伍朝暉，胡誠(chéng)程，王宣平，俞 峰

（江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，上海 201913）

0 引 言

船體結(jié)構(gòu)是以分段為最重要的中間產(chǎn)品組織建造的，根據(jù)分段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建造難度，船體分段主要分為平面分段和曲面分段2類(lèi)。與平面分段相比，曲面分段的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建造環(huán)節(jié)多、難度大、周期長(zhǎng)，零部件易缺失[1]。

在建造曲面分段過(guò)程中，每個(gè)建造環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生不同數(shù)量的部件，按生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，這些零部件會(huì)在不同階段被裝載到不同的托盤(pán)中，配送到不同的場(chǎng)地和工位，保證生產(chǎn)有序開(kāi)展[2]。在引入分道套料的概念之后，曲面分段零部件按小組立、中組立和大組立等中間產(chǎn)品劃分托盤(pán)，使得托盤(pán)的數(shù)量有所增加，在實(shí)現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)的同時(shí)，托盤(pán)跟蹤和管理變得更加困難[3-4]。

提高零部件配送的準(zhǔn)確性和完整性是保證曲面分段按時(shí)開(kāi)工建造、有序生產(chǎn)的關(guān)鍵之一，而合理跟蹤零部件托盤(pán)物流是提高曲面分段配送的完整性的重要手段[5]。

1 曲面分段零部件配送特點(diǎn)

為縮短曲面分段的建造周期，通常將曲面分段劃分成多個(gè)中組立和小組立并行建造。按曲面分段建造流程，車(chē)間被劃分為切割工位（用于將鋼板切割成零件）、加工工位（用于將初始零件加工成幾何形狀）、部件工位（用于將零件裝焊成小型部件）和裝焊車(chē)間（用于將零部件裝焊成曲面分段）。

圖1為曲面分段零部件物流配送流程，鋼板切割之后形成初始零部件，經(jīng)分分揀之后形成切割-加工、切割-小組立、切割-中組立和切割-大組立零件托盤(pán)，其中切割-加工零部件托盤(pán)流向加工工位，加工成形之后形成加工-小組立、加工-中組立和加工-大組立零件托盤(pán)流向組立工位，零件在小組立工位裝焊成小組立部件，并根據(jù)下一步工序被分揀成小組立-中組立和小組立-大組立部件托盤(pán)，流向裝焊車(chē)間進(jìn)行中組立和大組立裝焊作業(yè)。

圖1 曲面分段零部件物流配送流程

2 零部件物流跟蹤方案

根據(jù)曲面分段建造過(guò)程中的零部件配送特點(diǎn)，零部件物流跟蹤可大致分為零部件裝盤(pán)過(guò)程的實(shí)名制跟蹤和托盤(pán)流轉(zhuǎn)過(guò)程的實(shí)名制跟蹤2個(gè)步驟，并借助數(shù)字化技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)。

2.1 零部件實(shí)名制入托

零部件實(shí)名制入托的主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的裝盤(pán)跟蹤和管理，保證零部件裝盤(pán)的完整性，避免出現(xiàn)錯(cuò)裝和漏裝現(xiàn)象。在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段按零部件的類(lèi)型、流向和加工代碼等劃分托盤(pán)，相同族性的零部件被劃分到同一類(lèi)托盤(pán)中，以此指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工物流管理和配送，此類(lèi)托盤(pán)被稱(chēng)為設(shè)計(jì)托盤(pán)。設(shè)計(jì)托盤(pán)的劃分并不考慮托盤(pán)內(nèi)零部件的數(shù)量，在曲面分段實(shí)際制造過(guò)程中，托盤(pán)的大小是相對(duì)固定的，這就導(dǎo)致部分設(shè)計(jì)托盤(pán)內(nèi)的零部件需多個(gè)實(shí)物托盤(pán)才能裝下，進(jìn)而出現(xiàn)設(shè)計(jì)托盤(pán)與實(shí)物托盤(pán)不能完全一一對(duì)應(yīng)的情況。因此，為實(shí)現(xiàn)零部件物流跟蹤和管理，需同時(shí)做到以下2點(diǎn)。

2.1.1 零部件和實(shí)物托盤(pán)的實(shí)名制跟蹤

在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，對(duì)每塊零部件都進(jìn)行編碼，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)物托盤(pán)也有類(lèi)型編碼。在零部件裝盤(pán)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)名制記錄來(lái)采集每塊零部件及具體實(shí)物托盤(pán)的編碼信息，建立零部件與實(shí)物托盤(pán)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2.1.2 實(shí)物托盤(pán)與設(shè)計(jì)托盤(pán)的實(shí)名制管理

