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船海工程机电设备是船舶与海洋工程装备的典型配套产品类型，具有量大、面广和高技术、高附加值的产业特点，其发展水平是我国船舶与海洋工程装备综合竞争力的重要体现。然而，从整个行业分析，高端的配套几乎被国外知名品牌垄断，国内机电产业绝大部分还处于价值链底端和低价格的竞争格局；传统的船配企业面临着资源环境约束强化和生产要素成本上升等问题，主要依靠资源要素投入和规模扩张的粗放经济增长方式难以为继。
相对其他制造行业，船海工程机电设备产业面临着设计、制造和服务体系还较传统的现状，产品具有使用工况恶劣，对产品服役性能、环境适应性及可靠性要求高的特点。对制造模式而言，船海工程机电设备产品的制造属于典型的离散制造，包括以下几个特点：
（1）采取按订单、多品种、单件小批量等的生产方式。
（2）主要通过对原材料物理形状的改变、组装成为产品使其增值。
（3）生产设备更多的是按照工艺进行布置，而不是按照产品。
（4）自动化水平较低，主要在单元级实现柔性制造系统。
（5）工艺过程变更频繁，生产仍以操作工人为主。
船海工程机电设备产品的生产特点及难点如图12-1所示。
武汉船用机械有限责任公司（以下简称“武汉船机”）是我国船舶配套领域的旗舰。为了进一步提升我国自主配套的船海工程机电设备制造的“效率、效益和质量”，武汉船机充分发挥船舶配套领域龙头企业的技术和资源优势，结合行业及产品特点，在完善的产品体系、技术标准规范体系及现有的工业化、信息化基础上，开展船海工程机电设备智能制造系统建设，并制定了如图12-2所示的《武汉船机智能制造实施规划》，作为企业发展智能制造技术、提高船海工程核心配套行业竞争力的纲领性文件及总体建设目标。
图12-1 船海工程机电设备生产特点
图12-2 武汉船机智能制造实施规划框架
武汉船机以“全面数字化+核心智能化”为目标，即在船海工程机电设备典型产品“设计—工艺—制造”全生命周期关键环节全面实现数字化；基于MES系统，在产品的加工、装配、焊接等核心制造过程实现智能化。
本项目紧密围绕上述总体目标，基于“系统规划、重点突破、分步实施”的原则，以机电液多学科融合、系统相对复杂、集成程度高的船用主推调距桨装置为突破，在完善的产品体系和技术标准规范体系基础上，以智能制造为主攻方向，围绕绿色、高效、质量，针对船海工程机电设备个性化定制、单件小批量的需求特点和自动化、智能化技术发展趋势，打造船海工程机电设备数字化工厂示范标杆，形成行业可复制推广的智能制造实施模式和技术标准规范体系。在2020年以前，武汉船机以深化应用数字化研发设计平台、企业运营平台及数字化生产管控平台，建立多品种、变批量产品的高效高品质数字化示范车间为阶段性目标，在2025年以前全面实现总体建设目标。
本项目在产品标准化、模块化、系列化和制造工艺优化的基础上，以精益生产为目标，开展产品制造流程优化和再造，建设高效、灵活的数字化工厂，项目实施的总体架构如图12-3所示。
图12-3 调距桨智能制造系统的总体架构
基于总体架构，项目主要建设内容如下：
（1）系统集成。采用标准的、先进的、柔性的SOA架构体系，通过企业服务总线（ESB）打通ERP、MES、DNC、PDM、智能装配管控系统、柔性焊接管控系统等平台之间的数据集成，通过主数据管理系统和企业门户实现企业界面、应用、服务、数据、用户等各类信息资源的集成和融合，达到数据驱动生产的目的。
（2）工艺设计平台。应用三维工艺设计平台（WindChill /PDM/CAPP/通用基础件选型库）、可靠性评价等先进技术，实现贯穿于产品设计、制造、质量、物流等环节的全生命周期管理。
（3）ERP系统。针对个性化定制的生产模式，通过定制化的ERP系统，实现对在制产品主计划、资源、物料、质量、流程、人事、财务、成本的集成管理，并通过BI商业智能构建实现运营管理智能决策支持。
