基于PCMS 系統的海洋工程浮體專業半成品管理功能的研究與應用

吳濤，曹紀慧

（海洋石油工程（青島）有限公司，青島 266000）

0 引言

眾所周知，浮體建造過程中結構專業的原材料主要為板材或者型材，當原材料下料后到模塊或者船體總裝搭載前，每個建造階段所產生的結構體統稱為半成品。本文概述了浮體建造過程中對半成品的管理方案，此方案主要用于浮體制造的下料、預制和裝配三個階段。下料工單完成工作量反饋后，通過半成品管理功能可篩選出具備下一階段建造條件的桿件，并根據工作階段和類型將數據進行合并或拆分，自動導出半成品材料清單，并能為下一階段的工單中進行材料預測預留，最終實現半成品管理。

1 PCMS系統

1.1 系統簡介

PCMS（Project Construction Management System）即工程項目建造管理系統，是基于鷹圖公司SmartYard 軟件系列產品，在數據標準化和規范的基礎上，結合海洋石油工程股份有限公司建造事業部個性化的工程項目管理需求，定制開發的一套用于海洋工程類項目建造全生命周期管理的信息集成系統。系統以三個軟件SPF（基礎數據平臺）、SPC（施工管理模塊）、SPM（材料管理模塊）為基礎，以工單為載體，打通設計、計劃、物資和生產的信息瓶頸，以符合行業內AWP（Advanced Work Package）管理體系標準，提高建造施工組織效率。

1.2 工單和工單類型

根據AWP 管理體系標準，PCMS 系統的工單是一個IWP（Installation Work Packages）級別施工范圍，可動態展現該IWP 計劃、材料、設計、進度等信息。工單最重要的功能之一是實現材料預測預留，系統根據加工設計的材料需求和現場材料入庫情況進行精確匹配。在項目建造階段，每個專業的工單分為多種類型。以企鵝項目浮體專業為例，工單類型分別為下料、一級預制、二級預制、裝配、總裝。工單類型對應著不同的施工階段。

2 半成品管理

從下料階段開始到總裝階段結束，每一個建造階段都會產生半成品。半成品建造完成后會存放在預制場地，不會進行入庫，因此下一建造階段的工單包含該半成品材料時，需要明確該半成品是否已經完成建造并且檢驗釋放。通過PCMS 系統工單執行情況，從而判別出半成品材料的建造狀態，實現半成品管理，使各個建造階段都可以進行材料預測預留是本文研究的重點。

3 半成品完成狀態跟蹤報表的定制

半成品完成狀態跟蹤報表是通過用戶定義含有Schema 數據結構的XML 文件在SmartPlant Foundation軟件中進行定制，此報表可導出當前生產項目工單執行的完成量、完成時間等基本信息，并以xls 格式存儲。報表每行以該項目所有工單的工藝步驟為單位，表結構如表1 所示。

表1 半成品完成狀態跟蹤報表的表結構

Schema 數據結構的核心定義如下所示：

由于報表作用域為整個Site，所有專業和工作階段的工單基本信息都會導出，為了過濾出浮體專業信息，在SmartPlant Foundation 中查找到半成品完成狀態跟蹤報表，編輯其定義，通過篩選條件過濾不必要的數據。例如篩選浮體專業的下料類型的工單，在Criteria一列增加篩選條件 Discipline=“Structural”，Purpose=“ST_Plate_Cut”or“ST_Shape_Cut”。

4 半成品管理

4.1 半成品管理原理

半成品管理的原理是在不同建造階段，建立原材料和半成品或者半成品和半成品之間的關聯關系。例如，下料工單中名稱為3SD-CR-DWG-S10-ST-0201-VL-A36-10-0003.TXT-01 某鋼板，其 NestingList 的屬性值為一個列表，包含本張鋼板下料后的所有桿件及數量信息，我們稱之為Nesting，每個Nesting 以“，”作為分隔。Nesting 的結構為“桿件名稱”+“：”+“桿件數量”，即某下料方案下唯一的桿件名稱（TAG_ID）和該桿件數量（QTY）。某下料方案下的所有工藝步驟完成意味著此鋼板即具備下一階段建造即一級預制的條件。程序將以下料方案號（DWG_ID）作為篩選條件，補充其他信息，導出下料后半成品。此鋼板下料后會產生余料，即屬性ExcessMaterialList 的值，與NestingList處理方式一樣，補充其他信息，作為下料半成品導出。除下料階段外，其他建造階段半成品管理是通過TagID實現的。例如一級預制工單，TagID 同為101_CS01_T1的桿件完成比全部達到100%，則將101_CS01_T1 作為下一階段建造的半成品導出。

