程慶和， 謝子明， 陳凌宙， 唐詩淵， 郭 俊

(1.滬東中華造船(集團(tuán))有限公司，上海 200129；2.上海船舶工藝研究所，上海 200032)

0 引 言

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革興起，引發(fā)制造與管理模式深度變革。這種變革催生我國(guó)船舶制造業(yè)開展現(xiàn)代造船模式的升級(jí)和創(chuàng)新。中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司提出建立現(xiàn)代造船模式2.0框架體系(2020年版)，將推進(jìn)造船數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型列為現(xiàn)代造船模式2.0的十大核心要素之一，建立企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)和探索造船大數(shù)據(jù)分析與決策則是其中的一項(xiàng)重要工作。

企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)包含企業(yè)面向各類核心業(yè)務(wù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和支持決策分析的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，是所有數(shù)據(jù)資源的集合，是企業(yè)的核心資產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)的骨干大型船舶企業(yè)已根據(jù)企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃構(gòu)建較完善的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，但在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)構(gòu)成、大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、主數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)集成[1]等方面還存在一定的不足，需要進(jìn)一步完善企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建，推進(jìn)數(shù)據(jù)深化應(yīng)用。

1 企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建要求

1.1 企業(yè)信息集成要求

船舶建造是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及大量設(shè)計(jì)、建造、物流和服務(wù)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)的綜合協(xié)同管理。為此，要求大型船舶企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)計(jì)過程、制造執(zhí)行、物資物流、質(zhì)量管理、人力資源、財(cái)務(wù)與預(yù)算、目標(biāo)成本、供應(yīng)商等各核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息集成，要求企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)中的各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)能夠合理關(guān)聯(lián)，并保證數(shù)據(jù)在整個(gè)業(yè)務(wù)信息鏈路上的統(tǒng)一性、完整性、準(zhǔn)確性和可拓展性。大型船舶企業(yè)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息集成關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖1所示。

圖1 大型船舶企業(yè)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息集成關(guān)聯(lián)關(guān)系

1.2 數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)和集成規(guī)則

編碼、標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是信息化的基礎(chǔ)[2]。按照管理屬性與工程屬性分開的原則編制通用的管理信息編碼標(biāo)準(zhǔn)和工程信息編碼集。對(duì)基礎(chǔ)代碼及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，梳理139類代碼，分別為綜合信息、人力資源、資產(chǎn)信息、設(shè)計(jì)信息、生產(chǎn)信息、物流信息、質(zhì)量信息、成本信息、財(cái)務(wù)信息等，編碼體系如圖2所示。

圖2 船舶企業(yè)編碼體系

基于核心業(yè)務(wù)的集成要求，在基礎(chǔ)編碼設(shè)計(jì)過程中考慮編碼的集成性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過編碼映射形成自動(dòng)的關(guān)聯(lián)。船舶企業(yè)的核心業(yè)務(wù)活動(dòng)是生產(chǎn)作業(yè)和相關(guān)的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，包括圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和物流配送活動(dòng)，涉及設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物資等3個(gè)子系統(tǒng)，三者具有相互支持、相互配合、相互制約的關(guān)系，存在不可分割的邏輯關(guān)系。

按照生產(chǎn)任務(wù)包、設(shè)計(jì)圖號(hào)和物資托盤集成關(guān)系，建立集成編碼規(guī)則，如圖3所示。依據(jù)項(xiàng)目工程分解和中間產(chǎn)品制造流程，在構(gòu)建船體結(jié)構(gòu)編碼標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)類型、工種類型、作業(yè)階段等標(biāo)準(zhǔn)編碼的基礎(chǔ)上，組合形成中間產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)編碼，與之對(duì)應(yīng)的制作圖/安裝圖的圖號(hào)編碼和托盤材料清單(Pallet Material List，PML)編碼前10位與生產(chǎn)作業(yè)編碼前10位保持一致，形成中間產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)包和設(shè)計(jì)包與采購(gòu)包的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，打通設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物資業(yè)務(wù)一體化集成的數(shù)據(jù)鏈路。

