陳志超，包國(guó)治，陳 寧

(江蘇科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212003)

船舶分段總組裝配制造信息匹配關(guān)聯(lián)技術(shù)研究

陳志超，包國(guó)治，陳 寧*

(江蘇科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212003)

為實(shí)現(xiàn)船舶總裝制造精細(xì)化管理，改變生產(chǎn)過(guò)程中工時(shí)定額傳統(tǒng)的管理模式，提高分段總組裝配定額管理的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)合理派工．利用TRIBON M3設(shè)計(jì)的船舶結(jié)構(gòu)和舾裝幾何數(shù)據(jù)，對(duì)裝配計(jì)劃所定義零部件的裝配信息與外部數(shù)據(jù)庫(kù)定義的定額標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匹配性關(guān)聯(lián)開(kāi)發(fā)，形成以裝配計(jì)劃樹(shù)為層級(jí)關(guān)系，匹配組立與零件屬性的信息，關(guān)聯(lián)外部相應(yīng)工種定額信息的工時(shí)表、派工單，避免人工定額的粗放管理，提高船企管理效率與精度．

分段裝配;生產(chǎn)管理;數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián);TRIBON M3

數(shù)字化造船技術(shù)近年來(lái)已經(jīng)逐漸融入到國(guó)內(nèi)造船企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，企業(yè)通過(guò)自主研發(fā)或引進(jìn)一系列系統(tǒng)(如TRIBON、FORAN、NAPA、SPD等)改變了粗獷的生產(chǎn)設(shè)計(jì)模式，但在船舶生產(chǎn)信息化、集成化等方面競(jìng)爭(zhēng)力還是顯得明顯不足［1］．隨著CIMS概念不斷深入，船舶制造信息的采集、傳遞和加工處理正逐步成為企業(yè)生產(chǎn)制造管理過(guò)程的實(shí)質(zhì)，各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)良好的溝通及再利用是提升管理水平的關(guān)鍵．目前，我國(guó)船企主要以TRIBON M3生產(chǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)用為主，在生產(chǎn)管理過(guò)程中，其裝配計(jì)劃模塊(Assembly Planning)能很好地模擬船體分段的裝配序列，同時(shí)可以分析分段裝配的操作過(guò)程［2］．但由于國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)管理模式的理念不同，軟件內(nèi)置ERP系統(tǒng)并沒(méi)有在國(guó)內(nèi)得到發(fā)揮．例如在工時(shí)的定額測(cè)算與派工的設(shè)計(jì)方面，很少有船廠(chǎng)或設(shè)計(jì)公司能夠通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)直接提取模型數(shù)據(jù)并整合托盤(pán)表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，大多數(shù)只能依靠手工統(tǒng)計(jì)，這種方法存在效率低下、制定速度慢、誤差大、多次估算結(jié)果不一致等諸多弊端，雖然很多船企通過(guò)開(kāi)發(fā)或引進(jìn)的方式在生產(chǎn)中應(yīng)用管理軟件，但依舊沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題［3－4］．文中從統(tǒng)計(jì)船舶分段總組裝配制造過(guò)程中所產(chǎn)生的工時(shí)物量定額角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)裝配計(jì)劃所定義的零部件裝配信息與外部數(shù)據(jù)庫(kù)所定義的工時(shí)、定額數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配性關(guān)聯(lián)開(kāi)發(fā)，形成以裝配計(jì)劃樹(shù)為層級(jí)關(guān)系，匹配組立與零件屬性信息，進(jìn)行信息處理以生成定額信息的工時(shí)及派工單，從而提高船企管理效率與精度，滿(mǎn)足計(jì)劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備、成本預(yù)算等需求，達(dá)到高效建造船舶，縮短建造周期的目的，技術(shù)路線(xiàn)如圖1．

