孟昭懿,賈郁文,王 偉

(1.中國(guó)船舶集團(tuán) 大連船舶工業(yè)有限公司,遼寧 大連 116011;2.大連船舶重工集團(tuán)有限公司,遼寧 大連 116083)

0 引言

在船體建造過(guò)程中,從鋼材預(yù)處理到船塢或船臺(tái)合龍等一系列工序都需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理,各個(gè)環(huán)節(jié)均會(huì)產(chǎn)生大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、類型多、增長(zhǎng)快且呈多源異構(gòu)等特點(diǎn),并能直接或間接地反映船舶建造中各類工序的質(zhì)量情況、關(guān)系企業(yè)建造水平。然而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)在處理多源異構(gòu)數(shù)據(jù)時(shí),面臨數(shù)據(jù)處理能力不足、數(shù)據(jù)運(yùn)維困難、數(shù)據(jù)分析程度不夠深等挑戰(zhàn),為企業(yè)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值帶來(lái)了層層阻礙。在這種背景下,結(jié)合信息化手段,分析研究多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的管理方法有著十分重要的意義。

目前,造船業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了各種三維精度控制系統(tǒng),這些軟件結(jié)合現(xiàn)代化設(shè)備與技術(shù)為精度控制提供數(shù)字化測(cè)量與采集、輔助計(jì)算、模擬分析的功能[1-4]。但是,對(duì)如何做好精度數(shù)據(jù)的管理及如何使精度管理工作信息化的問(wèn)題,仍然缺少能夠廣泛應(yīng)用于造船企業(yè)的功能齊全且操作方便的軟件系統(tǒng)。

本文根據(jù)船舶在生產(chǎn)流程中的精度管理重點(diǎn),整合其現(xiàn)有的大量離散數(shù)據(jù),用信息化手段進(jìn)行數(shù)據(jù)分類和梳理,從用戶賬戶管理、工序指標(biāo)計(jì)算、工位地圖數(shù)據(jù)信息聯(lián)動(dòng)、部門(mén)指標(biāo)考核打分、精度問(wèn)題反饋與處理流程傳遞等方面實(shí)現(xiàn)了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)表達(dá)的可視化、數(shù)據(jù)處理分析的精細(xì)化、綜合管理效率的便捷化。

1 船體建造精度管理分析

1.1 船體建造作業(yè)流程分解

船體建造包括從生產(chǎn)設(shè)計(jì)開(kāi)始到船體下水的整個(gè)施工過(guò)程(不包括舾裝和涂裝作業(yè)),船體質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著船舶性能的優(yōu)劣。其作業(yè)流程以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向圍繞分段組織生產(chǎn)可概括為:船體下料→切割→加工→拼板制作→小組制作→中組制作→分段制作→總組→合龍。由于切割、焊接等工序的復(fù)雜性,船舶產(chǎn)品精度受制約的因素頗多,如原材料、工藝方法、生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量、施工操作水平等,因此在產(chǎn)品的制造過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)一些精度問(wèn)題,造成實(shí)際產(chǎn)品的尺寸與設(shè)計(jì)值有顯著差異。

1.2 船體建造精度管理體系構(gòu)建

船體建造精度管理是一個(gè)綜合性的過(guò)程管理,遵循PDCA質(zhì)量循環(huán)理論[5](計(jì)劃→執(zhí)行→檢測(cè)→改進(jìn)),主要包括精度策劃和精度控制2個(gè)重要方面。船體建造的精度管理體系可以定義為:為有效開(kāi)展精度管理而設(shè)計(jì)、建立、實(shí)施和保持的由組織結(jié)構(gòu)、責(zé)任、步驟、流程和資源構(gòu)成的組合體,各部分相互關(guān)聯(lián)且相互作用。本文按照造船企業(yè)精度管理內(nèi)容構(gòu)建圖1所示的船體建造精度管理體系。

圖1 船體建造精度管理體系

1.3 精度數(shù)據(jù)關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)建立

1.3.1 鋼料加工階段關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)

船體建造的精度管理始于鋼料加工階段,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中因鋼板材質(zhì)、生產(chǎn)設(shè)備、施工操作方式等會(huì)導(dǎo)致板材存在數(shù)據(jù)誤差問(wèn)題,如:船體平直大板下料階段由于設(shè)備的切割誤差導(dǎo)致的鋼板主尺度及方正度不良現(xiàn)象;船體鋼料加工階段由于冷彎加工誤差導(dǎo)致的船體曲面板成型方正度不良現(xiàn)象;T型材加工階段出現(xiàn)的縱彎、旁彎、腹板長(zhǎng)度偏差等現(xiàn)象。因此,需要建立平直大板下料精度合格率、曲板加工精度合格率和T型材加工精度合格率3項(xiàng)關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)用于精度管理。

