基于智能制造的船廠分段物流調(diào)度管理系統(tǒng)

林加灶

智能制造是我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)智能工廠建設(shè)是我國船舶企業(yè)推進(jìn)現(xiàn)代造船的一大目標(biāo)，更是提升核心競爭力的必經(jīng)之路。本文依托船廠分段物流調(diào)度管理實(shí)踐狀況，開展了研究理論分析，并對部分實(shí)踐過程開展了分析總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】智能制造 分段物流 調(diào)度管理

1 引言

目前在制造業(yè)以及汽車、航空、工程機(jī)械等離散制造業(yè)，智能制造已初步實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，體現(xiàn)在物流的自動化、生產(chǎn)的智能化以及產(chǎn)品的全壽命周期管理方面，相比傳統(tǒng)工廠可以顯著提高生產(chǎn)效率、保障產(chǎn)品質(zhì)量、確保安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)。

日韓為鞏固其造船強(qiáng)國地位，已在智能制造領(lǐng)域開展了大量研究，提出了建設(shè)智能船廠的目標(biāo)。在此背景下，筆者開展了本項(xiàng)目的研究工作，著眼于智能船廠總架構(gòu)，開展船廠智能化升級改造工作。本項(xiàng)目選擇“分段物流”作為智能船廠建設(shè)的突破口，研究物聯(lián)網(wǎng)在智能船廠生產(chǎn)物流監(jiān)控中的應(yīng)用，結(jié)合智能應(yīng)用技術(shù)，為驗(yàn)證物聯(lián)網(wǎng)對提高船廠生產(chǎn)效率的作用，并可在全行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)我國船舶工業(yè)增長方式由粗放型向集約型的轉(zhuǎn)變，做出貢獻(xiàn)。

2 智能制造理論研究

2.1 智能制造的概念

智能制造是指綜合集成信息技術(shù)、自動化技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)和智能技術(shù)，在制造過程的各個環(huán)節(jié)融合應(yīng)用，從而使企業(yè)在研發(fā)、制造、服務(wù)、管理全過程中實(shí)現(xiàn)的精確感知、自動控制、自主分析和綜合智能決策的一種新型制造模式，它代表了未來全球制造業(yè)的發(fā)展方向。

智能制造的目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計、智能化管理和制造，最終產(chǎn)生滿足智能化要求的產(chǎn)品。

2.2 船舶行業(yè)智能制造現(xiàn)狀

船舶行業(yè)，智能制造的研究和應(yīng)用尚處于起步階段。隨著工業(yè)4.0概念推廣，我國已明確提出智能工廠概念，并在部分行業(yè)開展了推廣應(yīng)用工作，然而對于船舶行業(yè)，目前尚處于起步階段。2014年，工信部組織召開了全國船舶工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)型升級工作會議，提出優(yōu)化船舶工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展，明確我國已經(jīng)進(jìn)入了以調(diào)整轉(zhuǎn)型、全面做強(qiáng)為標(biāo)志的船舶工業(yè)3.0時代，未來10-20年，我們的奮斗目標(biāo)就是建設(shè)世界造船強(qiáng)國。因此，現(xiàn)階段船舶行業(yè)的智能制造還處于摸著石頭過河、不斷探索前行的階段。

3 船舶行業(yè)智能制造典型模式研究

船舶行業(yè)的智能制造過程，必定是一個不斷探索的過程，對于趕超其他行業(yè)智能化進(jìn)程任重道遠(yuǎn)，且非一蹴而就的。因此，我們選取了大型總裝造船廠的一個核心建造過程，分段的建造，開展智能化建造研究，以期積累推廣經(jīng)驗(yàn)。

3.1 分段物流工藝模型研究

通過對總裝式造船廠建造工藝的分析，在梳理了一系列工藝階段后，發(fā)現(xiàn)分段物流主要涵蓋分段脫胎之后預(yù)舾裝、涂裝、搭載這幾個先行作業(yè)階段過程的調(diào)度管理作業(yè)。

在分析關(guān)鍵工藝過程后，選取典型工藝過程開展了標(biāo)準(zhǔn)周期研究分析，明確了分段制造過程的各項(xiàng)關(guān)鍵因素，包括：工藝階段拓?fù)潢P(guān)系、占用場地面積要求、分段/總段搭載吊裝前各個階段堆放位置拓?fù)潢P(guān)系、分段/總段的工藝特征量、分段/總段間的偏序關(guān)系等，統(tǒng)一形成了分段物流工藝模型基礎(chǔ)。

3.2 分段物流調(diào)度模型研究

通過經(jīng)過現(xiàn)場走訪和調(diào)研，在梳理現(xiàn)場管理經(jīng)驗(yàn)后，通過系統(tǒng)化方法整理并形成了相關(guān)的調(diào)度管理理論，包括：