圖1 技術(shù)路線(xiàn)Fig．1 Technology roadmap

1 裝配計(jì)劃的內(nèi)容及屬性信息

1.1 裝配計(jì)劃(Assembly Planning)的內(nèi)容

利用TRIBON M3的Assembly Planning，可以完成分段結(jié)構(gòu)模型的模擬裝配，確定合理的零件流向，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，能更好地考慮到加工過(guò)程中的優(yōu)先級(jí)．在裝配模塊設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)認(rèn)真研究其中的分段建造方案，完成分段零件拼板、流水線(xiàn)、小組立、中組立、大組立、總段組以及船臺(tái)的裝配，并對(duì)結(jié)構(gòu)樹(shù)中的各組立定義［5］．如圖2小組立BX2A中由7個(gè)零件組成，BX2A與其他小組立、中組立、大組立一起組成了總組立DK1A(即裝配區(qū))，最后裝配成整個(gè)分段ED21P．

1.2 屬性信息

在Assembly Planning中可以看到組立以及零件的屬性信息，這些信息在具體生產(chǎn)過(guò)程中有重要指導(dǎo)意義，尤其是在裝配及總組定額過(guò)程中，根據(jù)船企的定額手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)零部件屬性信息來(lái)確定每個(gè)組立、分段、單元相應(yīng)的定額，集成產(chǎn)品信息模型，形成良好的PDM．人工錄入方式實(shí)際上是信息流的阻斷，造成信息孤島，而且整船分段及組立數(shù)量繁雜，出錯(cuò)率高．因此，需要對(duì)其二次開(kāi)發(fā)，達(dá)到零件信息的匹配輸出，才能準(zhǔn)確、系統(tǒng)地完成定額的測(cè)算［6］．如圖3，4所示，圖3列出了組立下某一個(gè)零件的屬性信息，圖4為分段下某組立的屬性信息．由圖3，4可以看出，通過(guò)軟件界面可查看和錄入的信息是少量的，也是不夠全面的．

圖2 裝配計(jì)劃樹(shù)Fig．2 Diagram of assembly plan tree

圖3 零件的屬性信息Fig．3 Attribute information of the parts

圖4 組立的屬性信息Fig．4 Attribute information of the assembly

2 零件屬性信息快速匹配

2.1 組立匹配

利用PYTHON語(yǔ)言通過(guò)TRIBON的VITESSE平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)．系統(tǒng)提供了很多可供調(diào)用的內(nèi)置模塊，如kcs_assembly是Assembly Planning中最主要的模塊，其中內(nèi)置了很多函數(shù)．由于裝配的名稱(chēng)可以更改，所以Assembly通過(guò)一種內(nèi)部名的形式儲(chǔ)存，并且內(nèi)部名具有唯一性．因此，通過(guò)內(nèi)部名進(jìn)行區(qū)分，既準(zhǔn)確又能避免命名過(guò)程中出現(xiàn)的重復(fù)性錯(cuò)誤;如通過(guò)調(diào)用 kcs_assembly中assembly_sub_get()函數(shù)來(lái)獲取某分段下所有裝配，其返回值有兩種類(lèi)型:內(nèi)部名和按照企業(yè)規(guī)則制定的外部名稱(chēng)［7－8］．所以，為了信息提取的準(zhǔn)確性，就需要通過(guò)Assembly的內(nèi)部名進(jìn)行判斷，通過(guò)函數(shù)assembly_model_ref_get()讀取內(nèi)部名匹配到裝配的零件名稱(chēng)，部分代碼如下:

通過(guò)如上代碼可以將一個(gè)裝配下所有零件的名稱(chēng)和Part_Id，利用TRIBON中API得到屬性信息．

2.2 零件屬性信息關(guān)聯(lián)

在TRIBON中零件名和編號(hào)是分開(kāi)儲(chǔ)存的，為使TRIBON中的API可以識(shí)別，需利用PYTHON對(duì)名稱(chēng)進(jìn)行處理．通過(guò)kcs_dex及名稱(chēng)編號(hào)進(jìn)行相關(guān)屬性的提取，要注意的是，使用kcs_dex必須先導(dǎo)入aadAssDataExtraction模塊才能進(jìn)行，在屬性提取過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合定額與派工標(biāo)準(zhǔn)中所需的必要信息設(shè)置，如某廠(chǎng)定額與派工標(biāo)準(zhǔn)中支柱安裝工時(shí)計(jì)算公式(圖5)．

