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        基于云架構(gòu)的船舶建造焊縫檢測管理系統(tǒng)

        2022-09-02 07:01:30王鵬宇
        造船技術(shù) 2022年4期
        關(guān)鍵詞:焊縫船舶檢測

        王 晨,王鵬宇,許 凌

        (1.上海船舶工藝研究所,上海 200032;2.上海申博信息系統(tǒng)工程有限公司,上海 200032)

        0 引 言

        焊接施工管理和質(zhì)量管理直接影響產(chǎn)品及工程的安全運(yùn)行和使用壽命[1]。焊縫檢測作為管理的重要環(huán)節(jié),直接影響船舶建造質(zhì)量。船舶建造焊縫檢測存在原始數(shù)據(jù)缺乏、檢測數(shù)據(jù)集中管理困難、檢測結(jié)果無法溯源等問題,已成為我國船舶高質(zhì)量發(fā)展的痛點(diǎn)問題。

        在當(dāng)前船舶建造焊縫檢測工藝中,無損檢測(Non-Destructive Testing,NDT)技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用,檢測效果得到行業(yè)的認(rèn)可[2]。常見的NDT方式主要為液體滲透探傷、超聲波探傷及射線探傷。由于焊縫檢測業(yè)務(wù)種類繁多,數(shù)據(jù)繁雜且涉及專業(yè)面廣、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一,分析過程具有非結(jié)構(gòu)性和不確定性,使建造現(xiàn)場的焊縫檢測分析統(tǒng)計工作比較粗放、準(zhǔn)確性低[3],因此需要船舶建造焊縫檢測管理系統(tǒng)管理和使用數(shù)據(jù),提高焊縫檢測效率和質(zhì)量。

        近年來隨著云計算應(yīng)用的興起,云架構(gòu)技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各類云計算的軟件系統(tǒng)。云架構(gòu)并沒有準(zhǔn)確的科學(xué)定義,比較公認(rèn)的云架構(gòu)劃分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service,IaaS)、平臺即服務(wù)(Platform as a Service,PaaS)和軟件即服務(wù)(Software as a Service,SaaS)等3個層次[4]。云架構(gòu)技術(shù)可使系統(tǒng)存儲大量的數(shù)據(jù)[5],幾乎為無限存儲;在計算機(jī)崩潰時,所有數(shù)據(jù)在云中均為安全狀態(tài),仍可對系統(tǒng)進(jìn)行訪問;支持多用戶同時在線協(xié)同工作,并可保證系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

        1 系統(tǒng)需求分析

        船舶建造焊縫檢測是一項(xiàng)涉及多專業(yè)和多部門的工作,在系統(tǒng)研發(fā)時需要考慮各專業(yè)的特殊需求和各部門的角色定位與系統(tǒng)使用權(quán)限。不僅造船企業(yè)可組織人員進(jìn)行焊縫檢測,而且船舶所有人和船級社人員可按規(guī)范要求進(jìn)行焊縫檢測。因此,系統(tǒng)需要根據(jù)檢測人員的身份對檢測流程和使用權(quán)限加以區(qū)分。NDT是目前船舶建造的主要檢測手段,系統(tǒng)需要覆蓋整個NDT的業(yè)務(wù)流程,并根據(jù)NDT的檢測數(shù)據(jù)自動生成相關(guān)的NDT報告,保證檢測報告與焊縫檢測原始記錄關(guān)聯(lián)時的一致性,支持檢測數(shù)據(jù)的溯源。焊接工人需要經(jīng)專業(yè)的焊接培訓(xùn)獲得相關(guān)焊接資質(zhì)證書后方可進(jìn)行焊接活動。因此,系統(tǒng)需要管理焊接工人的個人信息及所持焊接證書的信息。

        2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

        云架構(gòu)技術(shù)可使系統(tǒng)存儲大量的數(shù)據(jù),并可保證系統(tǒng)運(yùn)行的速度及安全性。造船企業(yè)的焊縫檢測業(yè)務(wù)流程并不完全相同,采用云架構(gòu)技術(shù)可使系統(tǒng)具備良好的柔性和可配置性,可根據(jù)對船舶建造焊縫檢測管理及流程定制的需求,通過配置SaaS,快速滿足造船企業(yè)的差異化需求,縮短系統(tǒng)研發(fā)周期。云架構(gòu)設(shè)計的難點(diǎn)在于將實(shí)際的各種業(yè)務(wù)需求進(jìn)行抽象歸類,設(shè)計云架構(gòu)各層級的具體功能。通過運(yùn)用現(xiàn)代造船模式,結(jié)合造船企業(yè)實(shí)際的作業(yè)環(huán)境、業(yè)務(wù)需求和業(yè)務(wù)流程,設(shè)計船舶建造焊縫檢測管理系統(tǒng)架構(gòu),如圖1所示。

        圖1 船舶建造焊縫檢測管理系統(tǒng)架構(gòu)

        IaaS提供與焊縫檢測數(shù)據(jù)管理相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施類服務(wù),包括云服務(wù)器、檢測數(shù)據(jù)庫、工藝知識庫、安全與管理及大規(guī)模計算,為系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)服務(wù)支持。