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，每個(gè)實(shí)物托盤(pán)都有唯一的設(shè)計(jì)托盤(pán)與其對(duì)應(yīng)，但每個(gè)設(shè)計(jì)托盤(pán)可能有多個(gè)實(shí)物托盤(pán)與其對(duì)應(yīng)。因此，在對(duì)零部件和實(shí)物托盤(pán)進(jìn)行實(shí)名制管理的基礎(chǔ)上采集設(shè)計(jì)托盤(pán)與實(shí)物托盤(pán)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，一方面便于后期生產(chǎn)計(jì)劃的更新和需求分析，另一方面可根據(jù)設(shè)計(jì)托盤(pán)內(nèi)零部件的數(shù)量和名稱(chēng)檢查零部件裝盤(pán)的完成性，避免錯(cuò)裝和漏裝。

2.2 托盤(pán)物流跟蹤

托盤(pán)物流跟蹤主要以實(shí)物托盤(pán)為跟蹤單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝載相應(yīng)零部件的實(shí)物托盤(pán)流轉(zhuǎn)過(guò)程的跟蹤和管理。對(duì)于曲面分段建造流程而言，托盤(pán)物流跟蹤即為對(duì)實(shí)物托盤(pán)流轉(zhuǎn)過(guò)程的跟蹤和管理。在建造階段，曲面分段托盤(pán)包括切割類(lèi)托盤(pán)、加工類(lèi)托盤(pán)、小組立部件類(lèi)托盤(pán)和中組立托盤(pán)等。實(shí)物托盤(pán)以裝載零部件為起點(diǎn)，以卸載零部件為終點(diǎn)，在這期間需經(jīng)過(guò)搬運(yùn)、存儲(chǔ)、配送和交接等流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。因此，對(duì)托盤(pán)進(jìn)行跟蹤主要有2個(gè)目的：

1) 采集實(shí)物托盤(pán)與場(chǎng)地工位的關(guān)聯(lián)關(guān)系，分析出托盤(pán)承載的零部件的具體存放位置；

2) 采集前后道交接的狀態(tài)，分析托盤(pán)是否配送到位，判斷配送過(guò)程中零部件是否有缺失。

3 曲面分段零部件物流數(shù)字化跟蹤技術(shù)

3.1 托盤(pán)條形碼刻印技術(shù)

根據(jù)數(shù)字化管理的要求，數(shù)字化跟蹤技術(shù)應(yīng)以二維碼應(yīng)用為核心，以實(shí)現(xiàn)信息資源共享和實(shí)時(shí)跟蹤為目標(biāo)。目前二維碼技術(shù)在商品經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用十分廣泛和成熟，但用于船舶建造在鋼板和零部件上噴印二維碼卻是國(guó)內(nèi)首次。目前商業(yè)上通用的物流跟蹤手段包括紙質(zhì)條形碼、噴墨一維條形碼、激光刻錄二維碼和無(wú)線(xiàn)射頻RFID等。因此，在配送零部件過(guò)程中要對(duì)二維碼技術(shù)進(jìn)行可行性研究，選用最合適的條碼類(lèi)型及與之匹配的刻印技術(shù)。

3.1.1 條形碼適用環(huán)境

由于船廠的作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，鋼板、零部件和托架上噴印的二維碼標(biāo)識(shí)極易在流通加工、駁運(yùn)和安裝過(guò)程中磨損，條形碼要在打磨、加工、焊接和水火矯正等加工過(guò)程中，在高油、高壓和高溫環(huán)境下具有良好的粘貼便利性、牢固性和可讀性，同時(shí)具有對(duì)車(chē)間工人的適應(yīng)性。

3.1.2 條形碼刻印手段

由于紙質(zhì)標(biāo)識(shí)易磨損、一維條碼信息容量較小，當(dāng)前鋼材條形碼刻錄主要采用二維碼噴墨打印和激光打印2種方式。激光打標(biāo)系統(tǒng)是一種小巧的激光機(jī)，可對(duì)鋼鐵、鋁制品、油漆鐵和塑料等多種材料進(jìn)行永久打標(biāo)，使用時(shí)只需將其連接到一臺(tái)安裝有打標(biāo)控制軟件的電腦上即可。噴墨打印是在現(xiàn)有的高速劃線(xiàn)印字機(jī)打標(biāo)機(jī)上加裝一臺(tái)二維碼墨劑射流噴印打標(biāo)設(shè)備，在數(shù)控劃線(xiàn)印字機(jī)打標(biāo)劃線(xiàn)結(jié)束之后對(duì)零部件進(jìn)行二維碼噴墨打標(biāo)操作。