工時(shí)定額要用到支柱的長(zhǎng)度L與直徑D，因此，在編寫(xiě)時(shí)要把立柱L與D的信息抽取出來(lái)，其部分代碼如下:

圖5 工時(shí)定額測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)Fig．5 Standard of calculated time quota

2.3 匹配信息統(tǒng)計(jì)

匹配信息統(tǒng)計(jì)是ERP的基礎(chǔ)，主要以三維幾何模型及組立樹(shù)為背景，通過(guò)解析零件表、材料數(shù)據(jù)庫(kù)等信息，分層提取總組裝配制造管理中的信息;例如，提取零件信息時(shí)，根據(jù)其幾何尺寸，可將匹配的焊縫長(zhǎng)度、加工與安裝等信息一起抽取并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)．將提取的各類(lèi)型數(shù)據(jù)分層存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)在管理軟件中編入定額與派工標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式，使用戶(hù)在軟件操作中可清晰地了解統(tǒng)計(jì)信息以及結(jié)果，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)劃管理，保證全局?jǐn)?shù)據(jù)的一致性［9－11］．

2.3.1 組立與零件屬性信息

對(duì)于組立信息，以分段導(dǎo)向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)不同分段的內(nèi)部名以及分布標(biāo)識(shí)，可匹配分段總組與搭載等相關(guān)信息，針對(duì)總組裝配制作階段相對(duì)應(yīng)的各種組立形式、包絡(luò)范圍以及屬性信息等進(jìn)行匯總．

零件屬性信息是定額和派工單生產(chǎn)信息處理的基礎(chǔ)，以組立為單元，按結(jié)構(gòu)裝配階段進(jìn)行物量統(tǒng)計(jì);同時(shí)也可按任意選擇對(duì)象，如部件、組件、分段、總段、整船結(jié)構(gòu)等物量的統(tǒng)計(jì)．零件屬性信息統(tǒng)計(jì)表通過(guò)WXPYTHON編譯關(guān)聯(lián)VITESSE平臺(tái)生成EXCEL格式，如圖6所示的信息交流，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)零件屬性信息數(shù)據(jù)向外部ERP系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移．

圖6 生成零件屬性統(tǒng)計(jì)表Fig．6 Table of parts attribute

2.3.2 生成定額工時(shí)與派工單

船舶定額與派工單是ERP的重要部分，也是全數(shù)字化定義的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAX)的重要部分，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中已抽取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算后，與生產(chǎn)計(jì)劃任務(wù)包緊密結(jié)合，生成派工單［12］;圖7為根據(jù)某廠(chǎng)數(shù)據(jù)生成的詳細(xì)派工單，其對(duì)應(yīng)組立圖，在現(xiàn)場(chǎng)管理方面具有重要意義．

圖7 派工單Fig．7 Work card

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究總組裝配制造信息的匹配與關(guān)聯(lián)，以分段、組立、零件為研究對(duì)象，分析在TRIBON中進(jìn)行船體裝配操作過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)信息和工藝信息進(jìn)行提取與重構(gòu)，形成統(tǒng)一的中間文件格式，為開(kāi)發(fā)符合現(xiàn)代造船模式的總組裝配信息管理系統(tǒng)，提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而避免定額的粗放管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)劃管理，保證全局?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，同時(shí)提高船企管理效率與精度．

References)

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(責(zé)任編輯:貢洪殿)

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

江蘇省產(chǎn)業(yè)化基金資助項(xiàng)目(BA2013065)

陳志超(1990—)，男，碩士研究生．*通信作者:陳寧(1963—)，男，教授，研究方向?yàn)榇皠?dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、船舶先進(jìn)制造技術(shù)、企業(yè)信息集成等．E-mail:esci_chen@126．com

陳志超，包國(guó)治，陳寧．船舶分段總組裝配制造信息匹配關(guān)聯(lián)技術(shù)研究［J］．江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2015，29(5):421－425．