圖3 生產(chǎn)任務(wù)包、設(shè)計(jì)圖號(hào)、物資托盤集成關(guān)系編碼規(guī)則

2 企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

根據(jù)現(xiàn)代造船模式及其信息化要求，按造船數(shù)字化及其數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和集成性原則，大型船舶企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)主要分為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)分析主題庫(kù)兩大部分，涵蓋主數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、供應(yīng)鏈、財(cái)務(wù)與預(yù)算管理、目標(biāo)成本管理、供應(yīng)商管理等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和面向數(shù)據(jù)分析主題的各類數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，其構(gòu)成如圖4所示。

圖4 企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)通過設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理集成平臺(tái)(見圖5)統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控和管理。各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)統(tǒng)一使用集成平臺(tái)提供的接口、服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和應(yīng)用，確保所有的數(shù)據(jù)通過集成平臺(tái)在企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行維護(hù)。

圖5 企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理集成平臺(tái)

2.1 主數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

主數(shù)據(jù)是在信息系統(tǒng)中可被重復(fù)使用且存在于多個(gè)異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，主數(shù)據(jù)要求唯一源頭且唯一識(shí)別。主數(shù)據(jù)管理可幫助企業(yè)建立集中的主數(shù)據(jù)管理環(huán)境，消除信息孤島，統(tǒng)一、規(guī)范數(shù)據(jù)編碼，加強(qiáng)數(shù)據(jù)審計(jì)，使企業(yè)信息化建設(shè)基礎(chǔ)更加穩(wěn)固、可用，為開展各項(xiàng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)和數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等作好充分準(zhǔn)備，改善數(shù)據(jù)治理[3]。常見的主數(shù)據(jù)類型和內(nèi)容如表1所示，但根據(jù)企業(yè)的行業(yè)特征和信息化建設(shè)程度，主數(shù)據(jù)的內(nèi)容也會(huì)發(fā)生變化。

表1 常見主數(shù)據(jù)類型和內(nèi)容

2.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)包括3個(gè)部分：設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)圖紙庫(kù)、工藝和物量數(shù)據(jù)庫(kù)。以設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)庫(kù)為例進(jìn)行說明。該數(shù)據(jù)庫(kù)是針對(duì)三維數(shù)字化建模要求、按照企業(yè)殼舾涂一體化設(shè)計(jì)原則所形成的系列船模型庫(kù)。同時(shí)，按照船舶所有人要求，根據(jù)具體工程號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)，建立單船設(shè)計(jì)模型庫(kù)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)由設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)類、產(chǎn)品信息類、制造資源類、三維模型類、基礎(chǔ)工藝類、船體工藝類、舾裝工藝類、涂裝工藝類組成，各數(shù)據(jù)間存在相互依賴性，其數(shù)據(jù)組成及數(shù)據(jù)類關(guān)系如圖6所示。