（1）分段移動輸入、輸出及其約束條件管理；

（2）調(diào)度管理業(yè)務(wù)邏輯分析方法；

（3）調(diào)度指令生成算法；

3.3 分段物流調(diào)度管理系統(tǒng)方案

在開展完上述工藝及調(diào)度模型分析后，結(jié)合信息化技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)概念，就某造船廠的業(yè)務(wù)狀研發(fā)了一套信息化管理系統(tǒng)。為最大程度保證功能上線后可滿足實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用需要，并有利于后續(xù)實(shí)施推進(jìn)應(yīng)用，該系統(tǒng)在功能設(shè)計上包括以下功能模塊：

（1）基礎(chǔ)信息管理設(shè)置模塊，業(yè)務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

（2）分段物流智能調(diào)度模塊，智能調(diào)度管理的核心；

（3）車輛定位與管理模塊，實(shí)現(xiàn)無線化智能調(diào)度管理關(guān)鍵；

（4）分段物流實(shí)時監(jiān)控模塊，調(diào)度管理監(jiān)控及物流實(shí)時狀態(tài)展現(xiàn)中心。

4 船廠分段物流調(diào)度管理系統(tǒng)的實(shí)踐

筆者以國內(nèi)某先進(jìn)總裝造船廠的分段物流生產(chǎn)及調(diào)度管理為切入點(diǎn)，研究了分段物流調(diào)度管理在該船廠的實(shí)踐過程，并對實(shí)施過程開展簡要得失分析。

4.1 實(shí)踐狀況

4.1.1 分段物流管理系統(tǒng)研發(fā)

該船廠在船舶行業(yè)CIMS系統(tǒng)研究領(lǐng)域可謂獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，基于先進(jìn)的信息化技術(shù)及較強(qiáng)的研發(fā)能力，該企業(yè)在結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)狀況基礎(chǔ)上，獨(dú)立研發(fā)了分段物流管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了物聯(lián)、無線通訊、GPS、安卓終端開發(fā)、sliverlight開發(fā)等技術(shù)于一體，歷時前后半年完成了開發(fā)和部署上線應(yīng)用工作。

4.1.2 管理系統(tǒng)的實(shí)施

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及信息準(zhǔn)備階段。這一階段伴隨著研發(fā)過程，并與研發(fā)工作同步推進(jìn)，并以系統(tǒng)上線為時間節(jié)點(diǎn)開展各項(xiàng)工作，最終保證了上線后基礎(chǔ)信息的完整。

（2）實(shí)施推進(jìn)應(yīng)用階段。該階段包含兩個部分，一部分是系統(tǒng)實(shí)施推進(jìn)方面的，主要是軟件功能推進(jìn)應(yīng)用工作，包含基礎(chǔ)信息錄入、人員培訓(xùn)、權(quán)限開設(shè)等；另一部分則是系統(tǒng)功能不斷完善的工作，在實(shí)施推進(jìn)過程中，及時根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)狀況進(jìn)行功能修繕和更新部署。

得益于上述兩個階段工作的開展，分段物流管理系統(tǒng)在該船廠得以順利實(shí)施推進(jìn)。

4.2 實(shí)施過程問題分析

雖然該船廠順利實(shí)施了分段物流管理系統(tǒng)，但在推進(jìn)過程中仍存在諸多不利因素，相信通過對推進(jìn)過程開展有效總結(jié)，一定程度上有助于船舶行業(yè)智能制造工作的推廣。筆者梳理總結(jié)出一些存在的問題。

（1）該項(xiàng)目研究成果將為智能船廠建設(shè)產(chǎn)生示范作用，但限于該船廠的獨(dú)立特點(diǎn)，部分算法邏輯及功能難以直接復(fù)用，盡可提供借鑒意義。

（2）該項(xiàng)目的研發(fā)過程，在船舶行業(yè)實(shí)屬“第一個吃螃蟹”，因無可借鑒經(jīng)驗(yàn)，在使用過程中也會碰到各類應(yīng)用問題，存在非常大的改善空間。

（3）項(xiàng)目的成功實(shí)施，尤其是邏輯算法的設(shè)計及編碼的編制都要以一線人員和一線業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，這是系統(tǒng)后期順利實(shí)施的關(guān)鍵

5 結(jié)束語

筆者從信息化實(shí)施者角度開展智能制造分析討論，側(cè)重于船舶行業(yè)智能制造研究。本研究正是適應(yīng)了當(dāng)前船舶工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要，通過對某船廠的分段物流管理系統(tǒng)的實(shí)施推進(jìn)研究和分析，實(shí)踐智能制造理念，因此具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

筆者的撰寫過程主要立足于信息化實(shí)施推進(jìn)過程，限于有限的經(jīng)驗(yàn)及閱歷，部分觀點(diǎn)難免偏頗，希望能拋磚引玉引起讀者共鳴。

作者單位

上海外高橋造船有限公司信息部 上海市 200137