船舶管系生產(chǎn)管控系統(tǒng)開發(fā)

胡 敏

(中船第九設(shè)計研究院工程有限公司， 上海 200063)

0 引 言

隨著我國船舶工業(yè)綜合實力的穩(wěn)步提升，行業(yè)存在的低水平重復(fù)投資、產(chǎn)能過剩、船用配套設(shè)備發(fā)展滯后、海洋工程裝備開發(fā)進(jìn)展緩慢等問題逐漸顯現(xiàn)，已逐漸成為制約我國船舶工業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，轉(zhuǎn)變增長方式，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的信息化系統(tǒng)顯得尤為重要。應(yīng)用新興的科學(xué)技術(shù)，完成企業(yè)管理信息化、設(shè)計手段科技化、生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化三大變革，將有效促使我國船舶制造業(yè)健康快速發(fā)展，并具備硬實力進(jìn)一步擴(kuò)大國際市場。加快布局和應(yīng)用諸如大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)科技手段，改善與提升傳統(tǒng)船舶制造的設(shè)計能力、工藝設(shè)備和工藝流程，完善信息化管理手段，創(chuàng)新商業(yè)合作模式，是我國船舶工業(yè)完成傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級、根本性提高整體從業(yè)水平的重要途徑。形成全新的行業(yè)設(shè)計、建造智慧化及遠(yuǎn)程數(shù)控化應(yīng)用體系，在新的體系中創(chuàng)造新的生態(tài)環(huán)境，將加速實現(xiàn)我國船舶制造業(yè)真正向智能化制造方向的邁進(jìn)。

船舶管系的加工制造過程會因管件的材質(zhì)、口徑、表面處理方式等不同而改變。與國際同行水平比較，我國管系制造在制造精度、材料利用、能源消耗等方面還存在差距。另一方面，我國正在助力精益制造，提升產(chǎn)品質(zhì)量，從散貨船、油船等常規(guī)船舶向液化天然氣(Liquefied Natural Gas, LNG)船、豪華郵船等高技術(shù)船舶轉(zhuǎn)型升級。因此，迫切需要提升管系制造的自動化、數(shù)字化、智能化水平。

1 系統(tǒng)設(shè)計

船舶管系生產(chǎn)管控系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng))架構(gòu)如圖1所示，涉及企業(yè)的各個生產(chǎn)部門，主要業(yè)務(wù)包含項目管理、數(shù)據(jù)管理、計劃管理、工時管理、流程管理、質(zhì)量管理、看板管理、報表管理、用戶管理等模塊。該系統(tǒng)作為各業(yè)務(wù)部門工作平臺，緊緊圍繞工藝、計劃、配套、派工、質(zhì)檢、表面處理、報工和配送等環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計，全面梳理各業(yè)務(wù)流程。系統(tǒng)從設(shè)計部門導(dǎo)入管件數(shù)據(jù)和加工圖紙；配套部根據(jù)生產(chǎn)計劃和庫存情況，采購原材料，并配發(fā)原材料和附件；工藝部負(fù)責(zé)工藝信息處理；計劃部根據(jù)客戶的需求和公司內(nèi)部的工作負(fù)荷，安排生產(chǎn)計劃，并根據(jù)管件類型，分配到相應(yīng)的生產(chǎn)部門進(jìn)行加工，如果是改單，則根據(jù)原管的加工狀態(tài)確定改單計劃安排；生產(chǎn)部根據(jù)生產(chǎn)計劃，領(lǐng)取管件原材料，分班組安排生產(chǎn)任務(wù)，并定期上報加工情況；初步加工后，管件將按需送往質(zhì)檢部，分類進(jìn)行質(zhì)量檢測。管件生產(chǎn)完成后，根據(jù)客戶計劃，組織成托盤，配送至客戶生產(chǎn)現(xiàn)場[1]。

圖1 船舶管系生產(chǎn)管控系統(tǒng)架構(gòu)

2 系統(tǒng)功能

2.1 項目管理

管件加工以一艘船作為項目單元，工程號作為項目標(biāo)識號，另外還有船名、船級社、創(chuàng)建時間、當(dāng)前狀態(tài)和系列船屬性，用戶登錄后即可選擇進(jìn)入相關(guān)的項目空間，系統(tǒng)同時兼顧系列船的場景，對系列船進(jìn)行批量處理，方便用戶對系列船進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