圖6 設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)庫(kù)框架

2.3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)包括生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)任務(wù)、派工結(jié)算、現(xiàn)場(chǎng)智能生產(chǎn)設(shè)備作業(yè)運(yùn)行、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)庫(kù)。(1)生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)。包括線表、主計(jì)劃、先行中日程計(jì)劃、后行中日程計(jì)劃、月度計(jì)劃和周日計(jì)劃、出圖計(jì)劃、采購(gòu)計(jì)劃等數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)作業(yè)任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)。包括任務(wù)包、派工單、作業(yè)任務(wù)單。(3)派工結(jié)算數(shù)據(jù)庫(kù)。依據(jù)作業(yè)任務(wù)和生產(chǎn)計(jì)劃要求，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)任務(wù)分配并根據(jù)作業(yè)任務(wù)執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行作業(yè)班組人員結(jié)算所產(chǎn)生的管理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。(4)現(xiàn)場(chǎng)智能生產(chǎn)設(shè)備作業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。智能切割、焊接機(jī)器人、智能焊機(jī)、龍門吊、動(dòng)能源設(shè)備等涉及數(shù)字化或智能化設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。(5)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。生產(chǎn)作業(yè)工位、中間產(chǎn)品物流配送堆場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)、船塢碼頭登船和下船閘口等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)所形成的監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.4 供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)庫(kù)包括采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、中間產(chǎn)品物流等數(shù)據(jù)庫(kù)。(1)采購(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)。為支撐各項(xiàng)物資采購(gòu)需求，需要建立企業(yè)采購(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，依據(jù)采購(gòu)需求執(zhí)行所形成的采購(gòu)訂單、采購(gòu)合同、物資納期、采購(gòu)計(jì)劃和供應(yīng)商信息等，物資涵蓋主要設(shè)備類、材料類(鋼材、型材)、舾裝類(管、鐵、電)、主要設(shè)備類、涂料類等。(2)倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)采購(gòu)到貨并驗(yàn)收通過的物資，需要進(jìn)行庫(kù)存管理和申領(lǐng)管理，在此過程中形成的庫(kù)位、盤庫(kù)、申領(lǐng)、發(fā)放交接等環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的信息構(gòu)成倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。(3)中間產(chǎn)品物流數(shù)據(jù)庫(kù)。生產(chǎn)建造中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生的不同中間產(chǎn)品(船體零件、中小組立、分段、管舾件、鐵舾件、電舾件等)的倉(cāng)儲(chǔ)、申請(qǐng)、發(fā)放和交接管理環(huán)節(jié)所形成的信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.5 品質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

主要針對(duì)船舶建造中間產(chǎn)品和交付船舶所有人產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行管理而建立的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括工程檢驗(yàn)項(xiàng)目、工程項(xiàng)目質(zhì)量檢驗(yàn)、焊接管理、精度測(cè)量、產(chǎn)品質(zhì)量問題、設(shè)計(jì)質(zhì)量問題、不合格產(chǎn)品質(zhì)量管理、售后服務(wù)等數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.6 成本數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

為支撐企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理、成本管控和分析的管理要求，建立預(yù)算成本、目標(biāo)成本和完工成本庫(kù)管理系統(tǒng)，與之匹配形成的信息數(shù)據(jù)庫(kù)即為成本數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.7 人力資源數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

人力資源數(shù)據(jù)庫(kù)主要為企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理和生產(chǎn)制造而搭建的組織結(jié)構(gòu)信息庫(kù)、人員基本信息庫(kù)、人事管理庫(kù)(人員入職、內(nèi)部調(diào)動(dòng)、人員離職等)、薪酬庫(kù)、培訓(xùn)庫(kù)等。

2.8 工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)字化設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)有效進(jìn)行采集，構(gòu)建設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括焊機(jī)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、工藝焊接數(shù)據(jù)(電流、電壓等)、設(shè)備啟停數(shù)據(jù)、切割機(jī)運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)、企業(yè)水電氣風(fēng)的使用數(shù)據(jù)等。

2.9 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)構(gòu)成

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是指由業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)中提取清洗并創(chuàng)建的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，是以企業(yè)管理者決策分析為目的而建立的數(shù)據(jù)庫(kù)。基于企業(yè)積累的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過提取信息獲得知識(shí)，企業(yè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)提供在企業(yè)管理和決策中面向主題、集成、與時(shí)間相關(guān)、不可修改的數(shù)據(jù)集合。這些數(shù)據(jù)集合推動(dòng)的大數(shù)據(jù)分析模式，一方面推動(dòng)各類系統(tǒng)業(yè)務(wù)向更深層次的認(rèn)識(shí)和決策實(shí)施，另一方面形成關(guān)鍵業(yè)務(wù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，解決數(shù)據(jù)一致性要求。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)通過對(duì)原有各類生產(chǎn)、物資、設(shè)計(jì)、財(cái)務(wù)及質(zhì)量等核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理、清洗和抽取，并按照各層級(jí)管理者管理分析要求進(jìn)行加工而得到。

