可以促进造船行业的数字化转型，提高行业整体竞争力。

未来数字化造船技术的发展趋势是：1.全面数字化：数字技术会在整个船只建造的过程中越来越普及，从设计、制造到配送和维护。

这将减少产品的失误和浪费，并提高效率和质量。

2.智能造船：通过各种传感器和人工智能技术，可以实时监测和控制制造过程中的流程和参数，从而提高生产率和质量。

3.虚拟现实与增强现实：这些技术将使设计师、实施者和用户之间的沟通更加精准直观，提高沟通质量和效率，从而改善设计、制造和报告质量。

4.物联网技术：该技术将将所有的机器设备各个组成部件连接在一起，从而提高工业的智能化程度。

5.数字标准化：数字标准化将改变现有的标准制定和认证体系，使得这些标准具有更好的全球互操作性和一致性。

日本先进造船模式总体而言，日本企业的数字化造船实践主要体现在三个方面，即CAD/CAM基础上的CIMS ，船厂与相关实体(如设备供应商、船级社等)的供应链管理系统和CAM基础上有关切割、焊接、装自己、涂装的装备自动化。

从三者的关系来看， CAD/CAM基础上的CIMS 主要提供虚拟造船功能，装备自动化主要从提高船舶建造精度和效率、降低成本等角度为实际建造过程提供高效的实施手段，而供应链管理系统则是从船舶协同设计/建造的角度为造船过程提供辅助支持，提高各个环节工作流的效率。

CIMS开发现状在CIMS开发方面，日本造船业采取了以政府为主导的自上而下的发展策略，从1985年提出造船CIMS发展构想，到2000年阶段性研究计划的结题，均由代表政府的日本造船学会提出发展路线，由日本船舶和海洋财团具体提供资金资助。

整个CIMS计划的实施经历了一个对CIMS全面认识——造船CIMS辅助模型建立基于产品模型的开发环境建立——高级CIM建立的过程。

到目前为止，各船厂已经形成较为完善的CIMS系统，即三菱重工的MATES系统，万国造船的HlCADEC系统，川崎重工的KKARDS系统，住友重机械的SUMIRE系统，三井造船的MACISS系统和IHI联合造船的AJJSAJ系统。

此外，在CIMS发展的同时，随着网络技术的日益发展，日本政府还相继实施了CALS 和LINKS计划。

其中，船舶CALS研究计划重点是通过构建共同的网络系统，实现企业之间的信息共享；而LINKS计划的主要目标则是将七大造船集团的CIMS系统用网络连接起来，通过推进船厂之间的协调与合作，为虚拟企业的实现创造条件。

基于CAM的造船自动化发展现状切割成型技术方面，在上世纪80年代早期，日本船厂用数控等离子切割机替代了数控火焰切割机，提高了切割效率和切割精度，从源头改善了焊接自动化的精度。

80年代后期到90年代早期，平板和型材数控切割得以普及。

90年代后期的发展重点则是板材成型的数控线加热系统。

日本造船业发展趋势调研报告一、引言日本造船业在过去的几十年里一直是全球市场的领导者，其卓越的技术实力和精细的工艺使日本的船舶产品在全球范围内享有盛誉。

然而，随着全球经济形势的变化和新兴市场的崛起，日本造船业面临着前所未有的挑战和机遇。

为了深入了解日本造船业的发展趋势，本文将从行业现状、技术发展、市场竞争和政策环境等方面进行调研分析。

二、行业现状近年来，随着全球经济的低迷和航运市场的萎缩，造船行业经历了严重的衰退。

然而，日本造船业凭借其深厚的技术积累和强大的创新能力，依然在全球市场中占据重要地位。

目前，日本造船业以高技术含量、高品质和定制化服务为优势，主要集中在邮轮、液化天然气船、汽车运输船等高附加值船舶领域。

三、技术发展日本造船业在技术研发和创新方面一直走在世界前列。

随着环保意识的提高和新能源技术的快速发展，日本造船业正在积极探索更加环保、高效和智能的船舶技术。

例如，在船舶设计方面，日本企业采用先进的数值模拟技术和优化算法，提高了船舶的能效和稳定性；在船舶制造方面，日本企业通过引入智能制造技术和机器人生产线，提高了生产效率和产品质量。