2.2 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理是系統(tǒng)的核心模塊。船舶管系的行業(yè)特點就是數(shù)據(jù)量巨大。據(jù)統(tǒng)計，平均一條船就有超過3萬根成品管，每根成品管有多個零件，除管理管件的基本信息和零件信息外，不僅需記錄管件的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的加工狀態(tài)、生產(chǎn)人員和生產(chǎn)單位，而且涉及計劃、工時、質(zhì)檢等一百多個屬性信息，各部門以系統(tǒng)為工作平臺，同時在線協(xié)同作業(yè)。

系統(tǒng)具備處理海量數(shù)據(jù)的能力，在數(shù)據(jù)存儲和處理方面，需要針對業(yè)務(wù)場景進(jìn)行精心設(shè)計和合理優(yōu)化，提高系統(tǒng)處理和查詢數(shù)據(jù)的效率。

系統(tǒng)內(nèi)置業(yè)務(wù)規(guī)則，各類編碼統(tǒng)一由系統(tǒng)生成，對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而規(guī)范企業(yè)數(shù)據(jù)，提高業(yè)務(wù)部門工作效率。

針對業(yè)務(wù)特點，系統(tǒng)提供大量的批量操作，提高操作效率。兼顧業(yè)務(wù)部門日常操作習(xí)慣，系統(tǒng)界面設(shè)計成類Excel風(fēng)格，如圖2所示，大幅降低系統(tǒng)使用難度，有利于系統(tǒng)實施推廣。

圖2 系統(tǒng)操作界面

2.3 計劃管理

主要管理企業(yè)級計劃，對于常規(guī)計劃，將同一系列的管件歸為一個批次，統(tǒng)一制訂生產(chǎn)計劃，批次作為后期計劃跟蹤和反饋的基本單元。除了常規(guī)計劃，系統(tǒng)設(shè)計改單計劃模塊，改單計劃需要針對原管件當(dāng)前的加工生產(chǎn)狀態(tài)，根據(jù)實際需要，有選擇性地安排。系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)場景，批量導(dǎo)入未安排計劃的管件，從而大幅提高計劃安排效率，從根本上避免計劃漏排的情況[2]。

2.4 生產(chǎn)準(zhǔn)備

彎管由彎管機(jī)對直管進(jìn)行彎曲制作而成，鋼管在彎制過程中存在延伸的特性，長度發(fā)生變化。系統(tǒng)內(nèi)置一套經(jīng)驗公式，針對彎管下料長度進(jìn)行計算，從而獲得更精確的無裕量下料長度。為解決切割順序直接影響余料的問題，系統(tǒng)編制管件套料算法，根據(jù)彎管長度計算無裕量下料長度后會提供最優(yōu)的切割順序。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理可為切割、彎管設(shè)備準(zhǔn)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)直接傳遞至加工生產(chǎn)設(shè)備[3]。

2.5 派工及報工管理

將管件按照管線的不同分配至生產(chǎn)部，生產(chǎn)部根據(jù)企業(yè)級生產(chǎn)計劃和車間人員負(fù)荷，將計劃按生產(chǎn)工序組織成工作包分配給車間人員。每個工作包都用二維碼標(biāo)識，車間工作人員可以刷卡打印自身的工作包。加工完成后，掃描二維碼進(jìn)行報工，從而大幅簡化報工流程，并將企業(yè)規(guī)章制度內(nèi)置于系統(tǒng)，提高報工及時性，規(guī)范報工數(shù)據(jù)，有利于監(jiān)控管件生產(chǎn)加工過程，強(qiáng)化計劃管控。

2.6 物料管理

主要完成原料管和零件的采購配發(fā)和齊套檢查等工作。按照生產(chǎn)計劃，系統(tǒng)生成管件的物料清單，如圖3所示，采購部門根據(jù)管件種類和規(guī)格對物資進(jìn)行歸類和采購，按照下料計劃進(jìn)行物料入庫，系統(tǒng)自動將物料分配到管件，并進(jìn)行相應(yīng)的出庫操作，對于零件配齊的管件，通知生產(chǎn)部領(lǐng)料加工。

圖3 物料清單

2.7 流程管理

對整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行管控，包括送處理、質(zhì)檢、集配等。在每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，用戶將滿足生產(chǎn)條件的管件編排成組，利用系統(tǒng)內(nèi)置的編碼生成器，根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不同，統(tǒng)一生產(chǎn)各類編碼，從而避免人為編碼不一致的情況。管件自動編排后，用戶可以隨即打印相關(guān)單據(jù)，各業(yè)務(wù)部門根據(jù)單據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)制造，同時在單據(jù)上生成相應(yīng)的二維碼，方便后期數(shù)據(jù)反饋[4]。