3 企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行管理要求

企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行管理主要關(guān)注日常信息化業(yè)務(wù)推進(jìn)過程所涉及的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、數(shù)據(jù)利用及其數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建等方面的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和監(jiān)控工作。

3.1 加強(qiáng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是推進(jìn)企業(yè)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。大型船舶企業(yè)應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等業(yè)務(wù)實(shí)踐，形成一系列數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，如設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、物資物流數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、人事數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等，在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架下編制和完善各類標(biāo)準(zhǔn)，如標(biāo)準(zhǔn)周期、標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)、標(biāo)準(zhǔn)流程等。

3.2 規(guī)范數(shù)據(jù)管理流程

建立企業(yè)信息反饋體系及其匹配的業(yè)務(wù)系統(tǒng)規(guī)范流程，規(guī)范數(shù)據(jù)收集-數(shù)據(jù)處理-數(shù)據(jù)分析-數(shù)據(jù)利用-數(shù)據(jù)質(zhì)量跟蹤是大型船舶企業(yè)推行信息化建設(shè)不可跨越的基礎(chǔ)工作。業(yè)務(wù)系統(tǒng)涉及的各業(yè)務(wù)流程環(huán)節(jié)依據(jù)反饋體系保證數(shù)據(jù)輸入的及時(shí)準(zhǔn)確，前道數(shù)據(jù)對(duì)后道數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)，后道數(shù)據(jù)對(duì)前道數(shù)據(jù)利用并監(jiān)督其質(zhì)量，這樣就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效采集、數(shù)據(jù)交換[4]及保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3.3 推進(jìn)數(shù)據(jù)深化應(yīng)用

應(yīng)持續(xù)探索結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集與分析，建立和完善船舶建造過程的大數(shù)據(jù)應(yīng)用總體架構(gòu)，如圖7所示。

圖7 船舶建造過程的大數(shù)據(jù)應(yīng)用總體架構(gòu)

基于企業(yè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)[5]，依托各類大數(shù)據(jù)分析模型建立大數(shù)據(jù)分析決策中心，有效清洗并匯集數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理和數(shù)字化保障等業(yè)務(wù)應(yīng)用涉及的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、物資、人員、設(shè)備、物資等信息數(shù)據(jù)，建立大型船舶企業(yè)大數(shù)據(jù)分析決策模型，將各類數(shù)據(jù)按不同管理層級(jí)及維度進(jìn)行展示，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，服務(wù)于企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)及管理的決策支持。大數(shù)據(jù)分析決策中心數(shù)據(jù)分析維度如圖8所示。

圖8 大數(shù)據(jù)分析決策中心數(shù)據(jù)分析維度

在大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的總體基礎(chǔ)上，將大數(shù)據(jù)與綜合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)虛實(shí)結(jié)合的智能化船廠，實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一模型數(shù)據(jù)源的透明化生產(chǎn)動(dòng)態(tài)展示、數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)系統(tǒng)仿真分析及綜合信息管理功能，推動(dòng)船舶設(shè)計(jì)、制造過程的信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行，綜合提升大型船舶企業(yè)管控水平、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低資源消耗，促進(jìn)船舶工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，達(dá)到世界先進(jìn)水平。

4 結(jié) 語

隨著建立現(xiàn)代造船模式2.0的升級(jí)和信息化建設(shè)的不斷深入，對(duì)企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行規(guī)范化的構(gòu)建和運(yùn)行是大型船舶企業(yè)實(shí)施信息集成和智能決策的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作。提出的大型船舶企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建要求、構(gòu)成及運(yùn)行管理要求，在國(guó)內(nèi)船廠進(jìn)行應(yīng)用，為進(jìn)行持續(xù)有效的數(shù)據(jù)管理，確保全流程數(shù)據(jù)的一致、完整及準(zhǔn)確，支撐業(yè)務(wù)流集成、運(yùn)行效率提升、決策質(zhì)量提高等管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，起到積極的促進(jìn)作用，也為國(guó)內(nèi)其他大型船舶企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型起到一定的借鑒作用。