4.2 半成品管理功能實現

根據半成品管理需求，功能實現通過開發插件讀取半成品狀態跟蹤報表，分析報表處理數據后，導出SmartPlant Material 軟件能夠識別的半成品入庫清單。插件引入pandas 庫進行xlsx 文件的讀寫操作，使用dataframe 數據結構按工單類型篩選半成品狀態跟蹤報表進行數據分組。浮體專業半成品管理分為下料、預制、裝配和總裝四個階段，某些階段會根據工作小類型進一步細分。 例如下料階段分為板材下料（ST_Plate_Cut）和型材下料（ST_Shape_Cut），預制階段分為針對于T 型梁、組合梁、立柱、拉筋、舾裝預制件和其他結構附件的一級預制（ST_1st_Fabr）和針對于船體板片和組塊甲板片的二級預制（ST_2ed_Fabr）。裝配階段分為船體分段裝配（ST_Block_Asse）和上部模塊裝配（ST

_Module_Asse）。在插件程序中數據分組代碼如下：

df=pd.read_excel（excel_path,sheetname=0）

# 按照不同的建造階段篩選數據，使用dataframe 進行存儲

df_1st_Fabr=df[df["Purpose"]=="ST_1st_Fabr"]

df_2ed_Fabr=df[df["Purpose"]=="ST_2ed_Fabr"]

df_Block_Asse=df[df["Purpose"]=="ST_Block_Asse"]

df_Module_Asse=df[df["Purpose"]=="ST_Module_Asse"]

df_Erection=df[df["Purpose"]=="ST_Erection"]

df_Plate_Cut=df[df["Purpose"]=="ST_Plate_Cut"]

df_Shape_Cut=df[df["Purpose"]=="ST_Shape_Cut"]

#獲取關鍵字集合，預制和裝配工單關鍵字為ParentID，下料工單關鍵字為DrawingID

s_1st_Fabr_pid=set（df_1st_Fabr["ParentID"]）

s_2ed_Fabr_pid=set（df_2ed_Fabr["ParentID"]）

s_Block_Asse_pid=set（df_Block_Asse["ParentID"]）

s_Module_Asse_pid=set（df_Module_Asse["ParentID"]）

s_Erection_pid=set（df_Erection["ParentID"]）

s_Plate_Cut_dwg=set（df_Plate_Cut["DrawingID"]）

s_Shape_Cut_dwg=set（df_Shape_Cut["DrawingID"]）

#結果數據存儲在list 中

l_result=[]

針對于不同數據分組，其數據處理方式也會有區別，本文以一級預制和板材下料為例，將其核心代碼進行演示。

一級預制類型工單數據處理核心代碼如下：

for pid in s_1st_Fabr_pid:

df_ass_pid=df_1st_Fabr[df_1st_Fabr["ParentID"]==pid]

df_ass_pid.loc[:,（"Units"）] = df_ass_pid.loc[:,（"Units"）].map（lambda x:round（float（x.split（""）[0]）,1））

df_ass_pid.loc[:,（"QuantityComplete"）]=df_ass_pid.loc[:,（"QuantityComplete"）].map（lambda x:round（float（x）,1））

s_judge = df_ass_pid.apply（lambda x: judge（x.Units, x.QuantityComplete）,axis=1）

if 0 not in s_judge.values:

DISCIPLINE="STRUCTURE"

CONS_PHASE="FAB_TRACK"

SD_DOC=df_ass_pid.iloc[0]["DrawingID"]

DWG_ID="BCP-"+df_ass_pid.iloc[0]["DrawingID"]

