基于動態(tài)庫存鋼板的設計變更技術及應用1

王炬成，李續(xù)鵬，周 紅

0 引言

鋼板是船舶建造的重要物資，考慮到其占用資金量巨大，鋼板的采購往往是根據(jù)設計、生產(chǎn)需求分批次采購[1-3]。但是船舶設計期間通常會遇到船東需求變更、船級社圖紙圖審、技術部門設計出錯等不可控狀況，而此時待采購的鋼板已然處于采購中或已完成采購的狀態(tài)，若不能及時止損，此類鋼板可能會就此長久堆積，造成不必要的浪費。本文通過鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)的構(gòu)建，針對鋼板的出入庫進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)鋼板堆場的動態(tài)管控，當突發(fā)設計變更時，系統(tǒng)將根據(jù)堆場庫存數(shù)據(jù)分析給予使用者一定的決策支持，無論是面對采購前或是采購后的計劃變更都能給予最合時宜的方案，提高在庫鋼板的利用率，減少惡性占庫或因緊急采購鋼板消耗的時間成本等造成的不必要的經(jīng)濟損失。

1 鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)

通過對鋼板堆場管理系統(tǒng)的需求和業(yè)務分析，進行該系統(tǒng)的模塊設計。如圖1 所示，鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)主要包含5 個模塊：鋼板信息管理模塊、鋼板堆場規(guī)劃模塊、鋼板入庫模塊、鋼板出庫模塊、庫存動態(tài)管控模塊。

圖1 鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)模塊

鋼板信息管理模塊主要負責采集并保存鋼板的信息，建立規(guī)范的鋼板信息體系，保證船廠與鋼板供應商之間在信息傳輸時不出現(xiàn)信息偏差。鋼板堆場規(guī)劃模塊主要是制定鋼板的使用計劃、追蹤鋼板的使用、在庫情況等。鋼板的入庫模塊主要負責管理從鋼板卸貨、鋼板預入庫到鋼板入庫的全過程[4-5]。鋼板出庫模塊則是包含了鋼板的移動、出庫規(guī)劃等，可以實現(xiàn)鋼板的計劃出庫。庫存動態(tài)管控模塊目的是盡可能消耗大量在庫鋼板以降低庫存并減少惡性占庫，能夠?qū)崟r采集并存儲鋼板出入庫時的信息，包括鋼板型號、尺寸、出入庫時間、出入庫位置、數(shù)量等，以實時庫存信息為基準，對在庫鋼板進行實時動態(tài)管理。

2 鋼板出入庫信息管理應用

鋼板的庫存動態(tài)管理的基礎是建立鋼板出入庫管理信息庫，通過鋼板到貨清點、鋼板實時掌握鋼板的出入庫信息。在必要情況下可追溯每一塊鋼板的所屬船級、規(guī)格、批次等基礎信息。

2.1 鋼板到貨

船廠采購部根據(jù)技術部制定的鋼板材料清單來制定相應的采購計劃，并制定好鋼板采購清單。之后采購部會根據(jù)采購清單與鋼材供應商簽訂鋼板訂單，且船廠采購部與鋼材供應商會提前進行協(xié)商，采購部會在鋼板采購清單中將船廠生產(chǎn)計劃的多批量鋼板匯總在一個合同中交由鋼材供應商來進行鋼材的生產(chǎn)。生產(chǎn)完畢后鋼材供應商會按照采購合同將鋼板送到造船廠的鋼板卸貨區(qū)。某船廠的鋼板堆場示意圖見圖2。

圖2 某船廠鋼板堆場示意圖

鋼板訂貨后采購員將把鋼板的采購清單上傳至鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)，所采購的鋼板將會被錄入成為在途鋼板信息，被系統(tǒng)所記錄，采購員錄入相關信息時會包含大約的到貨日期，系統(tǒng)將會在到貨日期前及時提醒采購員進行跟蹤，確保鋼板的及時到貨。

2.2 鋼板入庫

1）鋼板預入庫

鋼板即將到達船廠前，庫管員將會進行鋼板到貨信息的核對情況，同時根據(jù)到貨單完成鋼板的預入庫工作，將即將到貨鋼板錄入鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)之中，同時開始打印鋼板信息條形碼，在一批次鋼板到貨前將條形碼打印完成，條形碼通常包含鋼板規(guī)格、船級、鋼印號、材料編碼等信息，見圖3。