3.1.3 條形碼特性試驗(yàn)

在分段建造的工業(yè)化使用條件下對(duì)2種刻印方法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明：由于激光會(huì)破壞鋼板表面的保護(hù)漆，使得鋼板在船廠施工環(huán)境中易出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，導(dǎo)致條形碼無(wú)法識(shí)別；采用噴墨打印不僅不會(huì)對(duì)母材表面造成影響，而且能滿(mǎn)足打印速度快、可讀性好的要求。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了二維碼噴墨打印技術(shù)是零部件托盤(pán)物流跟蹤最合適的刻印技術(shù)。此外，可對(duì)劃線(xiàn)機(jī)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，通過(guò)在劃線(xiàn)機(jī)上加裝噴印裝置，使其具有噴印功能。

3.2 托盤(pán)條形碼識(shí)別技術(shù)

在對(duì)托盤(pán)條形碼進(jìn)行識(shí)別時(shí)，主要需選擇合適的二維碼閱讀器，目前采用的有線(xiàn)二維碼閱讀器主要有進(jìn)口的固定或手持二維碼掃描器和國(guó)產(chǎn)的二維碼閱讀器等。

3.2.1 條形碼識(shí)別手段

大量試驗(yàn)結(jié)果表明，手持終端（PDA）具有識(shí)別率高、識(shí)別速度快和經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，是適用于曲面分段零部件托盤(pán)的二維碼識(shí)別設(shè)備。同時(shí)，二維碼PDA可通過(guò)二次開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。通過(guò)移動(dòng)終端與系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，對(duì)零部件物流的各工序動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行采集和錄入，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤(pán)的實(shí)時(shí)跟蹤。

3.2.2 PDA信息交互

應(yīng)用PDA進(jìn)行信息交互的操作方式是根據(jù)PDA從系統(tǒng)中同步過(guò)來(lái)的托盤(pán)數(shù)據(jù)，通過(guò)掃描制造部托架上的二維碼選擇相應(yīng)的工程號(hào)和分段號(hào)，找到需操作的電子托盤(pán)，選擇需入托的零件在PDA上勾選，勾選完畢之后確認(rèn)提交產(chǎn)生實(shí)物托盤(pán)。實(shí)物托盤(pán)是后續(xù)托盤(pán)流轉(zhuǎn)的最小單位，1個(gè)電子托盤(pán)可對(duì)應(yīng)多個(gè)實(shí)物托盤(pán)。

零部件入托生成實(shí)物托盤(pán)之后，若后道工序暫時(shí)不需要，需將實(shí)物托盤(pán)放置在臨時(shí)堆場(chǎng)，通過(guò)PDA掃描托架上的二維碼顯示出當(dāng)前托架中包含的零部件明細(xì)；然后掃描存放場(chǎng)地上的二維碼，完成托盤(pán)入庫(kù)操作，若托架較大，可占用多個(gè)庫(kù)位進(jìn)行存放。這樣，將采集的數(shù)據(jù)反饋給系統(tǒng)之后，可明確知道存放該托盤(pán)的場(chǎng)地位置，避免不必要的找托盤(pán)的時(shí)間。圖2為信息化平臺(tái)關(guān)聯(lián)。

圖2 信息化平臺(tái)關(guān)聯(lián)

二維碼刻印與識(shí)別技術(shù)的研究和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了船舶曲面分段零部件托盤(pán)物流信息的噴印、采集、跟蹤與交互，以及船舶曲面分段零部件建造全過(guò)程的托盤(pán)管控，使得船體建造各環(huán)節(jié)更加高效、有序，實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫化銜接生產(chǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

在船舶行業(yè)將物流管理理念與信息化技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)展船體曲面分段零部件托盤(pán)物流研究，這是管理上的創(chuàng)新突破。通過(guò)采用二維碼刻印與識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船體曲面分段托盤(pán)和零部件的實(shí)時(shí)跟蹤，二次開(kāi)發(fā)了信息化平臺(tái)和手持掃碼終端軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船體曲面分段零部件物流動(dòng)態(tài)信息的實(shí)時(shí)管控，提升了船舶建造信息化管理水平，為船舶建造托盤(pán)物流模式的革新提供借鑒。