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朱明华 江南造船(集团)有限责任公司 副总经理

2023/2/7    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:CIO评选  e-works年度盘点  智能制造  朱明华  
本文为“2022年度中国制造业优秀CIO”参评材料。本次将评选出在企业成功规划和实施智能制造项目,带领各方积极推进项目实施并达到预期效果,为企业带来实际效益的制造业企业的优秀CIO。
一、企业简介

       江南造船(集团)有限责任公司(简称“江南造船”)隶属于中国船舶集团有限公司,其前身是创建于清朝同治四年(1865年)的江南机器制造总局,被誉为“民族工业的发祥地”和“中国产业工人的摇篮”,是首批40家国家级技术中心单位之一,全国首批6家技术创新试点企业,也是我国军工历史最悠久、研制军品型号最多、承建数量最大和战略性产品竞争力最强的军工造船企业。现有员工约25000人,年营业额近300亿元,中国第一军工造船企业。江南造船创造了我国无数个第一,不仅有中国第一炉钢、第一门钢炮、第一艘铁甲兵轮、第一台万吨水压机,更有第一艘潜艇、第一艘护卫舰,还有我国最现代化的导弹驱逐舰和为中国航天事业做出突出贡献的“远望”系列航天测控船,为中国民族工业的发展做出了巨大的贡献。特别是改革开放30年来,率先跨出国门与世界接轨,成为打开国门、对外开放的先驱,始终在中国船舶出口中发挥主力军作用。新时代面对奔腾呼啸的数字化浪潮,作为我国船舶工业龙头、造船数字化转型的标杆,江南造船也肩负起全新的历史使命。2016年成立了江南研究院,通过近七年的扎实探索,江南造船收获了转型经验、磨砺了数字化创新能力,积累了丰富数字化资产,支撑了一大批高附加值船舶高质量建造。

江南造船(集团)有限责任公司

图1 江南造船(集团)有限责任公司

二、CIO个人简介

       朱明华,中共党员,博士研究生学历,研究员级高级工程师,2011年毕业于上海交通大学,获工学博士毕业,同年进入江南造船工作,历任技术主管、CAD组副组长、信息技术研究所所长、研究院副院长、研究院党委书记等职务,现担任江南造船(集团)有限责任公司副总经理。朱明华主要从事船舶先进制造技术研究与工程应用,具体推进数字造船、工业互联、智能制造等,在船舶领域技术研究、成果转化、工程应用和成果推广等方面扎实工作,主持和参与省部级以上20余项科研项目,发明专利授权或受理50余项,主编行业标准2项,具有扎实的理论基础和丰富的工程实践经验。曾获得中央企业劳动模范、上海领军人才、上海青年科技英才等称号。

江南造船(集团)有限责任公司副总经理 朱明华

图2 江南造船(集团)有限责任公司副总经理 朱明华

三、个人信息化从业经历及主要业绩

       朱明华长期从事数字化技术工作,专业功底扎实,基层工作经验丰富。近年来,其全面推进基于模型的数字造船体系构建与实施,以提升造船质量、效率和效益为目标,以数字化转型为核心,打造基于单一数字模型的船舶研发、设计、建造和管理的全寿命周期数字造船新模式。创新船舶“体验式设计”新模式,以“全三维设计+人机工程仿真+计算机辅助分析”一体化设计的方式,模拟船员在机舱的各种活动,打造众创、共享的体验式数字设计新模式;创新船舶总体所与总装厂的协同设计方法,形成了协同设计机制与流程;推进船舶产品设计数据精细化管理,覆盖各个阶段的计划、活动、文档等,保障型号工程设计过程可控;研究并开发了船舶建造过程仿真集成管理系统,为船舶精细化生产管理提供了有效手段;围绕造船强国战略发展,以数字化为基础、网络化为关键、智能化为方向的总体思路,坚持产品及工艺是主体、自动化装备是基础、信息化是手段,提出了船舶智能制造总体思路和实施策略,船舶建造的自动化、数字化和智能化显著提升;推动基于iGIX云平台的船舶总装建造工程管理,实现了巨系统工程的数字化协同。形成了工具集等500余项功能模块、软件著作权登记160项、技术标准30余项等研究成果,已成功应用于几十型高端船舶的设计与建造,以全球首艘无纸化建造船舶“海巡160”为标志开启了数字造船新征程,取得了显著的军事效益、经济效益和社会效益,主要成果荣获全国企业管理现代化创新成果一等奖。

       朱明华工作期间主持和参与了省部级以上十余项科研项目,发表论文30余篇,其中SCI/EI检索7篇,申请发明专利50余项(已授权6项),软件著作权登记50余项,曾获得上海市青年科技启明星、中船贡献奖、中央企业劳动模范、辛一心船舶与海洋工程科技创新奖青年英才奖、上海领军人才、第十届上海青年科技英才、上海智慧工匠等荣誉称号。

