船舶總裝廠信息工程方法論

郁泉興，陳 浩，丁煒杰

(中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海 200063)

0 引 言

2019年，中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司(簡稱“中船九院”)制定高質(zhì)量發(fā)展的“3+2”戰(zhàn)略，聚焦中船九院的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為船廠提供的所有服務(wù)由傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)型為數(shù)字化服務(wù)模式，按信息化規(guī)律解決信息工程(IE)問題。

20世紀(jì)80年代，詹姆斯·馬丁提出基于“數(shù)據(jù)為中心”和“數(shù)據(jù)穩(wěn)定性”原理的IE，由此IE成為一門學(xué)科。2002年，高復(fù)先[1]提出信息資源規(guī)劃(Information Resources Plan，IRP)是信息化建設(shè)的核心理念，通過建立全企業(yè)的信息資源管理基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)功能模型和系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)工程、數(shù)據(jù)庫工程和應(yīng)用軟件工程，將IE方法論引入我國。

IE是數(shù)字化船舶總裝廠規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢項(xiàng)目的核心主導(dǎo)內(nèi)容。由于歷史原因，我國船舶總裝廠的IE長期在固定資產(chǎn)投資框架下按工業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)程序方法運(yùn)行。在船舶工業(yè)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展、國家進(jìn)入新基建的時(shí)代背景下，基于固定資產(chǎn)投資模式的設(shè)計(jì)方法已無法為船廠提供真正需要的服務(wù)。百計(jì)得本者生，百事得道者成。市場驅(qū)動(dòng)中船九院的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以符合信息化規(guī)律的方式為客戶提供服務(wù)。

1 IE方法論研究

1.1 研究目標(biāo)

將IE方法論與我國船舶總裝廠特點(diǎn)相結(jié)合，形成具有中國文化靈魂和中船九院特色的IE方法論，提升中船九院的IE能力，推動(dòng)中船九院的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

1.2 研究原則

(1)博采眾長，融會(huì)貫通，在前人成果基礎(chǔ)上進(jìn)行完善、創(chuàng)新，認(rèn)真研讀課題組策劃的20余本參考書，形成綜合性知識(shí)結(jié)構(gòu)。

(2)將方法論引進(jìn)中船九院，進(jìn)行消化、吸收、創(chuàng)新，形成中船九院的無形資產(chǎn)。

(3)充分結(jié)合中船九院從事工程咨詢規(guī)劃設(shè)計(jì)建設(shè)的特點(diǎn)，探索適合我國船廠的企業(yè)IE咨詢規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)施的工程化方法總體框架。

(4)以中國哲學(xué)文化觀察和詮釋方法論總體框架，使中西文化交融，為IE方法論提供具有中國智慧和中國特色的方法論總體框架。

1.3 研究內(nèi)容

(1)理論研究

方法論研究屬于高度綜合性的軟科學(xué)研究，課題組通過收集和研讀IE方法論領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)資料，掌握IE的規(guī)律與特點(diǎn)。

高復(fù)先[1]的IE方法論研究成果對我國企業(yè)的信息化建設(shè)發(fā)揮顯著的推動(dòng)效果，但在編著宗旨、撰寫主題和技術(shù)發(fā)展等方面，可能存在如下欠缺：①研究內(nèi)容未與企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、業(yè)務(wù)戰(zhàn)略和信息化戰(zhàn)略關(guān)聯(lián)、協(xié)同；②研究方法缺乏企業(yè)價(jià)值鏈分析；③研究框架僅區(qū)分IE與軟件工程，沒有站至系統(tǒng)工程的高度。

課題組對IE理論進(jìn)行完善和發(fā)展，提出IE方法論總體框架。

(2)應(yīng)用研究

結(jié)合我國船舶總裝廠的建設(shè)發(fā)展特點(diǎn)、咨詢規(guī)劃設(shè)計(jì)行業(yè)行情及中船九院院情，綜合提煉形成具有中國文化靈魂和中船九院特色的船廠IE方法論(工作內(nèi)容與工作方法)。

船廠信息化工程的咨詢規(guī)劃設(shè)計(jì)受到工程設(shè)計(jì)定式思維的束縛，沒有反映信息化工程項(xiàng)目的規(guī)律和特點(diǎn)。產(chǎn)生這種狀況的主要原因，除缺乏理論指導(dǎo)外，還包括缺乏將方法論理論與船廠的設(shè)計(jì)、制造和管理的業(yè)務(wù)特點(diǎn)相結(jié)合。

課題組結(jié)合我國船舶總裝廠的特點(diǎn)，提出船舶總裝廠IE專篇專章編寫綱要。

2 IE方法論研究成果

2.1 IE理論的中國哲學(xué)剖析

IE是建立基于當(dāng)代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化企業(yè)的方法論。課題組在基本原理、生命周期管理和船舶總裝廠業(yè)務(wù)價(jià)值鏈分析方面，對IE理論進(jìn)行剖析。