1.3.2 組立階段關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)

組立過(guò)程是形成分段的最后過(guò)程,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)因?yàn)檠b配順序、焊接順序及收縮、現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境、舾裝件的安裝等多種原因?qū)е路侄谓ㄔ爝^(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量不合格的情況。本文建立小組立精度制作合格率、小組立數(shù)控劃線使用率、大組立數(shù)控劃線使用率3項(xiàng)關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)反映構(gòu)件的直線度、平面度、制作精度和構(gòu)件焊接位置的準(zhǔn)確性。此外,本文還建立了分段焊前一次合格率、分段焊后一次合格率、分段精度驗(yàn)收合格率、分段網(wǎng)格線完整率4項(xiàng)關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷分段焊接精度和焊后變形情況。

1.3.3 總裝階段關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)

船舶總裝是船體結(jié)構(gòu)成型的最后環(huán)節(jié),涉及分段的總組、模擬搭載、合龍等諸多工序?？偨M階段不僅要考慮對(duì)分段精度偏差的修整,還要綜合考慮形成總段后對(duì)后續(xù)合龍工序的影響。本文建立總組、合龍分段個(gè)數(shù)修整率和總組、合龍長(zhǎng)度修整率2項(xiàng)關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)各區(qū)域主板、主材的切修量和切修長(zhǎng)度映射出總裝工序質(zhì)量的好壞。

2 精度數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 整體架構(gòu)

本系統(tǒng)以C/S(Client/Server)為結(jié)構(gòu)模式,采用三層邏輯架構(gòu)構(gòu)建系統(tǒng)框架,系統(tǒng)整體架構(gòu)見(jiàn)圖2。界面層為不同角色的用戶提供統(tǒng)一的用戶界面,用于數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和用戶交互;業(yè)務(wù)邏輯層用于處理業(yè)務(wù)邏輯上的問(wèn)題,如在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)前對(duì)數(shù)據(jù)的處理、判斷等;數(shù)據(jù)訪問(wèn)層用于負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互,提供對(duì)數(shù)據(jù)的各種查改操作,通過(guò)構(gòu)建SQL語(yǔ)句、構(gòu)建參數(shù)、調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)幫助類等來(lái)完成。各層在邏輯上相互獨(dú)立,能夠?qū)Ⅰ詈隙冉抵磷畹?方便軟件開(kāi)發(fā)和代碼維護(hù)。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 功能設(shè)計(jì)

2.2.1 賬戶管理

賬戶管理模塊提供對(duì)系統(tǒng)用戶、用戶信息和使用權(quán)限的管理操作,包括個(gè)人賬戶管理、部門(mén)信息管理、職務(wù)信息管理等基本功能。此外,賬戶管理模塊支持系統(tǒng)管理員針對(duì)所有帳戶進(jìn)行增加、刪除、修改和查詢操作。新增用戶信息時(shí)綁定該角色下的可操作模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)功能模塊操作權(quán)限的管理。各用戶便可通過(guò)賬號(hào)和密碼登錄系統(tǒng),并操作相應(yīng)模塊,具備驗(yàn)證登錄用戶的信息、保護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的功能。

2.2.2 精度數(shù)據(jù)庫(kù)

精度數(shù)據(jù)庫(kù)模塊實(shí)現(xiàn)與精度數(shù)據(jù)庫(kù)的交互功能配置,包括平直大板下料精度數(shù)據(jù)、曲板加工精度數(shù)據(jù)、T型材加工精度數(shù)據(jù)、小組立精度數(shù)據(jù)、分段精度驗(yàn)收精度數(shù)據(jù)、總組精度數(shù)據(jù)和合龍精度數(shù)據(jù)的錄入與查詢。

精度數(shù)據(jù)庫(kù)模塊分為數(shù)據(jù)錄入和數(shù)據(jù)瀏覽兩個(gè)子模塊。數(shù)據(jù)錄入模塊支持零部件加工、分段建造、總組和合龍各生產(chǎn)過(guò)程中的檢測(cè)信息以Excel文件形式批量上傳,并自動(dòng)解析將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)固化,通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)比,檢查無(wú)重復(fù)后便可存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)瀏覽模塊可以通過(guò)工程項(xiàng)組、工程項(xiàng)目、分段名稱、檢測(cè)日期等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)合條件查詢,與數(shù)據(jù)庫(kù)形成連接,為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供安全可靠的存儲(chǔ)功能和專業(yè)高效的數(shù)據(jù)管理功能。