圖3 鋼板條形碼

上述信息確認完成后，庫管員開始進行到貨鋼板的信息采集，采集鋼板的包括裝船編號、到貨清單編號、物資編碼、規(guī)格尺寸、船級、材質(zhì)、車船號、材料編號、船號、分段號、源船號、源分段號、財務組織、重量、到貨廠區(qū)、供應商、合同編號、訂單號、爐批號、鋼印號等信息。

庫管員將提前打印好的條形碼貼在鋼板之上，通過掌上電腦（Personal Digital Assistant，PDA）等手持設備掃描條形碼即可將數(shù)據(jù)錄入鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)，鋼板預入庫完成。

2）鋼板入庫

鋼板完成預入庫后即等待入庫。根據(jù)鋼板入庫計劃，將鋼板吊入堆場的堆位需要進行合理的安排，以往都是憑借庫管員的經(jīng)驗，很難考慮到生產(chǎn)計劃的影響，隨意性大，因此導致翻板次數(shù)增加，降低了鋼板堆場的作業(yè)效率，帶來了額外成本的增加。鋼板入庫計劃交由鋼板堆場數(shù)字化管理板的入庫進行分類規(guī)劃，使得不同規(guī)格的鋼板能夠合理入庫，堆放在合適的鋼板堆場堆位之上，降低翻板次數(shù)，提高效率。

完成了預入庫的鋼板按照入庫規(guī)劃即可被吊運至相應的鋼板堆位，在系統(tǒng)中選擇相應的鋼板，在選擇好相應的庫存位置后即可完成鋼板的入庫操作。

3）鋼板余料入庫

加工部在鋼板完成套料工作之后，由下料工按照技術部設計的圖紙在鋼板上進行切割套料工作。下料工作完成之后會產(chǎn)生余料，余料也需要完成入庫操作。庫管員填寫余料回收的入庫單，余料入庫操作完成。

4）鋼板出庫

鋼板完成預處理之后出庫，將會交給船廠的加工部來進行切割、備料工作，在之后會交給組立部門進行分段制作，成為分段的一部分。在系統(tǒng)中選擇需要進行出庫的鋼板，出庫后鋼板信息將不會存儲在該庫存中，后續(xù)可以在鋼板的出庫歷史查詢中查詢到相關出庫信息，該系統(tǒng)的鋼板出庫界面包含鋼板的唯一編號、物資編碼、尺寸規(guī)格、材質(zhì)、重量、裝船編號、供應商、合同編號、到貨廠區(qū)、鋼印號、材料編號、船號、分段號等信息，對堆場中已經(jīng)完成預處理的鋼板選中并進行出庫操作。

3 鋼板庫存關聯(lián)鋼板套料過程

船舶在生產(chǎn)、設計的過程之中，技術部門在獲得生產(chǎn)計劃之后，就會開始進行相應的設計和設計取材工作。設計包括對船體各分段的建模、出圖以及制作鋼板材料的預估清單，該預估清單包括鋼板的船號、分段號、鋼板詳細規(guī)格、需求數(shù)量、到貨日期以及開工日期等信息，見表1。

表1 鋼板材料預估清單

鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)通過所設計的接口，與設計過程相關聯(lián)，實時關聯(lián)鋼板套料過程與鋼板庫存信息。

4 基于安全庫存的設計變更技術應用

4.1 鋼板安全庫存影響因素分析

為了實現(xiàn)在庫鋼板動態(tài)管控，鋼板的安全庫存量是一個重要參考對象[6-7]。安全庫存線的設定取決于該企業(yè)在面對臨時物資短缺的最大承受能力，在物資低于安全庫存線時，企業(yè)往往就會面對到設計取材時，物資匱乏不夠取材之用的窘境，非常影響企業(yè)的生產(chǎn)計劃；物資高于安全庫存線時，又往往會產(chǎn)生物資長久堆放，出現(xiàn)占用場地資源、物資質(zhì)量變差等不良影響，造成企業(yè)成本的浪費和提高[8]。因此需要把物資的庫存量控制在恰當合適的水平之上，并且在遇到物資缺乏時，要保證物資的供應能夠及時供應得上[9-10]。

