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船体分段车间制造过程数据分类

2018-05-08李杨梅陈从周甄希金

造船技术 2018年2期
关键词:船体分段车间

李杨梅, 陈从周, 甄希金, 王 浩, 周 清

(1.上海船舶工艺研究所, 上海 200032; 2.上海外高桥造船有限公司, 上海 200137;3.上海申博信息系统工程有限公司, 上海 200032)

0 引 言

近年来,我国船舶工业取得迅猛发展,行业面貌发生根本性的变化,我国已经能够建造质量优良的各种满足船级规范的船只,年造船总量居世界前茅。尽管我国船舶产品的技术水平和质量有了显著提高,与其他先进造船国家的造船水平相比仍有差距,其中表现之一是船舶生产建造信息化水平的差距。国内缺乏符合生产实际的信息规范标准,而车间建造过程数据的规范化、结构化是相关车间信息管理系统实现信息共享、系统集成的必要保证,是所有与过程数据相关的信息管理系统能够正常运行的前提[1]。因此,构建船体分段车间制造过程数据模型,建立船体车间相关信息数据库,是进行船体分段车间智能管控决策的重要基础。

1 船体分段车间过程数据规范化现状

在船体分段的设计和建造过程中,车间管理者及作业者须面对大量多源异构、分布独立存储、纷繁复杂的资源、工艺、人员等数据信息,这些信息之间存在着内在的、天生的联系,若仅通过简单的数据共享和透明化,所表达出来的管理信息非常有限,不能充分发挥数据的潜在价值。目前存在的主要问题如下。

(1) 数据冗余、杂乱,存在很多无用数据。无论是在单数据源中还是在多数据源中,都存在着不完整、不一致的脏数据,须对搜集的原始数据进行数据规范化处理,生成精确、稳定、高质量的可用数据。

(2) 数据太多而表达的信息太少,规范化程度不够。分段制造过程中各部门、各阶段、各工位产生的表格中堆砌了大量数据,各级管理者无法仔细看过每1个数据,难以直观地判断数据所表达的内容和趋势。

(3) 数据之间难以自由交叉组合分析数据,以获得不同维度的信息。目前,船体分段车间使用的管理系统只能提供常规使用的报表,若要根据数据获取问题产生的缘由,还须对数据进行组合分析,或者寻找新的改善方向。现有的船体分段车间管理系统中提供的报表难以对各种对象数据进行交叉组合分析,难以从现有的海量数据中挖掘潜在规律。

对于决策者来说,挖掘出数据越深层的规律,对于决策支持的价值越大,挖掘难度也越大,因此,须建立船体分段车间制造过程数据模型,从不同的角度和维度出发,对各种对象数据进行梳理、整合、规范,为后续数据的转换、融合、分析奠定基础,有助于进一步发挥数据的深层次价值。

2 船体分段车间制造数据范围

实行船体分段车间的自动化、智能化生产和管控,必须实现车间实物流和信息流的统一。本文以船体分段制造企业的实物流为主线,通过多家大型船舶制造企业调研,确定船体分段车间的实物流为从原材料(含外购成品)到中间产品(小组立、零部件等)再到车间的最终产品,各产品加工过程中的工装、环境、人员、设备、工艺类型和工艺设计信息组成了船体分段制造过程数据,如图1所示。

图1 船体分段制造过程数据范围

3 船体分段车间数据类型分析

从数据来源类型分析,船体分段车间制造过程数据可进一步分为人员信息、设备信息(包含工装)、场地信息、外部资源信息等内容。具体如下。

人员信息包含人员基本属性信息、管理属性信息、技能属性信息和状态属性信息。每一个人员在企业中有不同的分工,从生产角度讲,可以分为生产人员、工程技术人员、管理人员、服务人员、学徒及其他人员等6大类。对于生产人员讲,又可以按工作性质分成各种操作工,如装配工、焊接工、机械操作工、技术工人、普通工人等(按各企业的情况而定)。在生产操作人员组合上可以是单独工作的(如焊接工),可以是某几个人组合工作的(如装配工),也可以是生产班组的人员集合(如对分段的装配)。在组织上可按部门、班组划分,便于统一管理及统计。因此在人员信息模型中,应按不同管理部门的信息需求,给予统筹考虑,人员信息模型应该建立在人事管理的基础上,实现部分资源共享,为业务管理提供实时的正确信息,如图2所示。