2.2.3 廠區(qū)地圖

廠區(qū)地圖模塊實(shí)現(xiàn)各工位的精度數(shù)據(jù)可視化展示,包括鋼料加工場(chǎng)地、小組立場(chǎng)地、大組立場(chǎng)地和總裝場(chǎng)地的精度信息瀏覽。廠區(qū)地圖模塊將區(qū)域化精度信息通過(guò)地圖的形式呈現(xiàn)。第一層為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)顯示,包括各工序場(chǎng)地的精度指標(biāo)、設(shè)備種類、生產(chǎn)能力及施工單位等精度信息的共享。系統(tǒng)用戶還可通過(guò)點(diǎn)擊區(qū)域圖形自由選擇,獨(dú)立瀏覽第二層詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析圖表,獲取對(duì)應(yīng)區(qū)域更多的精度信息。

2.2.4 集團(tuán)精度指標(biāo)

集團(tuán)精度指標(biāo)模塊實(shí)現(xiàn)分析結(jié)果的可視化圖表展示,包括本文所建立的12項(xiàng)關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)及月度細(xì)化指標(biāo)的精度分析結(jié)果。集團(tuán)精度指標(biāo)模塊支持可視化界面的完整集成,包括精度信息和用戶交互功能,并提供對(duì)可視化界面的刷新、重置、截圖和保存功能,以及通過(guò)“Ctrl+鼠標(biāo)滾輪”的方式自主調(diào)整界面大小。用戶可以通過(guò)樹(shù)形指標(biāo)結(jié)構(gòu)和時(shí)間選項(xiàng)選擇查看相應(yīng)內(nèi)容,并根據(jù)需要進(jìn)行保存。

2.2.5 業(yè)務(wù)辦理

業(yè)務(wù)辦理模塊提供各部門(mén)人員精度管理業(yè)務(wù)的統(tǒng)一辦理平臺(tái),包括分段預(yù)警單、分段反饋單、分段驗(yàn)收單的問(wèn)題匯總、發(fā)起與受理和辦理記錄查詢功能。業(yè)務(wù)辦理模塊結(jié)合船廠實(shí)際需求設(shè)定3個(gè)單據(jù)的具體內(nèi)容,涵蓋人員、部門(mén)、項(xiàng)目、問(wèn)題事件分類、問(wèn)題事件詳情、回復(fù)內(nèi)容及流轉(zhuǎn)科室等,并提供提交單據(jù)的統(tǒng)計(jì)與記錄功能。相關(guān)精度管控人員可通過(guò)該模塊實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)辦理。

2.2.6 部門(mén)考核

部門(mén)考核模塊提供各部門(mén)考核打分業(yè)務(wù)的統(tǒng)一辦理平臺(tái),包括鋼料加工公司、分段制造部、船臺(tái)部門(mén)和船塢部門(mén)考核指標(biāo)的定量指標(biāo)自動(dòng)打分和定性指標(biāo)編輯得分功能。部門(mén)考核模塊參考船廠精度管理專項(xiàng)評(píng)分相關(guān)文件制定考核內(nèi)容、考核細(xì)則、考核目標(biāo)值、標(biāo)準(zhǔn)分和分?jǐn)?shù)計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)用戶導(dǎo)入檢測(cè)文件以獲取定量考核指標(biāo)的自動(dòng)打分結(jié)果的功能,支持考核人員手動(dòng)錄入定性指標(biāo)的得分和理由。

3 精度數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

本文使用SQL Sever關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù),用以記錄精度管理工作相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)、用戶信息等內(nèi)容,便于數(shù)據(jù)價(jià)值較高的精度檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及供系統(tǒng)調(diào)取使用。將海量采集得到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)按表格內(nèi)容進(jìn)行提取,保留有價(jià)值信息的同時(shí)降低數(shù)據(jù)的冗余性。將數(shù)據(jù)規(guī)范化集成起來(lái),主要建立7個(gè)簡(jiǎn)潔清晰的精度檢測(cè)表:平直大板下料檢測(cè)信息表、曲板檢測(cè)信息表、T型材檢測(cè)信息表、小組立檢測(cè)信息表、分段精度驗(yàn)收信息表、總組切修信息表、合龍切修信息表。精度數(shù)據(jù)庫(kù)的建立在保證海量精度檢測(cè)數(shù)據(jù)的有序存儲(chǔ)的同時(shí),也為數(shù)據(jù)分析利用提供了一定的便捷。