四、市场竞争虽然日本造船业在全球市场中仍具有显著的优势，但来自中国、韩国等国家的竞争压力正在逐渐增大。

这些国家在劳动力成本和市场规模方面具有优势，使得它们能够在一些中低端船舶市场占据一定的份额。

为了应对市场竞争，日本造船业需要进一步加强技术创新和品质管理，提高船舶产品的附加值和市场竞争力。

五、政策环境政府的政策对造船业的发展具有重要影响。

近年来，日本政府加大了对造船业的支持力度，通过提供研发资金、税收优惠等政策措施，鼓励企业加大技术研发和创新投入。

同时，随着全球环保法规的趋严，日本政府也在积极推动绿色造船技术的发展，为造船业的长远发展提供了有力保障。

六、未来展望未来，随着全球经济的复苏和航运市场的回暖，造船业有望迎来新的发展机遇。

日本造船业将继续保持技术创新和品质管理的优势，积极拓展高附加值船舶市场，提高企业核心竞争力。

For personal use only in study and research; not forcommercial use计算机集成制造系统(CIMS)在造船领域中的应用研究船舶是一种十分特殊的产品，一艘大型船舶由数以万计的零部件和配套设备构成，数十个功能各异的子系统，以船体为平台有机地整合成整体。

因此，船舶制造业是综合工业之冠，涉及大量不同学科、专业和产品，技术领域宽广，技术更新频率较高，对高新技术的吸纳能力极强。

计算机集成制造系统简称CIMS。

1974年美国的约瑟夫·哈林顿博士首先提出了计算机集成制造系统的概念。

20世纪90年代，国外先进船厂就通过研究应用CIMS技术，逐步由“分段制造、设备密集”的传统造船模式，发展到“集成制造、信息密集”的现代造船模式，实现了“生产效率大幅度提高、生产成本明显降低”的目的。

据有关研究表明，在未来十年，中国造船产量将占到世界市场四分之一强，有可能成为世界第一造船大国。

但是，我们要清醒的认识到，与世界造船强国相比，我们还有较大差距，必须认真借鉴国外现代造船技术，尤其是CIMS技术的应用经验，结合我国实际，采用先进适用的技术改造传统造船模式，使我国造船生产在一个更高的起点上完成“跳跃式”发展。

随着计算机在制造业中的普遍应用，20世纪80年代初，在制造业中出现了许多自动化系统，如FMS、CAD／CAM系统等。

通过对这些系统的不断强化，一种新的更高层次的集成开始形成，即用大系统的概念，把各部门之间孤立、局部的“自动化孤岛”在新的管理模式及制造工艺的指导下，通过计算机网络及分布式数据管理系统有机地集成起来，构成一个完整的计算机集成制造系统(CIMS)。

1.CIMS基本原理典型的CIMS系统是以“规范管理、标准设计、信息集成共享”为标志，运用信息技术，以生产设计和成本控制为主线，通过统一管理标准、管理流程、数据处理和资源平衡，将造船过程中所需的人、财、物、设计及制造等信息融于一个软件系统中来整体协调壳、舾、涂等不同类型的作业计划，同步安排所需物质、设备等的资源供应，精确控制每个生产环节的节拍。

日本造船业剖析日本近代造船工业始于19世纪50年代，在第一次世界大战中得到迅速发展。

自1955年日本超过英国成为世界第一大造船国，至今保有全球最高水平的造船技术。

其间曾遭受二战和石油危机，日本造船工业虽然因此几次陷入低谷，却仍然在将近半个世纪一直保持市场份额的领先地位。

日本具有雄厚的造船实力造船曾是日本主要换汇产业之一，状况最好时造船业出口曾占日本出口总额的98.6%。

近年来，国际海运业船舶更新换代速度放缓，建造新船需求下降，造船业国际竞争日趋激烈，船舶在日本出口中的地位下降，出口额仅占日本出口总额的2%左右。

日本船舶工业由私营企业构成，规模十分庞大，船厂数量众多。

这些船厂以东京、横滨、大阪、神户和长崎为中心，主要分布在九洲、四国等地区。

世界上大部分造船企业为中小型企业。

目前世界上的大型造船企业大约有近30家，其中包括日本的三菱重工业公司、石川岛播磨重工业公司、日立造船公司、三井造船公司、川崎重工业公司、日本钢管公司和住友重机工业公司7家大型造船企业，共拥有20多家造船厂。

日本大型造船企业数量虽然不多，但造船能力、造船产量、产值和职工人数在业界始终占据主要地位。

除了日本钢管公司是以钢铁冶炼起家以外，其余6家都是由造修船逐渐发展起来的综合性大型企业。

2002年，为增强竞争力，日本将造船工业重组为三菱重工和住友重工两大造船集团和万国造船公司、IHI 联合造船公司、川崎造船公司、三井造船公司4家造船企业，仅占日本船厂总数的3％左右，但造船能力和产量占日本舰船工业的50％以上。

