一、物联网、大数据、5G的概念和相互关系
物联网：是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。
大数据：是指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。
5G — 第五代移动通信技术：是最新一代蜂窝移动通信技术， 具有超大宽带超高速率、低时延高可靠、超大连接的三大特性。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。
相互关系：物联网的感知层产生海量的数据，促进大数据的发展。大数据应用发挥了物联网的价值，反向刺激物联网的使用需求。5G技术的应用刺激物联网的发展，而物联网刺激大数据的发展。5G强大的通信基础设施，为物联网和大数据崛起铺平道路。
二、造船企业的现状
船舶是一种体现现代工业和科技水平的综合性产品，船舶工程项目庞大、周期长、涉及面广、工种众多，是融合设计、建造、管理的复杂生产过程。
1、管理特点
下面就从4M1E（人、机、料、法、环）五个方面归纳造船管理的特点：
人（Man）
造船企业属于具有劳动密集型和管理综合型的产业，因此人员数量多和组织机构复杂是其人员管理的两个显著特点。
1）国内的造船企业员工数量少则一两千人，多则上万人，此外还涉及到船东船级的监造师、厂家服务商、配套企业及外包外协人员等。具有人员层次覆盖广、类型多、人才技能需求差异大等特点。
2）造船企业组织体系复杂。从横向看，涵盖经营、设计、制造、质量控制、安全管理、采购等各部门，从纵向看，从总经理到普通员工之间存在很多层级的管理组织。
人力资源的有效管理和组织体系间的良好协作是船厂高效运营的重要基础。
机（Machine）
造船企业又是设备密集型企业，船舶制造所需的设备工器具基本上涵盖了重工业企业所需的绝大部分种类，可以说是门类齐全、数量庞大。在设备管理方面主要存在以下特点：
1）数量多、种类杂、分布广；
2）使用和维护要求差异大、专业化强；
如何做好设备工器具的正确使用和点检维护，准确及时的掌握设备工器具的状态，是船厂确保安全、质量、效率的重要保证。
料（Material）
船舶产品是一个巨大的复杂系统，由数以万计的零部件和数以千计的配套设备构成。对于船舶建造的每道工序而言，材料供应来源既有从市场购买的原材料（如钢材、管材、焊材、涂料、舾装件、船用设备等），又有船厂内部各道工序生产出来的中间产品（如船体分段、加工完成的管子等）。在材料管理方面主要存在以下特点：
1）成本在船舶产品成本中占比最大；
2）采购渠道广（涉及国内外）、配套厂家数量多且层次不齐，交期和质量控制难度大；
3）由于造船周期长、工序多、影响因素多，使用需求时间差异性大。
在材料管理方面，如何既降低库存、加快物流和资金周转，又减少因材料交期滞后、质量不合格等因素造成的影响，是长期困扰船厂的难题。
法（Method）
船舶建造一般可以分为设计和制造两个主要阶段。
设计阶段：基本设计 → 详细设计 → 生产设计
制造阶段：钢材予处理 → 加工 → 分段小组立 → 分段大组立 → 分段涂装 →
分段总组(P.E) → 坞内搭载 → 进水 → 码头舾装 → 试航 → 交船
可以看出船舶建造过程非常复杂，建造周期长、流程多。同时与一般工业产品不同的是，船东船级参与整个设计制造过程。因此在整个建造过程中，如何统筹利用、合理分配人、机、料这些资源，会需要使用和处理大量的各类信息资料（设计图纸、设备使用安装资料、施工工艺、作业基准、工程预定、质量数据、安全信息、船东船级意见等等）。
环（Environment）
由于船舶工业属于典型的重工业，加之船舶产品本身体积巨大、结构复杂，因此造船企业具有占地面积大、区域分布广、工作环境复杂的特点。正因为这样的环境特点，船舶企业在管理以上4M的时候，会产生更多的信息采集和处理的需求
2、管理痛点
理想状态：
作为国际公认的精益生产管理模式TPS（丰田管理模式TOYOTA PRODUCT SYSTEM）的核心 — JIT（JUST IN TIME）式生产方式，其基本思想就是“只在需要的时候，按需要的量，生产所需的产品”，最终达成以下的状态来彻底消除浪费，降低生产成本。
?生产负荷均衡化
?库存存量最低化
?废品产生最少化
?有效作业最大化
实际情况：
我国造船企业经过近二十多年的发展取得了巨大的进步，但是仍然在实际管理中普遍存在以下这些问题：
?生产负荷波峰波谷差别大，各工序间节奏不一致，导致衔接不畅、间隔周期长；
?无论是外购材料设备还是工序间中间产品，库存放置时间过长和不能按照需要的时间完成，这两种情况长期同时存在。
?经常出现因为部分产品质量缺陷或者船东意见对应不及时，导致工期延迟、成本上升以及客户不满的情况。
?无论是作业人员的生产效率还是设备工具的利用率都不高，作业准备时间长，等工、浪工现象较多。
原因分析：
结合船厂管理的特点，我们可以看出船厂属于信息密集型企业。通过对比分析精益管理模式的要求和船厂存在的问题点， 可以发现产生这些问题的一个重要原因在于信息管理出现了以下问题：
?海量的人、机、物信息收集不齐全，互通不及时。
?信息跟踪处理基本上还是依靠人工，处理速度慢、覆盖程度低、出错率高。
?各部门之间存在信息孤岛，信息共享反馈渠道少，速度慢，导致信息联络不畅。
三、5G、物联网、大数据与造船企业的切合点
我们在分析了造船企业的特点以后，对比5G、物联网、大数据的运用方式，发现了以下的切合点。