（4）MES 系统。面向船海工程机电设备数字化车间的生产过程，建立车间物理信息的集成应用系统——MES 系统，实现计划、排产、生产、检验的全过程闭环管理。基于MES 系统的应用，重点建立生产过程数据采集和分析体系，充分采集制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息。同时，运用大数据技术，在保障信息安全的前提下，对制造全生命周期数据进行综合分析，实现经营、管理和决策。
（5）DNC/MDC系统。面向船海工程机电数字化车间底层设备数字化采集与管控的需求，搭建DNC系统（机床联网模块）和MDC系统（机床采集及监控模块）：通过DNC系统实现数控机床与公司局域网的相互通信，并实现数控程序的编辑、仿真及管理；通过MDC系统实现数控机床设备状态监控、加工信息等内容的采集及统计分析，为关重零件加工和数控设备的管理分析提供准确数据；并与上游 MES 系统高度集成，为MES 车间生产过程管理的有效执行提供数据基础。
（6）关键过程智能化。针对船海工程机电设备产品的关键机加工艺过程，通过数控设备的智能化升级实现加工过程自适应控制和误差补偿，提升加工效率与质量；针对关键装配工艺过程，研究并建立全过程智能化装配系统，实现装配过程的流程化引导、关键点的智能化监控、装配质量的数字化分析以及装配过程的人机交互；针对关键焊接工艺过程，建立以焊接机器人和自动焊设备为主的多个焊接单元组成的柔性焊接管控系统，实现多焊接单元的协调作业、实时监控与反馈、自适应与自感知等。
上述建设内容数据交互内容如图12-4所示。
图12-4 调距桨智能制造系统数据交互
武汉船机经过多年发展，已经形成完善的产品体系和技术标准规范体系；应用智能制造技术在产品质量、生产效率、管理提升、技术创新等工作上做了很多努力，也取得了较好成效，具体情况见表12-1。
表12-1 智能制造实施成效
“以智能化手段创造智能化装备”是武汉船机公司“十三五”的三大任务之一，船海工程机电设备数字化车间项目实施，是武汉船机借助智能化技术促进传统制造业转型升的必经之路，也是企业实现可持续健康发展的必然选择。主要经验和体会如下。
（1）充分结合产业特点、坚持需求牵引。武汉船机坚持需求牵引，并与应用紧密结合，以推动企业降低运营成本和产品不良品率，缩短产品研制周期，提高生产效率和能源利用率为导向，结合产品单件、小批量的生产特点，从企业的实际需求出发开展工作。
（2）系统规划、重点突破、分步实施。船海工程机电设备数字化车间建设项目是在传统制造体系基础上实施的一项复杂的系统工程，并具有明显的行业需求特征。武汉船机基于“全面数字化、核心智能化”的整体策略，综合考虑包括设计、工艺、生产、管理、服务、评价和安全等关键要素，以船海工程机电设备典型调距桨产品为突破，由点到面向船海工程机电设备领域其他产品推广和深化应用。
（3）系统开发与标准建设同步。武汉船机坚持系统开发和标准建设同步，在实施船海工程机电设备数字化车间建设的同时，同步推进具备行业特色的智能制造标准体系建设，形成行业可借鉴、可复制推广的标杆和模式。
（4）打造复合型专业技术人才队伍和行业领先的创新团队。智能制造集成了信息、工程和管理等多学科融合技术，不论是国家还是企业都亟须培养与“中国制造2025”相适宜的复合型专业技术人才。一方面，坚持“以我为主，请进来、走出去”的战略，武汉船机成立集成了具有经验丰富的信息技术和工程技术人才的智能制造技术团队，作为项目实施的核心和主导，确保项目的实施与公司产品现状及智能化发展紧密结合；另一方面，进一步为公司的智能制造技术不断深化应用奠定人才基础。
本项目的实施联合了行业的优势资源，与华中科技大学、中国船舶重工集团公司第七一六研究所、中国船舶重工集团公司第七二四研究所、西安美林数据技术股份有限公司、武汉开目信息技术有限公司等专业团队建立了战略合作关系，做到“产、学、研”相结合，发挥各单位的技术优势，达到“一加一大于二”的效果，保证了公司智能制造系统的自主、安全和可控。
在“中国制造2025”战略带动下，武汉船机将不断对标优化，积极探索实践，通过智能制造技术，促进船海工程机电设备的转型升级，打造国际知名的质量品牌，通过配套强国支撑海洋强国战略。
编委会：汤敏 编写组：李沨