船舶管系生产管控系统开发

胡 敏

(中船第九设计研究院工程有限公司， 上海 200063)

0 引 言

随着我国船舶工业综合实力的稳步提升，行业存在的低水平重复投资、产能过剩、船用配套设备发展滞后、海洋工程装备开发进展缓慢等问题逐渐显现，已逐渐成为制约我国船舶工业发展的瓶颈。因此，转变增长方式，增强自主创新能力，研发具有自主知识产权的信息化系统显得尤为重要。应用新兴的科学技术，完成企业管理信息化、设计手段科技化、生产环节智能化三大变革，将有效促使我国船舶制造业健康快速发展，并具备硬实力进一步扩大国际市场。加快布局和应用诸如大数据、云计算、物联网等先进科技手段，改善与提升传统船舶制造的设计能力、工艺设备和工艺流程，完善信息化管理手段，创新商业合作模式，是我国船舶工业完成传统产业升级、根本性提高整体从业水平的重要途径。形成全新的行业设计、建造智慧化及远程数控化应用体系，在新的体系中创造新的生态环境，将加速实现我国船舶制造业真正向智能化制造方向的迈进。

船舶管系的加工制造过程会因管件的材质、口径、表面处理方式等不同而改变。与国际同行水平比较，我国管系制造在制造精度、材料利用、能源消耗等方面还存在差距。另一方面，我国正在助力精益制造，提升产品质量，从散货船、油船等常规船舶向液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)船、豪华邮船等高技术船舶转型升级。因此，迫切需要提升管系制造的自动化、数字化、智能化水平。

1 系统设计

船舶管系生产管控系统(简称系统)架构如图1所示，涉及企业的各个生产部门，主要业务包含项目管理、数据管理、计划管理、工时管理、流程管理、质量管理、看板管理、报表管理、用户管理等模块。该系统作为各业务部门工作平台，紧紧围绕工艺、计划、配套、派工、质检、表面处理、报工和配送等环节进行设计，全面梳理各业务流程。系统从设计部门导入管件数据和加工图纸；配套部根据生产计划和库存情况，采购原材料，并配发原材料和附件；工艺部负责工艺信息处理；计划部根据客户的需求和公司内部的工作负荷，安排生产计划，并根据管件类型，分配到相应的生产部门进行加工，如果是改单，则根据原管的加工状态确定改单计划安排；生产部根据生产计划，领取管件原材料，分班组安排生产任务，并定期上报加工情况；初步加工后，管件将按需送往质检部，分类进行质量检测。管件生产完成后，根据客户计划，组织成托盘，配送至客户生产现场[1]。

图1 船舶管系生产管控系统架构

2 系统功能

2.1 项目管理

管件加工以一艘船作为项目单元，工程号作为项目标识号，另外还有船名、船级社、创建时间、当前状态和系列船属性，用户登录后即可选择进入相关的项目空间，系统同时兼顾系列船的场景，对系列船进行批量处理，方便用户对系列船进行统一的管理。

2.2 数据管理

数据管理是系统的核心模块。船舶管系的行业特点就是数据量巨大。据统计，平均一条船就有超过3万根成品管，每根成品管有多个零件，除管理管件的基本信息和零件信息外，不仅需记录管件的各个生产环节的加工状态、生产人员和生产单位，而且涉及计划、工时、质检等一百多个属性信息，各部门以系统为工作平台，同时在线协同作业。

系统具备处理海量数据的能力，在数据存储和处理方面，需要针对业务场景进行精心设计和合理优化，提高系统处理和查询数据的效率。

系统内置业务规则，各类编码统一由系统生成，对业务数据进行标准化处理，从而规范企业数据，提高业务部门工作效率。

针对业务特点，系统提供大量的批量操作，提高操作效率。兼顾业务部门日常操作习惯，系统界面设计成类Excel风格，如图2所示，大幅降低系统使用难度，有利于系统实施推广。

图2 系统操作界面

2.3 计划管理

主要管理企业级计划，对于常规计划，将同一系列的管件归为一个批次，统一制订生产计划，批次作为后期计划跟踪和反馈的基本单元。除了常规计划，系统设计改单计划模块，改单计划需要针对原管件当前的加工生产状态，根据实际需要，有选择性地安排。系统根据业务场景，批量导入未安排计划的管件，从而大幅提高计划安排效率，从根本上避免计划漏排的情况[2]。