四、近2年在企业主要推进的智能制造项目

       以造船业务为核心,朱明华同志致力于研究和推进新技术在船舶研制中的应用,数字化、信息化、智能化深入船舶研制过程,带动船舶研制模式发展。历时近七年,打造了基于单一数字模型的船舶研发、设计、建造和管理的全寿命周期数字造船新模式,在理念方法、业务流程、工程实践和技术体系等方面取得了一系列成果。

       1.数字造船

       自2016年以来,针对船舶行业发展趋势和挑战,朱明华充分认识到数字化转型的内涵,通过转变理念、流程、方法、工程实践及组织架构等相结合,强化业务转型和模式升级,打造数字化核心能力。

       首先,在转变思想理念上,朱明华提出了基于单一数字模型核心理念的数字造船总体图像,提出了基于单一数字模型核心理念的数字造船总体图像,涵盖船舶研发、设计、供应链、建造、试验、工程管理、运维以及报废全寿命周期;其次,在转变业务流程上,通过分析船舶原研发、设计流程(AS-IS)及痛点,重构了未来业务流程(TO-BE),对关键业务场景进行技术攻关;然后,在转变技术方法上,牵头突破了基于骨架的关联设计、系统L2P(logical to physical,逻辑驱动物理)设计、复杂机舱体验式设计、生产现场三维交付物设计技术等一系列关键技术;接着,在转变设计模式上,构建了基于云平台的供应链数字化协同设计模式,打通了基于模型的跨阶段数字化协同设计,全球首次实现了无纸化总装建造,该模式已大规模应用于多型船,数字化模型已成为船舶研发、设计和生产的“普通话”;最后,在数字化转型方法论上,在实践中摸索出了“三轴四面”实施方法,坚持把手抓总与分步实施、数字化与业务“化学反应”、工程实践与持续提升、人才团队与跨界复合等实施策略,实践证明在大型装备制造领域是行之有效的。下面将对四个典型案例进行介绍:

       1)体验式设计

       针对船舶高度的复杂性、充分的个性化定制需求、苛刻的研制周期及高质量的建造要求等,首次提出了体验式设计方法,高度重视用户的参与和感受并充分基于人机工程,在设计前期,综合船东、总体设计所、主要系统院所的意见和建议,以“全三维设计+人机工程仿真+计算机辅助分析”一体化设计的方式,融合了可达性、可操作性、可维修性和声场、气流场、温度场、光场的综合评估与仿真优化,模拟船员在舱室的各种活动,并以虚拟现实的方式演示和表达设计意图,优化设计方案,如图1所示。数字模型协同集成,打造了一种众创、共享的体验式数字造船新模式。

体验式设计

图3 体验式设计

       2)关联设计

       针对船舶管路系统详细设计与生产设计分离,导致技术状态控制难、人工信息转换效率低、模型与原理校对工作量大等问题,提出了L2P(逻辑到物理)关联设计技术的解决方案。该方法解决了管系关联设计的设计流程、原理图设绘、基于原理图进行三维建模及计算机辅助校验等内容,实现了快速三维建模、智能模型校对、设计更改一致等,为从大量人工建模走向“不建模”提供了新思路,应用测试表明管路系统L2P关联设计能够有效提高系统设计效率和设计质量。

       3)无纸化建造新模式

       “海巡160”号大型航标船是江南造船实施“创新引领”和“转型升级”的重要平台。基于“单一数字模型”核心理念,在设计上,江南造船运用三维体验平台进行全流程、全专业、全要素的数字化设计,从源头上提升设计质量、增强用户体验;在建造上,江南造船按建造阶段创造性地提出了三维交付物的方案,即通过智能生产终端以三维模型直接指导生产建造与管理。“海巡160”首次全船成功应用了基于三维数字化工作包的建造新模式,生产现场无纸化,为数字化造船开启了新征程。从设计端到建造端,告别了又厚又大、艰涩难懂的二维图纸,一台平板或者笔记本电脑就能提供包含零件编号、部位、材料、工艺、工步等所有生产需要的信息,大幅缩减了图纸流转、识别、分析及核对的时间,更清晰的三维视角和视图能准确地辅助、指导工人现场作业,也规避了人为理解差错。全船采取全过程无纸化建造,使得建造周期比原计划缩短了近3个月,使得该船差错率比同物量船舶降低了约60%。

“海巡160”无纸化建造

图4 “海巡160”无纸化建造(船体一半为实景拍摄,另一半为三维模型)

       4)数字资产

       通过大量的工程实践,江南造船目前已建立了一套船舶“数字资产”,累计超过15万项数字化的基础资源库,涵盖国标、行标、企标等258类,所形成的数字化基础库可广泛用于船舶行业,提升行业基础语言的规范性,避免行业内重复劳动。完成智能设计、三维质量审查、二次开发工具集等500余项功能模块,软件著作权登记152项,发明专利申请170项(其中已授权24项),技术标准编制30余项(其中行业标准7项)。

