基于智能制造的船廠分段物流調度管理系統

林加灶

智能制造是我國制造業轉型發展的關鍵，實現智能工廠建設是我國船舶企業推進現代造船的一大目標，更是提升核心競爭力的必經之路。本文依托船廠分段物流調度管理實踐狀況，開展了研究理論分析，并對部分實踐過程開展了分析總結。

【關鍵詞】智能制造 分段物流 調度管理

1 引言

目前在制造業以及汽車、航空、工程機械等離散制造業，智能制造已初步實現了應用，體現在物流的自動化、生產的智能化以及產品的全壽命周期管理方面，相比傳統工廠可以顯著提高生產效率、保障產品質量、確保安全生產和環境保護。

日韓為鞏固其造船強國地位，已在智能制造領域開展了大量研究，提出了建設智能船廠的目標。在此背景下，筆者開展了本項目的研究工作，著眼于智能船廠總架構，開展船廠智能化升級改造工作。本項目選擇“分段物流”作為智能船廠建設的突破口，研究物聯網在智能船廠生產物流監控中的應用，結合智能應用技術，為驗證物聯網對提高船廠生產效率的作用，并可在全行業內推廣應用，實現我國船舶工業增長方式由粗放型向集約型的轉變，做出貢獻。

2 智能制造理論研究

2.1 智能制造的概念

智能制造是指綜合集成信息技術、自動化技術、先進制造技術和智能技術，在制造過程的各個環節融合應用，從而使企業在研發、制造、服務、管理全過程中實現的精確感知、自動控制、自主分析和綜合智能決策的一種新型制造模式，它代表了未來全球制造業的發展方向。

智能制造的目標是：實現數字化設計、智能化管理和制造，最終產生滿足智能化要求的產品。

2.2 船舶行業智能制造現狀

船舶行業，智能制造的研究和應用尚處于起步階段。隨著工業4.0概念推廣，我國已明確提出智能工廠概念，并在部分行業開展了推廣應用工作，然而對于船舶行業，目前尚處于起步階段。2014年，工信部組織召開了全國船舶工業結構調整轉型升級工作會議，提出優化船舶工業產業結構、促進轉型升級發展，明確我國已經進入了以調整轉型、全面做強為標志的船舶工業3.0時代，未來10-20年，我們的奮斗目標就是建設世界造船強國。因此，現階段船舶行業的智能制造還處于摸著石頭過河、不斷探索前行的階段。

3 船舶行業智能制造典型模式研究

船舶行業的智能制造過程，必定是一個不斷探索的過程，對于趕超其他行業智能化進程任重道遠，且非一蹴而就的。因此，我們選取了大型總裝造船廠的一個核心建造過程，分段的建造，開展智能化建造研究，以期積累推廣經驗。

3.1 分段物流工藝模型研究

通過對總裝式造船廠建造工藝的分析，在梳理了一系列工藝階段后，發現分段物流主要涵蓋分段脫胎之后預舾裝、涂裝、搭載這幾個先行作業階段過程的調度管理作業。

在分析關鍵工藝過程后，選取典型工藝過程開展了標準周期研究分析，明確了分段制造過程的各項關鍵因素，包括：工藝階段拓撲關系、占用場地面積要求、分段/總段搭載吊裝前各個階段堆放位置拓撲關系、分段/總段的工藝特征量、分段/總段間的偏序關系等，統一形成了分段物流工藝模型基礎。

3.2 分段物流調度模型研究

通過經過現場走訪和調研，在梳理現場管理經驗后，通過系統化方法整理并形成了相關的調度管理理論，包括：

（1）分段移動輸入、輸出及其約束條件管理；

（2）調度管理業務邏輯分析方法；

（3）調度指令生成算法；

3.3 分段物流調度管理系統方案

在開展完上述工藝及調度模型分析后，結合信息化技術及物聯網概念，就某造船廠的業務狀研發了一套信息化管理系統。為最大程度保證功能上線后可滿足實際業務應用需要，并有利于后續實施推進應用，該系統在功能設計上包括以下功能模塊：

（1）基礎信息管理設置模塊，業務基礎數據；

（2）分段物流智能調度模塊，智能調度管理的核心；

（3）車輛定位與管理模塊，實現無線化智能調度管理關鍵；

（4）分段物流實時監控模塊，調度管理監控及物流實時狀態展現中心。

4 船廠分段物流調度管理系統的實踐

筆者以國內某先進總裝造船廠的分段物流生產及調度管理為切入點，研究了分段物流調度管理在該船廠的實踐過程，并對實施過程開展簡要得失分析。

4.1 實踐狀況

4.1.1 分段物流管理系統研發

該船廠在船舶行業CIMS系統研究領域可謂獨領風騷，基于先進的信息化技術及較強的研發能力，該企業在結合實際業務狀況基礎上，獨立研發了分段物流管理系統。該系統集成了物聯、無線通訊、GPS、安卓終端開發、sliverlight開發等技術于一體，歷時前后半年完成了開發和部署上線應用工作。

4.1.2 管理系統的實施

（1）基礎數據及信息準備階段。這一階段伴隨著研發過程，并與研發工作同步推進，并以系統上線為時間節點開展各項工作，最終保證了上線后基礎信息的完整。

（2）實施推進應用階段。該階段包含兩個部分，一部分是系統實施推進方面的，主要是軟件功能推進應用工作，包含基礎信息錄入、人員培訓、權限開設等；另一部分則是系統功能不斷完善的工作，在實施推進過程中，及時根據實際業務狀況進行功能修繕和更新部署。

得益于上述兩個階段工作的開展，分段物流管理系統在該船廠得以順利實施推進。

4.2 實施過程問題分析

雖然該船廠順利實施了分段物流管理系統，但在推進過程中仍存在諸多不利因素，相信通過對推進過程開展有效總結，一定程度上有助于船舶行業智能制造工作的推廣。筆者梳理總結出一些存在的問題。

（1）該項目研究成果將為智能船廠建設產生示范作用，但限于該船廠的獨立特點，部分算法邏輯及功能難以直接復用，盡可提供借鑒意義。

（2）該項目的研發過程，在船舶行業實屬“第一個吃螃蟹”，因無可借鑒經驗，在使用過程中也會碰到各類應用問題，存在非常大的改善空間。

（3）項目的成功實施，尤其是邏輯算法的設計及編碼的編制都要以一線人員和一線業務為基礎，這是系統后期順利實施的關鍵

5 結束語

筆者從信息化實施者角度開展智能制造分析討論，側重于船舶行業智能制造研究。本研究正是適應了當前船舶工業轉型升級的需要，通過對某船廠的分段物流管理系統的實施推進研究和分析，實踐智能制造理念，因此具有十分廣闊的應用前景。

筆者的撰寫過程主要立足于信息化實施推進過程，限于有限的經驗及閱歷，部分觀點難免偏頗，希望能拋磚引玉引起讀者共鳴。

作者單位

上海外高橋造船有限公司信息部 上海市 200137