2.4 生产准备

弯管由弯管机对直管进行弯曲制作而成，钢管在弯制过程中存在延伸的特性，长度发生变化。系统内置一套经验公式，针对弯管下料长度进行计算，从而获得更精确的无裕量下料长度。为解决切割顺序直接影响余料的问题，系统编制管件套料算法，根据弯管长度计算无裕量下料长度后会提供最优的切割顺序。系统的数据处理可为切割、弯管设备准备生产数据，并通过网络直接传递至加工生产设备[3]。

2.5 派工及报工管理

将管件按照管线的不同分配至生产部，生产部根据企业级生产计划和车间人员负荷，将计划按生产工序组织成工作包分配给车间人员。每个工作包都用二维码标识，车间工作人员可以刷卡打印自身的工作包。加工完成后，扫描二维码进行报工，从而大幅简化报工流程，并将企业规章制度内置于系统，提高报工及时性，规范报工数据，有利于监控管件生产加工过程，强化计划管控。

2.6 物料管理

主要完成原料管和零件的采购配发和齐套检查等工作。按照生产计划，系统生成管件的物料清单，如图3所示，采购部门根据管件种类和规格对物资进行归类和采购，按照下料计划进行物料入库，系统自动将物料分配到管件，并进行相应的出库操作，对于零件配齐的管件，通知生产部领料加工。

图3 物料清单

2.7 流程管理

对整个生产环节进行管控，包括送处理、质检、集配等。在每个生产环节，用户将满足生产条件的管件编排成组，利用系统内置的编码生成器，根据生产环节的不同，统一生产各类编码，从而避免人为编码不一致的情况。管件自动编排后，用户可以随即打印相关单据，各业务部门根据单据进行生产制造，同时在单据上生成相应的二维码，方便后期数据反馈[4]。

2.8 质量管理

主要管理生产中的质量检测环节。质量检测由各部门提交检测申请，质检部门安排检测并反馈检测结果，其间存在多次反复检测的情况，过程中的所有单据由系统统一快速生成。

2.9 看板管理

主要统计各生产单元的各加工环节的报工情况，设计柱状图、饼状图等多种显示形式，用户可以快速了解项目的加工状态和计划进展情况。

2.10 成本管理

主要计算各生产部门每个月的产值。系统中配置各道工序的标准工时，根据报工信息自动计算每个结算周期各生产部门的产值汇总。系统内置企业规章制度，强化报工的准确性，从而保证产值计算的准确性和及时性。财务部和各生产部门都可以通过系统查询报账信息，使得报账信息透明准确。报账计算一键式出报表，大幅提高生产效率。

2.11 质检追溯

主要完成管件生产过程及质检过程的可追溯。针对生产过程中的纸质单据进行拍照留存，纸质单据上都打印有二维码，系统通过识别二维码，对电子单据进行归类管理，并与管件信息关联，方便调阅和日后审查，从而使得整个管件加工生产过程可追溯。

2.12 报表管理

在格式化数据及统一编码的基础上，按照管业的实际需求，编写用于包括送处理、集配、送货、质检、校验等不同环节的20多个不同报表。另外，由于使用报表控件进行报表设计，报表设计一部分脱离系统代码，用户中的管理员可自行调节一些报表的属性，例如列宽、字号等，提高后期维护的便利性和及时性。

3 系统实施

系统分为硬件准备、核心模块上线、辅助模块上线三阶段。生产管控系统是客户机-服务器(Client-Server, C/S)结构的应用系统，需要2台服务器，其中1台作为主服务器，另外1台作为备份服务器。实施的第1阶段进行硬件环境搭建。第2阶段首先进行数据标准化、编码标准化，然后上线项目管理、数据管理、计划管理、流程管理等模块，管理层、工艺部、计划部、生产部可以开始在系统中录入项目数据信息，协同工作。实施的第3阶段，上线表面处理、成本、工时、质量管理等辅助功能模块，使得更多的部门可以参与到生产管控系统中，做到同一份数据多人同时查看、编辑等。

4 总 结

该系统提供详细的电子看板，各类生产进度一目了然；批量更新系列船数据，保持数据的一致性；内置企业流程，提高生产效率；同时处理常规计划和改单计划；原材料自动配发，方便快捷；建立完善的报工体系，管理要求内置于系统；提供丰富的统计报表，彻底解决业务部门数据统计和格式统一的难题；建立企业物料库，规范管件数据。

该系统研发过程中，攻克了船舶管系大数据处理、多船舶管件数据同库管理、原料自动配发等技术难题，加深了对智能制造的理解，从实现路径来说，为未来研究智能制造有现实的指导意义。