2.1.1 基本原理

課題組對3條IE基本原理[1]進(jìn)行深入剖析和研究，結(jié)論為這些原理是用西方語境描述的IE方法論結(jié)構(gòu)框架模型，如圖1所示。三圓柱體模型以分析的、局部的和試驗(yàn)的西方邏輯思維為特征，強(qiáng)調(diào)的是分析。

圖1 西方語境下的3條IE基本原理

課題組的虛實(shí)一體模型則更準(zhǔn)確地堅(jiān)持信息的物質(zhì)性哲學(xué)本質(zhì)：信息是客觀事物的屬性、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、相互聯(lián)系的具有確定性的表征或標(biāo)志。信息不僅標(biāo)志物質(zhì)的存在，而且反映物質(zhì)的屬性、狀態(tài)和聯(lián)系，即物質(zhì)的內(nèi)容，這就是信息的物質(zhì)性。虛實(shí)一體既一分為二，又合二為一，不僅是中國哲學(xué)文化的特點(diǎn)，而且符合馬克思主義辯證唯物主義的觀點(diǎn)和思想。

課題組釆用的模型如圖2所示。IE是把握由企業(yè)實(shí)體(陰)與信息系統(tǒng)(Information System，IS)虛體(陽)對立統(tǒng)一規(guī)律的學(xué)科。該模型可更確切地體現(xiàn)以人為中心的理念，強(qiáng)調(diào)東方哲學(xué)思維的綜合，是以中國陰陽一體的哲學(xué)思想為特色的全局的、整體的和綜合的系統(tǒng)思維方法。

圖2 東方語境下的3條IE基本原理

2.1.2 生命周期管理

踐行全生命周期管理，使IE活起來，是IE方法論的重要內(nèi)容。IE全生命周期主要包括：

(1)IE的內(nèi)在規(guī)律是由低級向高級、由簡單向復(fù)雜、由必然向自由發(fā)展的過程，在實(shí)體與虛體對立矛盾中進(jìn)行。信息鏈與中國哲學(xué)信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems，CPS)如圖3所示，該系統(tǒng)貫穿實(shí)體/陰(物理空間)與虛體/陽(信息空間)之間互為映射的關(guān)系，并反映IE由數(shù)據(jù)→信息→知識(shí)→智能→智慧逐步提高的層級由信息全生命周期的規(guī)律所決定。

圖3 信息鏈與中國哲學(xué)CPS

(2)IE戰(zhàn)略級、戰(zhàn)役級、戰(zhàn)術(shù)級和實(shí)施級等4個(gè)層級自上而下規(guī)劃、自下而上設(shè)計(jì)，屬于IE生命周期概念范疇，如表1所示。

表1 IE項(xiàng)目生命周期

2.1.3 船舶總裝廠業(yè)務(wù)價(jià)值鏈分析

價(jià)值鏈描述企業(yè)價(jià)值的創(chuàng)造過程，在船廠IE中引入價(jià)值鏈分析可為審視企業(yè)業(yè)務(wù)能力提供分析框架。業(yè)務(wù)領(lǐng)域是船廠為客戶提供的產(chǎn)品與服務(wù)。價(jià)值鏈分析通過價(jià)值鏈、業(yè)務(wù)領(lǐng)域、業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)組件等5個(gè)關(guān)鍵元素進(jìn)行[2]。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國規(guī)劃建設(shè)的船廠已由全能型船廠轉(zhuǎn)型為社會(huì)化協(xié)作的船舶總裝廠。課題組根據(jù)現(xiàn)代船舶總裝廠的特點(diǎn)，將市場營銷、設(shè)計(jì)、物資管理、制造和售后服務(wù)等5個(gè)船舶價(jià)值鏈環(huán)節(jié)作為主要活動(dòng)，建立企業(yè)統(tǒng)一的橫坐標(biāo)，每個(gè)價(jià)值鏈環(huán)節(jié)包含若干個(gè)業(yè)務(wù)流程，并以業(yè)務(wù)領(lǐng)域作為縱坐標(biāo)，研究形成船舶總裝廠能力統(tǒng)一視圖，如圖4所示，其中：MBD(Model Based Definition)為基于模型定義；MBE(Model Based Enterprise)為基于模型企業(yè)；PDM(Product Data Management)為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理；PLM(Product Lifecycle Management)為產(chǎn)品生命周期管理；MES(Manufacturing Execution System)為制造執(zhí)行系統(tǒng)；MOM(Manufacturing Operation Management)為制造運(yùn)營管理；PCS(Process Control System)為過程控制系統(tǒng)。