除上述这些公司以外，日本还拥有近千家船用配套设备生产厂。

此外，日本还有近千家小型工厂从事小型内燃机修理和船舶电气安装业务。

日本国土交通省海事局近日公布的数据显示，日本船用配套产品产值连续5年递增。

其中，1万马力及以上的大型船用柴油机，1000~10000马力的中型机，1000马力以下的小型机同比增长均超过13%以上。

日本具有雄厚的造船实力，产品种类齐全，从各种类型的货船、客船、油船到技术复杂的液化气船等，应有尽有。

数字化造船技术的现状与展望数字化造船技术的现状与展望数字化造船国家工程实验室常务副主任谢子明摘要本文从国际船舶市场的竞争和船舶行业创新改革的角度，分析了国际、国内造船行业在建立现代造船模式的改革浪潮中，在现代造船模式下其管理体制、机制和数字化技术研发、应用等方面进行分析，特别是对目前国内船舶行业数字化的几项重点技术领域作了较为突出的论述。

在这基础上介绍了“数字化造船国家工程实验室”组建的背景和目标任务，这在实现数字化造船的现阶段提供了一种新的思路和方法。

关键词：造船模式数字化集成平台仿真1造船行业的形势和国内外情况在我国不同经济发展阶段，党和国家领导人都对船舶工业的发展作了重要批示，指出了我国造船工业的正确发展方向，在我国船舶产品打入国际市场且成为世界第三造船大国之后，正以更新的姿态，积极创新，努力贯彻集团公司提出的“五三一”战略目标，加快我国造船业的发展，在本世纪初成为世界第一造船大国。

1.1世界造船业的形势当今世界造船业已形成四极结构：韩国、日本、中国和西欧，在经济全球化的今天，国际造船业已发展成为全球一体化市场，世界各国造船企业在全球范围内发展了技术、性能、质量和服务等全方位的竞争。

随着全球船舶市场占有率的激烈竞争能力，世界造船业在技术、体制上发生了重大革命，其中造船技术的发展尤为突出。

在以前焊接技术革命到大型生产流水线等新技术的成功应用，目前正处于计算机技术进一步发展应用的新阶段：信息集成系统的应用，并行工程、敏捷造船、先进制造模式正在或将在船舶制造业中广泛应用，使船舶行业成为信息密集、技术密集和资金密集为特征的现代新型产业。

1.1.1经济贸易的发展促进船舶行业的全球一体化市场需求增加世界经济贸易的发展促进了国际航运业的发展，新船（新型船种）的需求量猛增，给造船行业带来了难得的机遇，创造出了历史上最好的商机，给船舶产业的发展注入了新的有利因素。

然而市场越大，越兴旺，势必带来激烈的竞争，为占据更多的市场份额，获取更高的利润，这种竞争实际上是技术的竞争、体制和机制的竞争。

日本造船业CIMS现状与未来发展趋势研究计算机在日本造船业的应用起始于上世纪50年代中期，主要应用对象是简单的数值计算和外板展开。

随着计算能力的提高，计算机又被逐渐应用到船舶结构和性能计算当中。

80年代中期，受人力资源老化、日元升值、国内其他制造业蓬勃发展的影响，日本造船业决定推进实施计算机集成制造(CIM)计划，在长达20多年的时间内，其研究范围和内容不断拓展，研究重点从一般的CAD/CAM/CAPP基础上的集成、通用产品模型环境(GPM日发展到高级计算机集成制造(AC IM)。

目前，日本造船企业已具备对包括设计、材料加工、装配、栖装等生产过程在内的各阶段的信息集成能力，形成了能满足船型结构开发、产品设计、生产计划与调度、自动化等方面的计算机集成制造系统(CIMS)。

一、日本造船CIMS发展历程日本造船业实施CIM计划起因有两方面。

内部需求方面，日本造船业经过60, 70年代的辉煌期后，受航运市场不景气的影响，渐趋进入低谷;同时，还面临日元大幅升值、造船人员老龄化等一系列现实问题，从而使日本造船业意识到，需要摸索并采用能提高造船竞争力的新型制造模式。

外部影响方面，在日本造船业处于低潮期间，国内电气设备、汽车等制造业的竞争力不断增强，主要原因之一就是这些制造业成功实施并应用了CIMS,在改善产品质量，降低制造成本，缩短产品上市周期等方面取得了显著效果。

比如，通过CIMS的应用，电气设备、汽车等劳务费用在总成本中的比例降至10%以下;又如，由于大量自动化生产线的投入使用，使从事这些行业的工人技能要求降低，汽车产业工人经过1周的培训就能上岗。

与其形成明显对比的是，造船行业的劳务费占整个建造成本30%(为世界高工资国家之一)左右，且造船过程需要具备许多专门技能，造船工人一般需要经过10年时间的师傅传帮带后，才能独立上岗。

以上两个因素的共同作用，使日本造船业认识到，CIM是日本造船业未来新型造船模式，如果实施CIM，将取得较汽车等其它制造产业更大的收益，会大幅度降低造船成本，提高生产效率。