船舶分段总组装配制造信息匹配关联技术研究

陈志超，包国治，陈 宁

(江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏镇江 212003)

船舶分段总组装配制造信息匹配关联技术研究

陈志超，包国治，陈 宁*

(江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏镇江 212003)

为实现船舶总装制造精细化管理，改变生产过程中工时定额传统的管理模式，提高分段总组装配定额管理的准确性，实现合理派工．利用TRIBON M3设计的船舶结构和舾装几何数据，对装配计划所定义零部件的装配信息与外部数据库定义的定额标准进行匹配性关联开发，形成以装配计划树为层级关系，匹配组立与零件属性的信息，关联外部相应工种定额信息的工时表、派工单，避免人工定额的粗放管理，提高船企管理效率与精度．

分段装配;生产管理;数据关联;TRIBON M3

数字化造船技术近年来已经逐渐融入到国内造船企业的生产过程中，企业通过自主研发或引进一系列系统(如TRIBON、FORAN、NAPA、SPD等)改变了粗犷的生产设计模式，但在船舶生产信息化、集成化等方面竞争力还是显得明显不足［1］．随着CIMS概念不断深入，船舶制造信息的采集、传递和加工处理正逐步成为企业生产制造管理过程的实质，各系统之间数据良好的沟通及再利用是提升管理水平的关键．目前，我国船企主要以TRIBON M3生产设计应用为主，在生产管理过程中，其装配计划模块(Assembly Planning)能很好地模拟船体分段的装配序列，同时可以分析分段装配的操作过程［2］．但由于国内外生产管理模式的理念不同，软件内置ERP系统并没有在国内得到发挥．例如在工时的定额测算与派工的设计方面，很少有船厂或设计公司能够通过系统数据库直接提取模型数据并整合托盘表进行统计计算，大多数只能依靠手工统计，这种方法存在效率低下、制定速度慢、误差大、多次估算结果不一致等诸多弊端，虽然很多船企通过开发或引进的方式在生产中应用管理软件，但依旧没有解决这个问题［3－4］．文中从统计船舶分段总组装配制造过程中所产生的工时物量定额角度出发，通过对装配计划所定义的零部件装配信息与外部数据库所定义的工时、定额数据进行匹配性关联开发，形成以装配计划树为层级关系，匹配组立与零件属性信息，进行信息处理以生成定额信息的工时及派工单，从而提高船企管理效率与精度，满足计划、生产准备、成本预算等需求，达到高效建造船舶，缩短建造周期的目的，技术路线如图1．

图1 技术路线Fig．1 Technology roadmap

1 装配计划的内容及属性信息

1.1 装配计划(Assembly Planning)的内容

利用TRIBON M3的Assembly Planning，可以完成分段结构模型的模拟装配，确定合理的零件流向，在满足设计要求的同时，能更好地考虑到加工过程中的优先级．在装配模块设计的过程中，应认真研究其中的分段建造方案，完成分段零件拼板、流水线、小组立、中组立、大组立、总段组以及船台的装配，并对结构树中的各组立定义［5］．如图2小组立BX2A中由7个零件组成，BX2A与其他小组立、中组立、大组立一起组成了总组立DK1A(即装配区)，最后装配成整个分段ED21P．

1.2 属性信息

在Assembly Planning中可以看到组立以及零件的属性信息，这些信息在具体生产过程中有重要指导意义，尤其是在装配及总组定额过程中，根据船企的定额手册标准，通过零部件属性信息来确定每个组立、分段、单元相应的定额，集成产品信息模型，形成良好的PDM．人工录入方式实际上是信息流的阻断，造成信息孤岛，而且整船分段及组立数量繁杂，出错率高．因此，需要对其二次开发，达到零件信息的匹配输出，才能准确、系统地完成定额的测算［6］．如图3，4所示，图3列出了组立下某一个零件的属性信息，图4为分段下某组立的属性信息．由图3，4可以看出，通过软件界面可查看和录入的信息是少量的，也是不够全面的．

图2 装配计划树Fig．2 Diagram of assembly plan tree

图3 零件的属性信息Fig．3 Attribute information of the parts

图4 组立的属性信息Fig．4 Attribute information of the assembly

2 零件属性信息快速匹配

2.1 组立匹配

利用PYTHON语言通过TRIBON的VITESSE平台对其进行二次开发．系统提供了很多可供调用的内置模块，如kcs_assembly是Assembly Planning中最主要的模块，其中内置了很多函数．由于装配的名称可以更改，所以Assembly通过一种内部名的形式储存，并且内部名具有唯一性．因此，通过内部名进行区分，既准确又能避免命名过程中出现的重复性错误;如通过调用 kcs_assembly中assembly_sub_get()函数来获取某分段下所有装配，其返回值有两种类型:内部名和按照企业规则制定的外部名称［7－8］．所以，为了信息提取的准确性，就需要通过Assembly的内部名进行判断，通过函数assembly_model_ref_get()读取内部名匹配到装配的零件名称，部分代码如下:

通过如上代码可以将一个装配下所有零件的名称和Part_Id，利用TRIBON中API得到属性信息．

2.2 零件属性信息关联

在TRIBON中零件名和编号是分开储存的，为使TRIBON中的API可以识别，需利用PYTHON对名称进行处理．通过kcs_dex及名称编号进行相关属性的提取，要注意的是，使用kcs_dex必须先导入aadAssDataExtraction模块才能进行，在属性提取过程中，应结合定额与派工标准中所需的必要信息设置，如某厂定额与派工标准中支柱安装工时计算公式(图5)．

