船舶生产设计PDM系统的管理研究与应用

1 前言

近年来，随着CAD／CAPP／CAM等计算机辅助技术和计算机网络技术的引进与深化，国内船舶设计制造有了突飞猛进的发展，为实现真正意义的造船数字化提供了可能。船舶设计生产过程中会产生大量的过程数据，特别是推行壳、硒、涂一体化和管理、生产一体化造船方式以后，以中间产品为导向的分段建造过程中，项目的管理和过程控制迫切需要先进的管理手段来解决。为了提高工作效率，减少错误，增加各系统的协同工作能力，在造船行业开发和应用产品数据管理(PDM——Product Data Management)技术已显得非常必要。据调查，在国内舰船研制领域，目前已有6家企业实施了PDM，另有10家准备实施PDM。然而在国内造船行业应用PDM的先进管理理念来优化生产设计数据管理现状面临的问题与其可发挥的空间同样大。

2 船舶生产设计中项目管理的需求分析

船舶生产设计是一项复杂的系统工程，涉及船舶总体、船舶结构、舾装、轮机、电气等多个专业。各专业既有自己独立的设计流程又和其它相关专业相互影响。现代项目管理起源于20世纪50年代，用于项目执行中对设计、组织、检测和过程控制进行管理以达到预期目标。项目管理是以项目为对象的系统管理方法，通过运用企业有限资源，对项目进行高效率的计划、组织、指挥、协调、控制和评价，对项目进行全过程的动态管理和项目目标的综合协调优化。

造船企业是典型的项目制造企业，一个船型就是一个项目。然而，目前在中小型造船企业中产品开发项目管理中过程缺少有效控制，项目协作困难。

2.1 现有项目管理方式缺乏动态控制

新产品开发项目管理手段落后，产品开发项目过程中，项目负责人基本上采用人工项目管理方式，一些项目管理手段和工具在产品开发中的应用虽对项目过程有辅助作用但并不对产品数据管理有所帮助。项目控制只能靠项目负责人的人为协调。同时，由于不能定义任务的设计输出，不能有效建立项目、产品、任务之间的关系。因而很难建立详细的产品开发任务树(任务分解)，直观反映新产品开发的任务执行人、完成情况、任务进度、任务完成预警、超期报警，任务完成评审。难以实现产品开发项目与任务、产品配置(BOM)、文档、变更的动态关联管理和控制。领导不能通过人工项目管理方式及时准确地了解项目任务的执行情况，以便及时处理和协调。

2.2 产品开发没法实现项目并行协同

造船企业因产品复杂，参与部门多，因此开发周期长，以往在产品设计及其相关的各个过程中，由于缺乏有效的协同工具，采用的是按功能部门串行工作的方法。由于没有工艺、制造等人员的早期介入，所设计的产品会存在较多的错误。这些设计中产生的错误，以往是通过对设计文件的审查和会签，得到部分的改正，而漏下部分则只能在其后的工艺设计、工装设计、生产和使用中才能逐渐被发现。这就使设计、建造周期拉得很长，不能按时交船。传统船舶生成设计流程如图1。

图1 传统生产设计流程
 

3 PDM项目管理系统的业务建模

船舶产品生产设计属于研究开发和总体综合设计项目，这些项目通常需要多个部门和专业的协同作业来开展。船舶设计项目复杂程度高、对外部和内部依赖性强、时间限制性强，通常需要利用多个部门的资源，而且技术负责需要技术人员和管理人员共同为项目工作。项目管理的优势在于能够跨领域跨部门解决项目执行过程中的各种问题。

对于上述问题，船舶PDM系统的构建首先从建立框图开始。造船企业一般以一种船型为一个项目，项目下面又分产品，产品下面又分为很多个分段，段下面又分为船体和舾装专业，如图2所示船舶生产设计项目管理模块图。具体每个分段按照专业添加枝节点，然后按照PDM图文档及表档等对各种操作的具体要求添加叶节点，从而使系统在对图、文、表档的管理上形成父、子、孙式的隶属关系。

图2 项目管理模块图
 

项目管理是PDM系统的核心功能之一，系统提供流程管理、项目实例化、任务执行与控制、项目任务树管理等工具帮助企业完成新产品开发任务，并将项目过程信息及设计输出等统一管理。在以每条船来划分的项目管理过程中，人员根据所参与项目的内容，可以进行角色的权限分配，这种分配的过程是动态的，与人员参与项目的内容、时间和工作性质有关。采用PDM系统后，设计数据按照工程的涵义进行存放，而不是按照原来人员进行存放。在项目总体的节点下可能存放的是项目设计任务书、总布置图、总说明书、型线图、中剖截面图等。工程技术人员在查询中只要根据工程意义即可迅速找到需要资料。
 

图3 项目管理功能模型
 

4 应用效果

该系统应用于CD船舶企业后，效果显著。用户可以利用网络图构建典型产品的开发流程，定义各活动节点的属性(如名称、工期、任务说明、执行角色、任务输出等)及各节点间的先后关系，完成企业项目管理流程的固化；可将典型流程应用到实际的开发项目，组建项目团队，确定每个任务的实际执行人员及开始结束时间，为每个任务定义输出及输入审签流程，完成整个项目WBS结构的展开；可利用人员工作统计，平衡项目参与人员的负荷，实现项目人力资源的管理；可利用甘特图跟踪整个项目的进度，通过任务发放到任务箱、预警等方式开展项目工作，实现项目的进度控制等。该船舶企业应用PDM项目管理系统后，其生产设计流程已从传统的串行模式转变成并行模式。

图4 应用PDM项目管理系统后的船体生产设计流程
 

5 结语

项目管理是船舶生产设计PDM系统的核心功能之一，实现PDM项目管理，可以直观反映新产品开发的任务执行人、完成情况、任务进度、任务完成预警、超期报警，任务完成评审。笔者以工程应用为背景，研究了船舶生产设计中项目管理的现状和需求，建立了基于船舶生产设计PDM的项目管理业务模型，并且应用于CD船舶生产企业，效果明显，为后续的研究工作奠定了基础。
 

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