船舶管系生產管控系統開發

胡 敏

(中船第九設計研究院工程有限公司， 上海 200063)

0 引 言

隨著我國船舶工業綜合實力的穩步提升，行業存在的低水平重復投資、產能過剩、船用配套設備發展滯后、海洋工程裝備開發進展緩慢等問題逐漸顯現，已逐漸成為制約我國船舶工業發展的瓶頸。因此，轉變增長方式，增強自主創新能力，研發具有自主知識產權的信息化系統顯得尤為重要。應用新興的科學技術，完成企業管理信息化、設計手段科技化、生產環節智能化三大變革，將有效促使我國船舶制造業健康快速發展，并具備硬實力進一步擴大國際市場。加快布局和應用諸如大數據、云計算、物聯網等先進科技手段，改善與提升傳統船舶制造的設計能力、工藝設備和工藝流程，完善信息化管理手段，創新商業合作模式，是我國船舶工業完成傳統產業升級、根本性提高整體從業水平的重要途徑。形成全新的行業設計、建造智慧化及遠程數控化應用體系，在新的體系中創造新的生態環境，將加速實現我國船舶制造業真正向智能化制造方向的邁進。

船舶管系的加工制造過程會因管件的材質、口徑、表面處理方式等不同而改變。與國際同行水平比較，我國管系制造在制造精度、材料利用、能源消耗等方面還存在差距。另一方面，我國正在助力精益制造，提升產品質量，從散貨船、油船等常規船舶向液化天然氣(Liquefied Natural Gas, LNG)船、豪華郵船等高技術船舶轉型升級。因此，迫切需要提升管系制造的自動化、數字化、智能化水平。

1 系統設計

船舶管系生產管控系統(簡稱系統)架構如圖1所示，涉及企業的各個生產部門，主要業務包含項目管理、數據管理、計劃管理、工時管理、流程管理、質量管理、看板管理、報表管理、用戶管理等模塊。該系統作為各業務部門工作平臺，緊緊圍繞工藝、計劃、配套、派工、質檢、表面處理、報工和配送等環節進行設計，全面梳理各業務流程。系統從設計部門導入管件數據和加工圖紙；配套部根據生產計劃和庫存情況，采購原材料，并配發原材料和附件；工藝部負責工藝信息處理；計劃部根據客戶的需求和公司內部的工作負荷，安排生產計劃，并根據管件類型，分配到相應的生產部門進行加工，如果是改單，則根據原管的加工狀態確定改單計劃安排；生產部根據生產計劃，領取管件原材料，分班組安排生產任務，并定期上報加工情況；初步加工后，管件將按需送往質檢部，分類進行質量檢測。管件生產完成后，根據客戶計劃，組織成托盤，配送至客戶生產現場[1]。

圖1 船舶管系生產管控系統架構

2 系統功能

2.1 項目管理

管件加工以一艘船作為項目單元，工程號作為項目標識號，另外還有船名、船級社、創建時間、當前狀態和系列船屬性，用戶登錄后即可選擇進入相關的項目空間，系統同時兼顧系列船的場景，對系列船進行批量處理，方便用戶對系列船進行統一的管理。

2.2 數據管理

數據管理是系統的核心模塊。船舶管系的行業特點就是數據量巨大。據統計，平均一條船就有超過3萬根成品管，每根成品管有多個零件，除管理管件的基本信息和零件信息外，不僅需記錄管件的各個生產環節的加工狀態、生產人員和生產單位，而且涉及計劃、工時、質檢等一百多個屬性信息，各部門以系統為工作平臺，同時在線協同作業。

系統具備處理海量數據的能力，在數據存儲和處理方面，需要針對業務場景進行精心設計和合理優化，提高系統處理和查詢數據的效率。

系統內置業務規則，各類編碼統一由系統生成，對業務數據進行標準化處理，從而規范企業數據，提高業務部門工作效率。

針對業務特點，系統提供大量的批量操作，提高操作效率。兼顧業務部門日常操作習慣，系統界面設計成類Excel風格，如圖2所示，大幅降低系統使用難度，有利于系統實施推廣。

圖2 系統操作界面

2.3 計劃管理

主要管理企業級計劃，對于常規計劃，將同一系列的管件歸為一個批次，統一制訂生產計劃，批次作為后期計劃跟蹤和反饋的基本單元。除了常規計劃，系統設計改單計劃模塊，改單計劃需要針對原管件當前的加工生產狀態，根據實際需要，有選擇性地安排。系統根據業務場景，批量導入未安排計劃的管件，從而大幅提高計劃安排效率，從根本上避免計劃漏排的情況[2]。