在船廠的鋼板堆場管理之中，由設計變更導致的安全庫存影響會在多個環(huán)節(jié)出現(xiàn)。以下分析了鋼板管理的業(yè)務流程中會對鋼板的安全庫存量產(chǎn)生影響的原因。

1）生產(chǎn)設計計劃的變更導致生產(chǎn)計劃不得已提前制造完成了部分分段或者是推遲部分分段的建造。

2）技術部生產(chǎn)設計時出現(xiàn)失誤，造成了需求鋼板量的偏差，需要臨時采購所需鋼板。

3）基本設計/詳細設計在送審船級社或船東時被退審修改。

4）船東臨時棄船造成較大的設計計劃變更。

4.2 采購中發(fā)生設計變更時的應用

在采購階段中如若發(fā)生了設計變更的情況，系統(tǒng)的應對流程見圖4。

圖4 采購階段發(fā)生設計變更系統(tǒng)應對流程

采購階段發(fā)生了設計變更的情況時，鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)會首先對鋼板庫存進行匹配，如果能夠找出鋼板規(guī)格相似的鋼板，系統(tǒng)會結(jié)合鋼板入庫時間，優(yōu)先推選庫存周期較長的鋼板作為代用鋼板。如果在鋼板庫存中無法匹配代用鋼板，系統(tǒng)會及時更新鋼板的采購清單，并通知采購員進行相應的調(diào)整，及時完成采購工作。

4.3 采購后發(fā)生設計變更時的應用

當采購工作完成后，若發(fā)生了設計變更的情況，系統(tǒng)的應對流程見圖5。

圖5 采購后發(fā)生設計變更系統(tǒng)應對流程

采購后若設計工作發(fā)生了設計變更，鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)將會對新需求進行分析，結(jié)合套料結(jié)果，之后將會在庫存鋼板中進行相近規(guī)格鋼板的鎖定，如果能夠找到規(guī)格尺寸相近的鋼板，系統(tǒng)將會同時結(jié)合鋼板的入庫時間，綜合分析之后，優(yōu)先推選在庫中存放時間較長的預警鋼板作為替代鋼板。如若鋼板庫中無符合設計變更設計變更需求的鋼板規(guī)格，將會對已經(jīng)采購的在途鋼板進行匹配，如果匹配成功，將會鎖定在途鋼板，等待鋼板到貨后及時對鋼板進行處理以趕上生產(chǎn)進度；如若在在途鋼板中也無法匹配合適的鋼板規(guī)格，系統(tǒng)將會及時的生成鋼板采購清單，及時通知采購員進行鋼板的采購及跟蹤工作。

利用鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)的庫存鋼板替代決策模塊，當發(fā)生設計變更的情況時，在鋼板庫中進行檢索，找到并鎖定鋼板庫存中發(fā)生設計變更需求替換的鋼板規(guī)格相近的鋼板，同時對該鋼板的入庫時間進行分析，優(yōu)先選擇儲存于鋼板庫中存放周期較長的預警鋼板作為替代。若發(fā)生了設計變更，在分段中更新所需的鋼板基本信息內(nèi)容，選擇匹配在庫鋼板，即可對在庫的鋼板進行信息匹配。

通過這種方式能夠有效的避免因設計變更對整個生產(chǎn)計劃產(chǎn)生的影響，及時滿足設計變更以及船廠的生產(chǎn)需求，降低時間以及鋼板采購的成本。

5 結(jié)論

本文基于所設計的鋼板堆場數(shù)字化管理系統(tǒng)，借助數(shù)字化技術，以減少惡性庫存鋼板占用鋼板堆場為目標，研究了基于動態(tài)庫存鋼板的設計變更技術，通過這項技術的應用，幫助船廠更好的實現(xiàn)鋼板管理，及時應對設計變更來降低由設計變更所帶來的危害，增強鋼板管理在遇到設計變更情況時的健壯性，提高船廠的信息化技術水平。