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从上图的分析我们可以看出：
1、造船企业管理中大量的人、机、物的调配使用完全符合物联网的属性，物联网的万物互联互通将大大提升船厂资源的有效利用；
2、造船企业中海量的数据采集、整理、跟踪、处理、分析的需求特性，正是大数据产业发展的关键作用，通过对数据的加工实现其增值将助力提升船厂的管理水平。
3、5G的三个特性为物联网和大数据的发展解决了技术瓶颈，5G技术发展带来的极大连接数量、极低功耗、极低成本也为船厂运用物联网和大数据提升管理奠定了良好的基础。
四、5G+智能化船厂的整体构想
1、发展模式
关于智能化船厂的发展模式，在协同研发、智能制造、智能运维三个方面细化各项规划：
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通过这些规划的实施，让员工知道如何改进、产品&材料知道该去哪儿、设备知道该做什么这三个问题，能够准确、及时、统筹得到解决，最终实现真正的智能化工厂。
2、构建智能化船厂的步骤
其实构建智能化船厂就是运用大数据、云计算、5G等最新技术构建船厂的物联网。而
物联网技术是以互联网技术为基础及核心的，其信息交换和通讯过程的完成也是基于互联网技术基础之上的”，但是，物联网技术的核心并不是仅仅的“互联网+”而是注重于打造以智能化的物物相连的全新网络架构。
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可以看出在物联网应用中，其实现手段可以被分为三大结构层次：
?其中第一结构层次是感知层，也就是直接与物体、设备相连的层次，该层次的作用主要在于采集和感知各物体及设备的数据信息，是物联网最基础的部分；
?而第二结构层次则是网络层，可以看作是数据信息传输通道，也是互联网传输技术得以充分应用的关键部分，只有在结构完善而合理网络层支持下，物联网中的数据信息才能得以有效传输；
?第三结构层次则是应用层，是物联网技术得以根据不同需求而进行调整及应用的关键层，依靠平台及应用服务来对数据进行处理，从而实现不同的功能。
那么我们也将按照这三个层次来进行智能化船厂实施的构想：
1)感知层——采集数据，构建船厂数据库
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初期的数据库建立，主要是整理收集现有各类信息。但是随着数据库的逐步建立，需要在运营过程中根据实际情况不断完善数据库内容。同时针对数据的识别采集采用更新的技术，以达到智能采集、实时有效的目的。
2)网络层——构建数据的链接关系，实现数据的互联互通
数据库建立后，下一步工作就是根据运营的流程和需求，建立各类数据的链接关系。主要通过以下几个步骤：
a)梳理总体及各分支业务流程；
b)明确数据库中各类数据采集的阶段和组织；
c)根据业务流程的需要，将数据库中的各类数据，分别归入各项流程中输入和输出两种类别数据；
d)根据以上三个事项构建数据的传输连接关系。
我们以造船生产流程中的一个环节，可以看出信息链接的关系
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3)应用层——建立并不断优化完善数据传输、计算、处理、分析的能力
通过以上两个步骤掌握了庞大的数据信息，并建立了数据之间的链接关系，那么下一步就是提高对数据的加工能力（就是对数据的传输、计算、处理、分析的能力），通过“加工”来实现数据的增值，从而提升企业管理效率。那么需要哪些能力呢？
a)提取数据，计算生成各项数据报表，并传输至各相应部门；
b)生成各部门和个人工作事项提醒，包括每日工作安排、会议提醒、设备点检、安全检查等等；
c)比对工程预定中各因素的对应关系，比如生产开始日和图纸完成日的关系、上道工序完成日与下道工序的需求日的关系、材料采购日期与生产使用日期的关系等；
d)跟踪生产进度、材料进出库、质量问题处理、安全事项对应等，异常情况及时发现并警报提醒相关部门；
e)对积累的大量数据进行计算分析，使管理者更加清晰发现生产过程中的不合理点，为实现JIT式生产提供帮助；
f)通过日常大数据的计算分析，实现质量问题追溯、安全风险预警、设备寿命预测等等；
g)基于完善优化的数据库，真正实现工业机器人的智能化操作。
总之，只要我们建立了数据库，就可以根据实际工作中的需要，不断完善优化数据的加工能力，从而提高工作效率，提升决策能力。最终实现下图所示的，万物互联、数据共享的
智能化船厂。
五、总结
以上是个人根据船厂的工作经验，结合5G、物联网、大数据这些最新技术的概念，构想的智能化船厂的初步方案，这其中还有很多考虑不全、技术了解不够的地方，希望大家共同探讨。
目前虽然船厂的智能化水平和其他行业相比起步晚，覆盖低，但是伴随着5G等新技术的发展机遇，造船企业应该充分利用好这次机遇，努力做好产业链要素相互连接的智能互联和物理世界数字化的信息整合，从而达到数据的智能分析决策和智能机器与人的高度协作，从而做到对资源的统筹利用、合理分配、高效协同，真正实现船舶制造行业柔性、精益的生产模式。
论文作者: 陈晓亮
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1月第3期
论文发表时间:2020/4/22
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