工时定额要用到支柱的长度L与直径D，因此，在编写时要把立柱L与D的信息抽取出来，其部分代码如下:

图5 工时定额测算标准Fig．5 Standard of calculated time quota

2.3 匹配信息统计

匹配信息统计是ERP的基础，主要以三维几何模型及组立树为背景，通过解析零件表、材料数据库等信息，分层提取总组装配制造管理中的信息;例如，提取零件信息时，根据其几何尺寸，可将匹配的焊缝长度、加工与安装等信息一起抽取并进行统计．将提取的各类型数据分层存入数据库中，同时在管理软件中编入定额与派工标准计算公式，使用户在软件操作中可清晰地了解统计信息以及结果，实现数据规划管理，保证全局数据的一致性［9－11］．

2.3.1 组立与零件属性信息

对于组立信息，以分段导向进行统计，根据不同分段的内部名以及分布标识，可匹配分段总组与搭载等相关信息，针对总组装配制作阶段相对应的各种组立形式、包络范围以及属性信息等进行汇总．

零件属性信息是定额和派工单生产信息处理的基础，以组立为单元，按结构装配阶段进行物量统计;同时也可按任意选择对象，如部件、组件、分段、总段、整船结构等物量的统计．零件属性信息统计表通过WXPYTHON编译关联VITESSE平台生成EXCEL格式，如图6所示的信息交流，实现系统零件属性信息数据向外部ERP系统的转移．

图6 生成零件属性统计表Fig．6 Table of parts attribute

2.3.2 生成定额工时与派工单

船舶定额与派工单是ERP的重要部分，也是全数字化定义的计算机辅助设计(CAX)的重要部分，根据数据库中已抽取的数据进行统计计算后，与生产计划任务包紧密结合，生成派工单［12］;图7为根据某厂数据生成的详细派工单，其对应组立图，在现场管理方面具有重要意义．

图7 派工单Fig．7 Work card

3 结语

通过研究总组装配制造信息的匹配与关联，以分段、组立、零件为研究对象，分析在TRIBON中进行船体装配操作过程，对产品结构树信息和工艺信息进行提取与重构，形成统一的中间文件格式，为开发符合现代造船模式的总组装配信息管理系统，提供了准确的数据基础，从而避免定额的粗放管理，实现数据规划管理，保证全局数据的一致性，同时提高船企管理效率与精度．

References)

［1］ 郭晓峰．基于TRIBON系统下船舶舾装设计软件的设计与实现［D］．四川成都:电子科技大学，2013．

［2］ 王超．基于SPAR系统的现代船舶生产管理应用研究［D］．黑龙江哈尔滨:哈尔滨工程大学，2010．

［3］ 瞿世鹏，蒋祖华．船舶分段装配工时定额计算方法［J］．哈尔滨工程大学学报，2012，33(5):550－555．

Qu Shipeng，Jiang Zuhua．Man-hour calculation methods of the block assembly for shipbuilding［J］．Journal of Harbin Engineering University，2012，33(5): 550－555．(in Chinese)

［4］ 薛新峰，张祥．TRIBON系统内部自动生成硒装托盘表技术研究［J］．造船技术，2013(1):48－51．

Xue Xinfeng，Zhang Xiang．The research on the technology of outfitting BOM was automatically generated based on TRIBON system［J］．Marine Technology，2013(1):48－51．(in Chinese)

［5］ 张星君，夏利娟，赵党．TRIBON船体模型的数据信息文件快速生成的开发［J］．船舶工程，2010，32 (1):56－59．

Zhang Xingjun，Xia Lijuan，Zhao Dang．Development of fast generation of data information documents for TRIBON hull model［J］．Ship Engineering，2010，32 (1):56－59．(in Chinese)

［6］ 苗赟．船舶主流CAD软件特性分析与数据交换研究［D］．上海:上海交通大学，2011．

［7］ 韩韡．TRIBON与CATIA间船体模型数据交换技术研究［D］．上海:上海交通大学，2013．

［8］ 杨双荣，胡沙，李建军．CAD数据交换与互操作性的研究［J］．计算机工程与设计，2010，31(7):1581－1582．

Yang Shuangrong，Hu Sha，Li Jianjun．CAD data exchange and interoperability［J］．Computer Engineering and Design，2010，31(7):1581－1582．(in Chinese)

［9］ 贾琪琳．TRIBON的船体分段数据分析［J］．船舶工程，2010，32(51):67－69．(in Chinese)

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

［10］ 李岩，钱佳宜，曹琪竑．船厂PDM系统数据接口的开发与应用［C］∥2012MIS/S＆A学术交流会．北京:中国造船工程学会，2012:158－164．

［11］ 杨安海，韦乃琨，徐东，等．基于SPD的船舶三维设计与虚拟仿真数据重用技术［C］∥2012年MIS/ S＆A学术交流会论文集，北京:中国造船工程学会，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．

(责任编辑:贡洪殿)

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

江苏省产业化基金资助项目(BA2013065)

陈志超(1990—)，男，硕士研究生．*通信作者:陈宁(1963—)，男，教授，研究方向为船舶动力系统设计、船舶先进制造技术、企业信息集成等．E-mail:esci_chen@126．com

陈志超，包国治，陈宁．船舶分段总组装配制造信息匹配关联技术研究［J］．江苏科技大学学报:自然科学版，2015，29(5):421－425．