       研究成果已成功应用于“东方红3”号科考船、“海巡160”大型航标船、液化气系列船、大型集装箱系列船等20余型60余艘船舶研制,数字化转型成果经济效益显著。以一艘2000吨大型航标船为例,设计差错率比同物量船舶降低了60%,搭载周期缩短了67%,该船建造周期比原计划缩短了近3个月,整体建造效率提升了30%。朱明华同志作为主创人之一,荣获第二十六届全国企业管理现代化创新成果奖一等奖。

       2.智能制造

       作为江南造船智能制造负责人,朱明华立足国情、着眼长远、统筹谋划,着力加强关键核心技术创新、加快智能制造装备发展、推动重点环节智能转型,创新船舶总装建造模式。通过开展智能制造技术攻关,结合“产学研用”理念,按照预研一批、试验一批、实施一批的策略,针对钢材加工、焊接、涂装、装配等关键薄弱环节,特别是脏、难、险作业,开展先进制造技术研究及应用探索,并已在百余艘船舶上进行工程应用。

       1)焊接数字化管控

       提出数字化焊接方式对焊工施焊过程中的焊接参数进行管控,通过人、机、物的互联实现了焊接规程、焊缝、焊工权限等要素的预设、违规操作警示、自动停机阻止和规程作业可追溯等。到目前为止,已实现了2000余台焊机的联网,对焊工焊接参数进行全过程管控,每秒钟采集一次电流、电压等参数,并实时预警和大数据分析,焊接变形明显减小,焊接燃弧时间提升50%,焊接效率明显改善,焊接质量进一步提升,成效显著。

       2)吊马智能制造单元

       首次在船舶行业内集成了机器人视觉识别、智能抓取、智能焊接技术,研制出具备装配、搬运、焊接三大系统的吊马智能制造单元,实现了基于线激光扫描和机器视觉的吊马智能检测和自动化抓取、搬运、装夹、翻身,搬运过程无人工干预,实现了吊马全自动焊接,保证良好的焊缝成型,生产效率提升200%。

       3)管子智能制造

       随着管子制造物量逐年增加,人员结构老龄化,在场地、人员不变的情况下传统的管加工模式已难以突破原先的产能瓶颈。为智能化改造,将非规则的管子规则化,从设计端根据智能化设备加工条件自动判断管子组立拆分形式,生成组立、先焊后弯、支母管、工位、管端附件等工艺数据,突破了系统化组立拆分、先焊后弯工艺技术、小组立工艺、支母管切割工艺、自动化焊接技术及数控弯管控制指令等关键技术,构建了管子智能制造生产线,实现了模型和数据驱动的管子智能制造,最大限度地实现整个生产过程的智能化、数字化。提升了生产效率和焊接质量,人员精简30%,产能提升30%,管子制造每年节约成本约500万元。

       4)总段智能对接

       围绕船舶总段区域化、批量化高效建造的迫切要求,突破了船舶总段数字化对接装配工艺、目标位姿计算方法、移位对中小车改造与调试、总段数字化对接工程化应用研究等关键技术,研制形成了一套适用于大型船舶总段建造的数字化对接装备并实船应用,如图3所示,实现了总段快速对接,万吨级总段对接时间从过去4-5天缩减为70分,在线测量精度±0.5mm,为总段低应力制造、压缩船台/船坞周期提供了新方法,展现了数字力量。

       历时近十年的数字造船和智能制造推进,带领团队申请发明专利200余项(其中已授权32项),软件著作权登记152项,行业标准发布7项,自主开发软件功能500余项,主要成果已全面应用于江南造船百余艘船舶研制过程,取得了较好的经济效益、社会效益和军事效益。以一艘2000吨大型航标船为例,设计差错率比同物量船舶降低了60%,搭载周期缩短了67%,该船建造周期比原计划缩短了近3个月,整体建造效率提升了30%。2019年荣获全国企业管理现代化创新成果一等奖。

五、个人在智能制造工作中的体会

       1)转变理念和思维至关重要。数字化与船舶研制流程的全面融合不是简单的更换软件工具或平台,本质上需要转变业务流程、转变组织模式,需要以新的思维去认识、实践和创造新的制造模式,其理念有本质变化。

       2)智能制造是涉及面广、难度大,既有跨学科的协作,也有技术与管理的融合,但其源头是设计。智能制造不仅仅是“制造”的事情,“设计”是重中之重,必须改变。

       3)实践出真知,在实施智能制造的过程中,面对工程落地这一“最后一公里”,只有一步一个脚印,才能梦想变为现实。
责任编辑:程玥
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