圖4 船舶總裝廠價(jià)值鏈——業(yè)務(wù)邏輯示例

2.2 IE總體框架

IE總體框架可概括為“2根主線、4個(gè)層次”，如圖5所示，其中：IT為信息技術(shù)；E-R圖(Entity-Relationship Diagram)為實(shí)體-聯(lián)系圖；U/C矩陣(Use/Create矩陣)為過程/數(shù)據(jù)矩陣。該總體框架以更大的系統(tǒng)邊界觀察企業(yè)IE，為中船九院由固定資產(chǎn)投資的舊基建模式向信息化和工業(yè)化深度融合的新基建模式數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供抓手。

圖5 IE總體框架

2.2.1 2根主線

2根主線是指業(yè)務(wù)實(shí)體線與信息虛體線。在客戶經(jīng)濟(jì)時(shí)代，應(yīng)以客戶為中心，為客戶提供更多的附加值作為企業(yè)戰(zhàn)略管理的靈魂，引領(lǐng)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程再設(shè)計(jì)，才能實(shí)現(xiàn)不斷螺旋上升的可持續(xù)發(fā)展。管理學(xué)大師邁克爾·哈默[3]在其名著《企業(yè)行動(dòng)綱領(lǐng)》中指出，企業(yè)不能將IT作為裝飾布，方可實(shí)現(xiàn)商業(yè)經(jīng)營技巧與高科技完美結(jié)合所體現(xiàn)的那種和諧優(yōu)雅。海爾創(chuàng)始人張瑞敏以其智慧和實(shí)踐創(chuàng)造世界的海爾，其觀點(diǎn)“出了問題的服務(wù)不叫服務(wù)，叫補(bǔ)償，真正滿意的服務(wù)是幫用戶解決潛在的問題”即為以客戶為中心的精髓。

2.2.2 4個(gè)層次

4個(gè)層次是指戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)、實(shí)施等4個(gè)層次結(jié)構(gòu)。

戰(zhàn)略層次的系統(tǒng)工程研究全局和方向問題，建立在對企業(yè)愿景、企業(yè)戰(zhàn)略及企業(yè)外部環(huán)境準(zhǔn)確把握的基礎(chǔ)上。企業(yè)戰(zhàn)略和信息化戰(zhàn)略互為驅(qū)動(dòng)和協(xié)同，戰(zhàn)略集成度越高，實(shí)施效果越佳。戰(zhàn)略層次的工作用于指導(dǎo)戰(zhàn)役層次的工作。

戰(zhàn)役層次的IE研究布局和時(shí)序問題，分析企業(yè)的要點(diǎn)需求，分清系統(tǒng)建設(shè)的輕重緩急，制訂信息化項(xiàng)目的開發(fā)計(jì)劃。IE項(xiàng)目的具體落地即為戰(zhàn)術(shù)層次的工作內(nèi)容。

戰(zhàn)術(shù)層次的軟件工程研究在項(xiàng)目具體落地實(shí)現(xiàn)時(shí)系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

實(shí)施層次的運(yùn)維工程是指信息化系統(tǒng)的調(diào)試交付及運(yùn)營階段的運(yùn)維。

2.3 船舶總裝廠IE專篇專章編寫綱要

船舶總裝廠IE專篇專章編寫綱要是IE方法論應(yīng)用研究的主要成果之一。與工程設(shè)計(jì)已實(shí)施的環(huán)境保護(hù)與治理、節(jié)能、職業(yè)勞動(dòng)安全衛(wèi)生和防火的專篇專章編制起到體系和全局作用相同，該綱要為船舶總裝廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級由固定資產(chǎn)投資模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皟苫疃热诤稀钡南到y(tǒng)解決方案模式提供參考，不僅為客戶全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供幫助，而且為中船九院各專業(yè)數(shù)字化服務(wù)轉(zhuǎn)型提供指導(dǎo)。該綱要的成果包括企業(yè)戰(zhàn)略分析、信息化需求分析、信息化戰(zhàn)略分析、企業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)、信息化戰(zhàn)略設(shè)計(jì)、信息化規(guī)劃方案、信息化實(shí)施路線、專項(xiàng)投資概算、實(shí)施效果及創(chuàng)新點(diǎn)等章節(jié)的編制內(nèi)容。

3 結(jié) 語

中船九院數(shù)字化轉(zhuǎn)型的根本目的在于提升企業(yè)自身的船舶行業(yè)解決方案與服務(wù)的競爭力，開展IE方法論研究有助于中船九院的專業(yè)設(shè)計(jì)人員掌握IE本身的規(guī)律，理解客戶的真正需求，為向客戶提供更多附加值服務(wù)打下基礎(chǔ)，同時(shí)形成宣貫中船九院IE方法論的骨干隊(duì)伍，促進(jìn)中船九院的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。