图2 人员信息框架

设备信息包含设备基本属性信息、管理属性信息、技术属性信息、使用属性信息、维护属性信息和状态属性信息。设备从用途上可分为生产用与非生产用等2种。从生产使用上可分为主要设备、次要设备及辅助设备;从设备分类上分,不仅包含具体的生产装备(大型的吊机、压力机、弯板机、焊机、切割机、机床等生产工具),还应包含房屋(车间、场地)、检测装备、转运(运输)设备、工装设备等;在企业资产方面,大部分的设备属于企业的固定资产,与企业的成本核算有关。企业的设备在使用上从属于各部门,在管理维修上(生产设备与检测装备)又从属于另外的不同部门。因此,在设备信息模型中,也应按不同部门的信息需求给予统筹考虑,设备信息模型必须建立在设备管理的基础上,实现资源共享,为业务管理提供实时的正确信息,如图3所示。

图3 设备信息框架

场地信息包含场地基本属性信息、管理属性信息、技术属性信息、使用属性信息和维护属性信息。分段的制造仅仅是船舶制造企业中的一个部门(或中心)。在场地内又可分割成若干大的场地(如流水线、辅助堆场等),而流水线可以按工艺要求再分割成若干工作区域,每个区域又按工艺或工作要求布置必备的若干台设备(人员)等,这样每个区域形成基本的生产能力,是中小日程安排的依据。同样,制造场地在下属区域的能力基础上形成分段制造的能力是大日程安排的依据,船体分段制造的场地布置所形成的制造能力是影响生产周期的因素之一。因此,场地也是资源的一部分,而且类同设备的信息,与一般设备一样,它必须有唯一的标识号,这一标识号必须能反映其功能及类型,从大到小逐级分类,也可按树型结构方法划分,如图4所示。

图4 场地信息框架

外部资源信息包含资源基本属性信息、管理属性信息和财务结算属性信息等内容。凡是能为本企业提供物料、生产设备(检测装备)、人员的一切外单位的供应商及外协加工提供商等,统称为外部资源。外部资源包含几种类型:能为企业提供原材料、标准件、零部件、产品的供应商或供应厂家;能接受企业委托加工的外协单位;提供设备/人员的租赁公司等。外部资源类型是多样性的,它可以是单位,也可以是供应商、经纪人;它可以是本地的,也可以是外地的或国外的。不同外部资源对于其属性的描述方式可以有所不同,但是以上属性能反映出外部资源的基本信息、管理信息等,并在供应商提供资源的过程中反映出供应能力等。在此信息模型中,反映了外部资源的分类属性,还反映了供货商的供应能力。由于企业的物料需求是根据生产计划内的要求而提出的,当有了物料需求后,形成采购、外协加工、人员或生产设备等要求,通过外部资源得到物料、设备及人员,对于物料的采购、零部件的外协加工等都是有数量、时间等要求的,所以,每一个外部资源对应有提供资源的供应能力及结算方式等属性,如图5所示。

图5 外部资源信息框架

4 船体分段关键生产线的信息流向

根据各作业工序加工的逻辑顺序和加工对象的相似性,船体分段车间生产流程可划分为材料预处理、下料加工、集中装配(配盘)、组立生产几大部分,考虑加工设备的相似性和工序的复杂性,本文提取钢材切割、型材加工、小组立加工等3条具有代表性的加工生产线,分析加工过程中相关人员和设备的状态信息、工艺信息以及信息流向[2~3],如图6~图8所示。

本文将车间管控系统分为4层结构:业务层、执行层、控制层和数据层。业务层指车间管理系统的主要功能业务;执行层指为实现上层业务所做的数据计算、统计、对比等具体操作;控制层指包括对车间设备、人员状态、属性数据进行采集并发送控制指令;数据层包含存储各种数据的数据库。将船体分段车间生产线采集的过程数据信息输送至车间管理系统,分类后存储进入车间管理数据库中,然后进行分析、统计,在系统应用终端实现用户交互,为车间的实时进度、质量、精度等管控提供必要的数据支持。

图6 钢材切割生产线信息流

图7 型材加工生产线信息流

图8 小组立生产线信息流

5 结 论

本文以船体分段车间为研究对象,基于船体分段建造过程中的实物流,确定建造过程数据信息的范围。在此基础上将过程数据信息分为人员信息、设备信息、场地信息和外部资源信息几大类,进行详细分解,建立过程数据信息结构模型,为船舶企业实施信息化管理、建立船体分段车间管理数据库奠定基础。同时,本文选取船体分段建造过程中钢材切割、型材加工、小组立加工的3条关键生产线,梳理生产加工过程中的数据流向,明确过程数据信息传输的关键节点和车间管控中的主要信息处理内容,有助于企业车间信息管控系统的开发和实施。

[1] 王伟,吴超,刘俊.航空制造企业基础数据规范化研究[J].航空标准化与质量,2013(3):39-42.

[2] 李奇楠.船舶智能制造标准体系构建[J].造船技术,2017(3):8-14.

[3] 张玉奎,张宜群.船舶智能制造技术顶层研究[J].应用科技,2017,44(1):5-8.

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