3.2 數(shù)據(jù)可視化界面的設(shè)計(jì)

本文通過(guò)使用Echarts數(shù)據(jù)可視化工具及HTML+CSS+JavaScript技術(shù)繪制和渲染圖表形成客戶端頁(yè)面,對(duì)大量造船精度數(shù)據(jù)展開(kāi)數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)研究。具體實(shí)現(xiàn)方法如下:

(1)通過(guò)標(biāo)簽方式引用echarts.js腳本文件。

(2)創(chuàng)建DOM容器,并定義其寬度、高度和位置信息。

(3)初始化一個(gè)echarts實(shí)例對(duì)象。

(4)配置option選項(xiàng)和數(shù)據(jù),并通過(guò)setOption方法生成圖表。

(5)添加Echarts事件處理函數(shù),如鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件等。

以鋼料加工過(guò)程、組立過(guò)程和總裝過(guò)程所建立的12項(xiàng)基礎(chǔ)精度指標(biāo)為核心,從精度管理需求出發(fā),增加面向現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)各環(huán)節(jié)和各工位的各項(xiàng)重點(diǎn)指標(biāo)細(xì)化內(nèi)容,擴(kuò)展精度基礎(chǔ)指標(biāo)至可以全面反映產(chǎn)品建造的精度問(wèn)題,深化數(shù)據(jù)分析利用程度。該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了年度基礎(chǔ)指標(biāo)、項(xiàng)目基礎(chǔ)指標(biāo)、月度鋼加細(xì)化指標(biāo)、月度分段細(xì)化指標(biāo)、月度總裝細(xì)化指標(biāo)、月度項(xiàng)目鋼加細(xì)化指標(biāo)、月度項(xiàng)目分段細(xì)化指標(biāo)、月度項(xiàng)目總裝細(xì)化指標(biāo)、月度總組細(xì)化指標(biāo)、月度合龍細(xì)化指標(biāo)、月度平直大板下料細(xì)化指標(biāo)、月度小組立制作細(xì)化指標(biāo)共計(jì)12頁(yè)可視化界面,以及鋼加場(chǎng)地、小組立場(chǎng)地、大組立場(chǎng)地和總裝場(chǎng)地共計(jì)8頁(yè)廠區(qū)地圖和工位級(jí)可視化界面。

3.3 應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)

3.3.1 編程語(yǔ)言

本系統(tǒng)采用Microsoft Visual Studio 2010軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),編程語(yǔ)言為Microsoft Visual C# 2010。

3.3.2 界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)界面采用基于.Net Framework 4.0框架的客戶端開(kāi)發(fā)技術(shù)Winform,界面能按照操作流程進(jìn)行合理有序的分類編排,在必要的功能界面提供了圖示、文字提示、圖表、地圖等相關(guān)信息顯示,方便用戶理解軟件功能和進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

3.3.3 軟件架構(gòu)

系統(tǒng)的軟件架構(gòu)采用兩層C/S架構(gòu),分為客戶層和數(shù)據(jù)庫(kù)層?？蛻魧訄?zhí)行部分邏輯事務(wù),為數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)提供幫助,并且與數(shù)據(jù)庫(kù)層以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式相連,數(shù)據(jù)傳輸更安全、高效。

4 結(jié)論

(1)精度數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)針對(duì)實(shí)際船舶生產(chǎn)中精度管理問(wèn)題,采用.NET Framework平臺(tái)的Winform客戶端開(kāi)發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)集精度數(shù)據(jù)庫(kù)管理、精度指標(biāo)可視化、精度業(yè)務(wù)辦理、精度信息考核的自動(dòng)計(jì)算與共享于一體的集成化精度數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)。

(2)通過(guò)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)離散數(shù)據(jù)處理,以及統(tǒng)計(jì)廠區(qū)各區(qū)域個(gè)性化精度指標(biāo),建立了暢通的數(shù)據(jù)信息流通渠道,加快了精度問(wèn)題的處理流轉(zhuǎn),提高了精度管理工作效率,使造船精度管理向著以數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件系統(tǒng)為基礎(chǔ)的信息化管理方向健康發(fā)展。

(3)本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的精度數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)適用于造船企業(yè),已成功在大連某大型船廠實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用,并達(dá)到了預(yù)期的應(yīng)用效果。實(shí)踐表明,精度數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)可以很大程度上規(guī)范精度數(shù)據(jù)的管理、提高精度數(shù)據(jù)的分析決策水平、優(yōu)化精度管控流程、提高員工精度管控意識(shí)。