2.8 質(zhì)量管理

主要管理生產(chǎn)中的質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)。質(zhì)量檢測由各部門提交檢測申請，質(zhì)檢部門安排檢測并反饋檢測結(jié)果，其間存在多次反復(fù)檢測的情況，過程中的所有單據(jù)由系統(tǒng)統(tǒng)一快速生成。

2.9 看板管理

主要統(tǒng)計各生產(chǎn)單元的各加工環(huán)節(jié)的報工情況，設(shè)計柱狀圖、餅狀圖等多種顯示形式，用戶可以快速了解項目的加工狀態(tài)和計劃進(jìn)展情況。

2.10 成本管理

主要計算各生產(chǎn)部門每個月的產(chǎn)值。系統(tǒng)中配置各道工序的標(biāo)準(zhǔn)工時，根據(jù)報工信息自動計算每個結(jié)算周期各生產(chǎn)部門的產(chǎn)值匯總。系統(tǒng)內(nèi)置企業(yè)規(guī)章制度，強(qiáng)化報工的準(zhǔn)確性，從而保證產(chǎn)值計算的準(zhǔn)確性和及時性。財務(wù)部和各生產(chǎn)部門都可以通過系統(tǒng)查詢報賬信息，使得報賬信息透明準(zhǔn)確。報賬計算一鍵式出報表，大幅提高生產(chǎn)效率。

2.11 質(zhì)檢追溯

主要完成管件生產(chǎn)過程及質(zhì)檢過程的可追溯。針對生產(chǎn)過程中的紙質(zhì)單據(jù)進(jìn)行拍照留存，紙質(zhì)單據(jù)上都打印有二維碼，系統(tǒng)通過識別二維碼，對電子單據(jù)進(jìn)行歸類管理，并與管件信息關(guān)聯(lián)，方便調(diào)閱和日后審查，從而使得整個管件加工生產(chǎn)過程可追溯。

2.12 報表管理

在格式化數(shù)據(jù)及統(tǒng)一編碼的基礎(chǔ)上，按照管業(yè)的實際需求，編寫用于包括送處理、集配、送貨、質(zhì)檢、校驗等不同環(huán)節(jié)的20多個不同報表。另外，由于使用報表控件進(jìn)行報表設(shè)計，報表設(shè)計一部分脫離系統(tǒng)代碼，用戶中的管理員可自行調(diào)節(jié)一些報表的屬性，例如列寬、字號等，提高后期維護(hù)的便利性和及時性。

3 系統(tǒng)實施

系統(tǒng)分為硬件準(zhǔn)備、核心模塊上線、輔助模塊上線三階段。生產(chǎn)管控系統(tǒng)是客戶機(jī)-服務(wù)器(Client-Server, C/S)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)，需要2臺服務(wù)器，其中1臺作為主服務(wù)器，另外1臺作為備份服務(wù)器。實施的第1階段進(jìn)行硬件環(huán)境搭建。第2階段首先進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、編碼標(biāo)準(zhǔn)化，然后上線項目管理、數(shù)據(jù)管理、計劃管理、流程管理等模塊，管理層、工藝部、計劃部、生產(chǎn)部可以開始在系統(tǒng)中錄入項目數(shù)據(jù)信息，協(xié)同工作。實施的第3階段，上線表面處理、成本、工時、質(zhì)量管理等輔助功能模塊，使得更多的部門可以參與到生產(chǎn)管控系統(tǒng)中，做到同一份數(shù)據(jù)多人同時查看、編輯等。

4 總 結(jié)

該系統(tǒng)提供詳細(xì)的電子看板，各類生產(chǎn)進(jìn)度一目了然；批量更新系列船數(shù)據(jù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性；內(nèi)置企業(yè)流程，提高生產(chǎn)效率；同時處理常規(guī)計劃和改單計劃；原材料自動配發(fā)，方便快捷；建立完善的報工體系，管理要求內(nèi)置于系統(tǒng)；提供豐富的統(tǒng)計報表，徹底解決業(yè)務(wù)部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計和格式統(tǒng)一的難題；建立企業(yè)物料庫，規(guī)范管件數(shù)據(jù)。

該系統(tǒng)研發(fā)過程中，攻克了船舶管系大數(shù)據(jù)處理、多船舶管件數(shù)據(jù)同庫管理、原料自動配發(fā)等技術(shù)難題，加深了對智能制造的理解，從實現(xiàn)路徑來說，為未來研究智能制造有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。