ITR="TAG WO MS"

TAG_ID=df_ass_pid.iloc[0]["ParentID"]

QTY=1

UNIT="each"

COMP_TYPE="PART"

WAREHOUSE="ST-BCP-TAG"

LOCATION=df_ass_pid.iloc[0]["WorkPlace"].upper（）

s_result=[DISCIPLINE,CONS_PHASE,SD_DOC,DWG_ID,ITR,TAG_ID,QTY,UNIT,COMP_TYPE,WARE -HOUSE,LOCATION]

l_result.append（s_result）

下料類型工單數據處理核心代碼如下：

for dwg in s_Plate_Cut_dwg:

df_cut_dwg=df_Plate_Cut[df_Plate_Cut["DrawingID"] ==dwg]

df_cut_dwg.loc[:,（"Units"）] =df_cut_dwg["Units"].map（lambda x:round（float（x.split（""）[0]）,1））

df_cut_dwg.loc[:, （"QuantityComplete"）] =df_cut_dwg["QuantityComplete"].map（lambda x:round（float（x）,1））

s_judge=df_cut_dwg.apply（lambda x:judge（x.Units,x.QuantityComplete）,axis=1）

if 0 not in s_judge.values:

nestinglist=set（df_cut_dwg.iloc[0]["NestingList"].split（","））

for nesting in nestinglist:

DISCIPLINE="STRUCTURE"

CONS_PHASE="FAB_TRACK"

SD_DOC=df_cut_dwg.iloc[0]["DocumentID"]

DWG_ID="BCP-"+df_cut_dwg.iloc[0]["DrawingID"]

ITR="TAG WO MS"

TAG_ID=nesting.split（":"）[0]

QTY=int（nesting.split（":"）[1]）

UNIT="each"

COMP_TYPE="PART"

WAREHOUSE="ST-BCP-TAG"

LOCATION=df_cut_dwg.iloc[0]["WorkPlace"].upper（）

s_result = [DISCIPLINE, CONS_PHASE, SD_DOC,

DWG_ID, ITR, TAG_ID, QTY, UNIT,COMP_TYPE, WARE

HOUSE,LOCATION]

l_result.append（s_result）

if pd.isnull（df_cut_dwg.iloc[0]["ExcessMaterialList"]）==

False:

#if","in df_cut_dwg.iloc[0]["ExcessMaterialList"]:

ExcessMaterialList = set（df_cut_dwg.iloc[0]["Excess-

MaterialList"].split（","））

#else:ExcessMaterialList=set（{df_cut_dwg.iloc[0]["Ex

cessMaterialList"]}）

for excessmaterial in ExcessMaterialList:

DISCIPLINE="STRUCTURE"

CONS_PHASE="FAB_TRACK"

SD_DOC=df_cut_dwg.iloc[0]["DocumentID"]

DWG_ID="BCP-"+df_cut_dwg.iloc[0]["DrawingID"]

ITR="TAG WO MS"

TAG_ID=excessmaterial

QTY=1

UNIT="each"

COMP_TYPE="PART"

WAREHOUSE="ST-BCP-TAG"

LOCATION = df_cut_dwg.iloc[0]["WorkPlace"].upper（）

s_result = [DISCIPLINE, CONS_PHASE, SD_DOC,DWG_ID, ITR, TAG_ID, QTY,UNIT, COMP_TYPE, WAREHOUSE,LOCATION]

l_result.append（s_result）

插件集成在PCMS-PLUS 網站中，該功能用戶通過網站進行報表上傳和入庫清單下載。插件語言選型為Python，網站框架選型為Django+HTML5。

圖1 網站頁面截圖

5 結語

本文給出了基于PCMS 系統的海洋工程浮體專業半成品管理功能實現的原理和應用方法的演示，該功能可用于解決PCMS 系統推廣應用中的一些相關問題，具有一定的實際意義。用Python 語言實現的插件程序則有助于讀者更好地理解和把握該功能的實現過程。用網站界面實現的半成品材料數據管理流程有助于用戶操作易懂，簡化操作步驟，對管理員來說易于維護。