        PaaS提供組件服務(wù),分為業(yè)務(wù)組件和基礎(chǔ)組件。業(yè)務(wù)組件包括數(shù)據(jù)服務(wù)、報表服務(wù)、消息服務(wù)及業(yè)務(wù)規(guī)則引擎等。基礎(chǔ)組件包括統(tǒng)一權(quán)限認(rèn)證管理、設(shè)備物聯(lián)數(shù)據(jù)采集及移動應(yīng)用開發(fā)平臺。業(yè)務(wù)組件主要為應(yīng)用層功能提供通用的軟件功能服務(wù),而基礎(chǔ)組件主要提供數(shù)據(jù)接口類服務(wù)。

        SaaS提供具體的功能服務(wù),分為基礎(chǔ)功能和應(yīng)用功能?;A(chǔ)功能包括基礎(chǔ)信息管理、權(quán)限管理及流程管理。應(yīng)用功能包括檢測工藝管理、檢測任務(wù)管理及焊工信息管理等?;A(chǔ)功能提供系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)管理服務(wù),應(yīng)用功能針對具體的業(yè)務(wù)應(yīng)用場景提供服務(wù)。

        3 系統(tǒng)功能設(shè)置

        船舶建造焊縫檢測管理系統(tǒng)可覆蓋船舶建造焊縫檢測的整個流程,如圖2所示。系統(tǒng)可使焊縫檢測數(shù)據(jù)回溯至任意建造階段。

        圖2 船舶建造焊縫檢測流程

        系統(tǒng)由4個功能模塊構(gòu)成,分別為常規(guī)檢驗(yàn)(Routine Inspection,RI)、NDT、焊工管理(Welder Management,WM)及基本數(shù)據(jù)管理(Basic Data Management,BDM)。

        RI主要分為結(jié)構(gòu)、輪機(jī)、電氣、內(nèi)裝、涂裝、和調(diào)試等6個專業(yè),包括造船企業(yè)的內(nèi)檢和船舶所有人與船級社的外檢。RI模塊可按照建造流程分別管理各階段的檢驗(yàn)數(shù)據(jù),根據(jù)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)自動生成周報和月報,并提供焊接過程中的巡檢單自動生成功能。RI模塊界面如圖3所示。

        圖3 RI模塊界面

        NDT模塊分為檢驗(yàn)工藝管理、任務(wù)單管理及檢測報告管理等。檢驗(yàn)工藝管理根據(jù)NDT工藝參數(shù)進(jìn)行定義,為每次檢驗(yàn)提供檢驗(yàn)方法工藝參數(shù)。檢驗(yàn)工藝按照項(xiàng)目進(jìn)行管理。任務(wù)單管理主要針對生產(chǎn)車間根據(jù)檢驗(yàn)項(xiàng)目填寫申請單的相關(guān)數(shù)據(jù)及任務(wù)分配與審批流程。檢測報告管理可提供根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時數(shù)據(jù)動態(tài)生成的各種報告,包括NDT報告、周報及月報等。NDT模塊界面如圖4所示。

        圖4 NDT模塊界面

        WM模塊分為焊工基本信息和焊工身份信息。WM模塊提供各類信息一鍵導(dǎo)入功能,并自動關(guān)聯(lián)部門和班組數(shù)據(jù),可根據(jù)焊工身份證號自動關(guān)聯(lián)焊工相關(guān)的身份信息。對于重復(fù)數(shù)據(jù),系統(tǒng)會自動忽略,并給出提示信息。WM模塊界面如圖5所示。

        圖5 WM模塊界面

        BDM模塊分為基本信息、權(quán)限管理和流程管理?;拘畔⒅饕üこ添?xiàng)目信息、組織結(jié)構(gòu)信息、標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)項(xiàng)信息和號船檢驗(yàn)項(xiàng)信息等。權(quán)限管理主要包括角色管理、角色權(quán)限管理和用戶角色管理。流程管理主要包括工作組管理和流程模塊管理。BDM模塊界面如圖6所示。

        圖6 BDM模塊界面

        4 結(jié) 語

        船舶建造焊縫檢測管理系統(tǒng)采用云架構(gòu)技術(shù)使系統(tǒng)具備良好的柔性和可配置性,可滿足不同造船企業(yè)對船舶建造焊縫檢測管理及流程定制的需求,并支持多用戶同時在線協(xié)同工作,保證在任意一臺用戶計算機(jī)出現(xiàn)崩潰的情況下,其他計算機(jī)仍可正常工作。該系統(tǒng)將制造現(xiàn)場產(chǎn)生的檢測數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式存入數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理,并覆蓋整個焊縫檢測流程。目前,該系統(tǒng)已在探險郵船、自升式鉆井平臺、集裝箱船、打撈工程船、打樁船、散貨船、礦砂船等各類船舶與海洋工程產(chǎn)品及海洋裝備等的建造焊縫檢測中推廣應(yīng)用。該系統(tǒng)在應(yīng)用后,降低管理人員在審批、錄入和數(shù)據(jù)統(tǒng)計過程的勞動強(qiáng)度,節(jié)約管理人員工時約20%,平均每人每天數(shù)據(jù)錄入時間縮短1 h,數(shù)據(jù)統(tǒng)計周期平均縮短5 d。該系統(tǒng)取消申請和檢測報告打印環(huán)節(jié),減少紙張和打印機(jī)的損耗,而電子報表的普及使用可減少紙質(zhì)圖紙使用量,紙張打印成本平均節(jié)約20%。

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