2.4 生產準備

彎管由彎管機對直管進行彎曲制作而成，鋼管在彎制過程中存在延伸的特性，長度發生變化。系統內置一套經驗公式，針對彎管下料長度進行計算，從而獲得更精確的無裕量下料長度。為解決切割順序直接影響余料的問題，系統編制管件套料算法，根據彎管長度計算無裕量下料長度后會提供最優的切割順序。系統的數據處理可為切割、彎管設備準備生產數據，并通過網絡直接傳遞至加工生產設備[3]。

2.5 派工及報工管理

將管件按照管線的不同分配至生產部，生產部根據企業級生產計劃和車間人員負荷，將計劃按生產工序組織成工作包分配給車間人員。每個工作包都用二維碼標識，車間工作人員可以刷卡打印自身的工作包。加工完成后，掃描二維碼進行報工，從而大幅簡化報工流程，并將企業規章制度內置于系統，提高報工及時性，規范報工數據，有利于監控管件生產加工過程，強化計劃管控。

2.6 物料管理

主要完成原料管和零件的采購配發和齊套檢查等工作。按照生產計劃，系統生成管件的物料清單，如圖3所示，采購部門根據管件種類和規格對物資進行歸類和采購，按照下料計劃進行物料入庫，系統自動將物料分配到管件，并進行相應的出庫操作，對于零件配齊的管件，通知生產部領料加工。

圖3 物料清單

2.7 流程管理

對整個生產環節進行管控，包括送處理、質檢、集配等。在每個生產環節，用戶將滿足生產條件的管件編排成組，利用系統內置的編碼生成器，根據生產環節的不同，統一生產各類編碼，從而避免人為編碼不一致的情況。管件自動編排后，用戶可以隨即打印相關單據，各業務部門根據單據進行生產制造，同時在單據上生成相應的二維碼，方便后期數據反饋[4]。

2.8 質量管理

主要管理生產中的質量檢測環節。質量檢測由各部門提交檢測申請，質檢部門安排檢測并反饋檢測結果，其間存在多次反復檢測的情況，過程中的所有單據由系統統一快速生成。

2.9 看板管理

主要統計各生產單元的各加工環節的報工情況，設計柱狀圖、餅狀圖等多種顯示形式，用戶可以快速了解項目的加工狀態和計劃進展情況。

2.10 成本管理

主要計算各生產部門每個月的產值。系統中配置各道工序的標準工時，根據報工信息自動計算每個結算周期各生產部門的產值匯總。系統內置企業規章制度，強化報工的準確性，從而保證產值計算的準確性和及時性。財務部和各生產部門都可以通過系統查詢報賬信息，使得報賬信息透明準確。報賬計算一鍵式出報表，大幅提高生產效率。

2.11 質檢追溯

主要完成管件生產過程及質檢過程的可追溯。針對生產過程中的紙質單據進行拍照留存，紙質單據上都打印有二維碼，系統通過識別二維碼，對電子單據進行歸類管理，并與管件信息關聯，方便調閱和日后審查，從而使得整個管件加工生產過程可追溯。

2.12 報表管理

在格式化數據及統一編碼的基礎上，按照管業的實際需求，編寫用于包括送處理、集配、送貨、質檢、校驗等不同環節的20多個不同報表。另外，由于使用報表控件進行報表設計，報表設計一部分脫離系統代碼，用戶中的管理員可自行調節一些報表的屬性，例如列寬、字號等，提高后期維護的便利性和及時性。

3 系統實施

系統分為硬件準備、核心模塊上線、輔助模塊上線三階段。生產管控系統是客戶機-服務器(Client-Server, C/S)結構的應用系統，需要2臺服務器，其中1臺作為主服務器，另外1臺作為備份服務器。實施的第1階段進行硬件環境搭建。第2階段首先進行數據標準化、編碼標準化，然后上線項目管理、數據管理、計劃管理、流程管理等模塊，管理層、工藝部、計劃部、生產部可以開始在系統中錄入項目數據信息，協同工作。實施的第3階段，上線表面處理、成本、工時、質量管理等輔助功能模塊，使得更多的部門可以參與到生產管控系統中，做到同一份數據多人同時查看、編輯等。

4 總 結

該系統提供詳細的電子看板，各類生產進度一目了然；批量更新系列船數據，保持數據的一致性；內置企業流程，提高生產效率；同時處理常規計劃和改單計劃；原材料自動配發，方便快捷；建立完善的報工體系，管理要求內置于系統；提供豐富的統計報表，徹底解決業務部門數據統計和格式統一的難題；建立企業物料庫，規范管件數據。

該系統研發過程中，攻克了船舶管系大數據處理、多船舶管件數據同庫管理、原料自動配發等技術難題，加深了對智能制造的理解，從實現路徑來說，為未來研究智能制造有現實的指導意義。