船舶分段總組裝配制造信息匹配關聯技術研究

陳志超，包國治，陳 寧

(江蘇科技大學能源與動力工程學院，江蘇鎮江 212003)

船舶分段總組裝配制造信息匹配關聯技術研究

陳志超，包國治，陳 寧*

(江蘇科技大學能源與動力工程學院，江蘇鎮江 212003)

為實現船舶總裝制造精細化管理，改變生產過程中工時定額傳統的管理模式，提高分段總組裝配定額管理的準確性，實現合理派工．利用TRIBON M3設計的船舶結構和舾裝幾何數據，對裝配計劃所定義零部件的裝配信息與外部數據庫定義的定額標準進行匹配性關聯開發，形成以裝配計劃樹為層級關系，匹配組立與零件屬性的信息，關聯外部相應工種定額信息的工時表、派工單，避免人工定額的粗放管理，提高船企管理效率與精度．

分段裝配;生產管理;數據關聯;TRIBON M3

數字化造船技術近年來已經逐漸融入到國內造船企業的生產過程中，企業通過自主研發或引進一系列系統(如TRIBON、FORAN、NAPA、SPD等)改變了粗獷的生產設計模式，但在船舶生產信息化、集成化等方面競爭力還是顯得明顯不足［1］．隨著CIMS概念不斷深入，船舶制造信息的采集、傳遞和加工處理正逐步成為企業生產制造管理過程的實質，各系統之間數據良好的溝通及再利用是提升管理水平的關鍵．目前，我國船企主要以TRIBON M3生產設計應用為主，在生產管理過程中，其裝配計劃模塊(Assembly Planning)能很好地模擬船體分段的裝配序列，同時可以分析分段裝配的操作過程［2］．但由于國內外生產管理模式的理念不同，軟件內置ERP系統并沒有在國內得到發揮．例如在工時的定額測算與派工的設計方面，很少有船廠或設計公司能夠通過系統數據庫直接提取模型數據并整合托盤表進行統計計算，大多數只能依靠手工統計，這種方法存在效率低下、制定速度慢、誤差大、多次估算結果不一致等諸多弊端，雖然很多船企通過開發或引進的方式在生產中應用管理軟件，但依舊沒有解決這個問題［3－4］．文中從統計船舶分段總組裝配制造過程中所產生的工時物量定額角度出發，通過對裝配計劃所定義的零部件裝配信息與外部數據庫所定義的工時、定額數據進行匹配性關聯開發，形成以裝配計劃樹為層級關系，匹配組立與零件屬性信息，進行信息處理以生成定額信息的工時及派工單，從而提高船企管理效率與精度，滿足計劃、生產準備、成本預算等需求，達到高效建造船舶，縮短建造周期的目的，技術路線如圖1．

圖1 技術路線Fig．1 Technology roadmap

1 裝配計劃的內容及屬性信息

1.1 裝配計劃(Assembly Planning)的內容

利用TRIBON M3的Assembly Planning，可以完成分段結構模型的模擬裝配，確定合理的零件流向，在滿足設計要求的同時，能更好地考慮到加工過程中的優先級．在裝配模塊設計的過程中，應認真研究其中的分段建造方案，完成分段零件拼板、流水線、小組立、中組立、大組立、總段組以及船臺的裝配，并對結構樹中的各組立定義［5］．如圖2小組立BX2A中由7個零件組成，BX2A與其他小組立、中組立、大組立一起組成了總組立DK1A(即裝配區)，最后裝配成整個分段ED21P．

1.2 屬性信息

在Assembly Planning中可以看到組立以及零件的屬性信息，這些信息在具體生產過程中有重要指導意義，尤其是在裝配及總組定額過程中，根據船企的定額手冊標準，通過零部件屬性信息來確定每個組立、分段、單元相應的定額，集成產品信息模型，形成良好的PDM．人工錄入方式實際上是信息流的阻斷，造成信息孤島，而且整船分段及組立數量繁雜，出錯率高．因此，需要對其二次開發，達到零件信息的匹配輸出，才能準確、系統地完成定額的測算［6］．如圖3，4所示，圖3列出了組立下某一個零件的屬性信息，圖4為分段下某組立的屬性信息．由圖3，4可以看出，通過軟件界面可查看和錄入的信息是少量的，也是不夠全面的．

圖2 裝配計劃樹Fig．2 Diagram of assembly plan tree

圖3 零件的屬性信息Fig．3 Attribute information of the parts

圖4 組立的屬性信息Fig．4 Attribute information of the assembly

2 零件屬性信息快速匹配

2.1 組立匹配

利用PYTHON語言通過TRIBON的VITESSE平臺對其進行二次開發．系統提供了很多可供調用的內置模塊，如kcs_assembly是Assembly Planning中最主要的模塊，其中內置了很多函數．由于裝配的名稱可以更改，所以Assembly通過一種內部名的形式儲存，并且內部名具有唯一性．因此，通過內部名進行區分，既準確又能避免命名過程中出現的重復性錯誤;如通過調用 kcs_assembly中assembly_sub_get()函數來獲取某分段下所有裝配，其返回值有兩種類型:內部名和按照企業規則制定的外部名稱［7－8］．所以，為了信息提取的準確性，就需要通過Assembly的內部名進行判斷，通過函數assembly_model_ref_get()讀取內部名匹配到裝配的零件名稱，部分代碼如下:

通過如上代碼可以將一個裝配下所有零件的名稱和Part_Id，利用TRIBON中API得到屬性信息．

2.2 零件屬性信息關聯

在TRIBON中零件名和編號是分開儲存的，為使TRIBON中的API可以識別，需利用PYTHON對名稱進行處理．通過kcs_dex及名稱編號進行相關屬性的提取，要注意的是，使用kcs_dex必須先導入aadAssDataExtraction模塊才能進行，在屬性提取過程中，應結合定額與派工標準中所需的必要信息設置，如某廠定額與派工標準中支柱安裝工時計算公式(圖5)．

工時定額要用到支柱的長度L與直徑D，因此，在編寫時要把立柱L與D的信息抽取出來，其部分代碼如下:

圖5 工時定額測算標準Fig．5 Standard of calculated time quota

2.3 匹配信息統計

匹配信息統計是ERP的基礎，主要以三維幾何模型及組立樹為背景，通過解析零件表、材料數據庫等信息，分層提取總組裝配制造管理中的信息;例如，提取零件信息時，根據其幾何尺寸，可將匹配的焊縫長度、加工與安裝等信息一起抽取并進行統計．將提取的各類型數據分層存入數據庫中，同時在管理軟件中編入定額與派工標準計算公式，使用戶在軟件操作中可清晰地了解統計信息以及結果，實現數據規劃管理，保證全局數據的一致性［9－11］．

2.3.1 組立與零件屬性信息

對于組立信息，以分段導向進行統計，根據不同分段的內部名以及分布標識，可匹配分段總組與搭載等相關信息，針對總組裝配制作階段相對應的各種組立形式、包絡范圍以及屬性信息等進行匯總．

零件屬性信息是定額和派工單生產信息處理的基礎，以組立為單元，按結構裝配階段進行物量統計;同時也可按任意選擇對象，如部件、組件、分段、總段、整船結構等物量的統計．零件屬性信息統計表通過WXPYTHON編譯關聯VITESSE平臺生成EXCEL格式，如圖6所示的信息交流，實現系統零件屬性信息數據向外部ERP系統的轉移．

圖6 生成零件屬性統計表Fig．6 Table of parts attribute

2.3.2 生成定額工時與派工單

船舶定額與派工單是ERP的重要部分，也是全數字化定義的計算機輔助設計(CAX)的重要部分，根據數據庫中已抽取的數據進行統計計算后，與生產計劃任務包緊密結合，生成派工單［12］;圖7為根據某廠數據生成的詳細派工單，其對應組立圖，在現場管理方面具有重要意義．

圖7 派工單Fig．7 Work card

3 結語

通過研究總組裝配制造信息的匹配與關聯，以分段、組立、零件為研究對象，分析在TRIBON中進行船體裝配操作過程，對產品結構樹信息和工藝信息進行提取與重構，形成統一的中間文件格式，為開發符合現代造船模式的總組裝配信息管理系統，提供了準確的數據基礎，從而避免定額的粗放管理，實現數據規劃管理，保證全局數據的一致性，同時提高船企管理效率與精度．

References)

［1］ 郭曉峰．基于TRIBON系統下船舶舾裝設計軟件的設計與實現［D］．四川成都:電子科技大學，2013．

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Jia Qilin．Data analysis of ship segments by TRIBON［J］．Ship Engineering，2010，32(51):67－69．(in Chinese)

［10］ 李巖，錢佳宜，曹琪竑．船廠PDM系統數據接口的開發與應用［C］∥2012MIS/S＆A學術交流會．北京:中國造船工程學會，2012:158－164．

［11］ 楊安海，韋乃琨，徐東，等．基于SPD的船舶三維設計與虛擬仿真數據重用技術［C］∥2012年MIS/ S＆A學術交流會論文集，北京:中國造船工程學會，2012:42－47．

［12］Zhang Hongqin，Yang Songlin．Method on checking of the local strength of hull structure［C］∥Proceedings of the 3rd ICMEM，International Conference on Mecharical Engineering and Mechanics．Beijing，China:［s．n．］，2009．

(責任編輯:貢洪殿)

Research on information matching correlation technology for the manufacturing of hull assemblage

Chen Zhichao，Bao Guozhi，Chen Ning*
(School of Energy and Power Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang Jiangsu 212003，China)

In order to achieve the fine management in shipfitting，we change the traditional mode of ship companies in the process of production management about man-hour and production quota，improve accuracy of the management about man-hour and production quota in shipfitting and achieve a reasonable tasking．By using the data of ship structure and outfitting in TRIBON M3，we develop and set up the correlation between the assembly information of the parts defined by assembly planning and the data of man-hour and production quota defined in the external database，to achieving the goal that the formation of man-hour list and work card including the class of assembly planning tree，the matching attribute information between assemblage and the parts as well as quota information．We avoid the extensive management of the manual importing mode about man-hour and production quota，at the same time increase efficiency and precision of production management in shipyard．

block assembly;production management;data correlation;TRIBON M3

U662．9;TP391．4

:A

:1673－4807(2015)05－0421－05

10．3969/j．issn．1673－4807．2015．05．003

2015－07－07

江蘇省產業化基金資助項目(BA2013065)

陳志超(1990—)，男，碩士研究生．*通信作者:陳寧(1963—)，男，教授，研究方向為船舶動力系統設計、船舶先進制造技術、企業信息集成等．E-mail:esci_chen@126．com

陳志超，包國治，陳寧．船舶分段總組裝配制造信息匹配關聯技術研究［J］．江蘇科技大學學報:自然科學版，2015，29(5):421－425．