基于船舶建造工藝特征的物流管理方法

2黃永文劉建峰

(1.上海外高橋造船有限公司,上海 200137;2.江蘇通州灣港口發(fā)展有限公司,江蘇 南通 226000)

船廠是典型的離散型制造企業(yè)，從鋼板預(yù)處理、零件切割與加工、組立、涂裝、總組、搭載、碼頭舾裝、系泊試驗(yàn)和試航等全工藝流程，都貫穿著生產(chǎn)物流活動(dòng)。對(duì)工藝特征和相應(yīng)的物流特征進(jìn)行研究，建立反映工藝階段的特征，以對(duì)應(yīng)工藝階段的特征來充分表征工藝階段的作業(yè)量、物流、人力和工裝需求，可以實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控物料流向、生產(chǎn)進(jìn)度，發(fā)現(xiàn)各類物資配送制約的瓶頸，促進(jìn)精細(xì)化管理[1-3]。本文重點(diǎn)分析分段生產(chǎn)物流，梳理分段從脫胎后到總組完成、搭載之前分段物流的全過程，從中提煉出工藝過程的特征，為實(shí)現(xiàn)分段物流的智能調(diào)度提供依據(jù)。

1 階段工藝特征分析

船體建造過程從原材料到小組立、中組立直至形成分段、總段、出塢、系泊試驗(yàn)和試航交船，每個(gè)階段都有工藝特征，分析工藝特征，剔除冗余信息，提取對(duì)分段生產(chǎn)工藝中具有決定性作用的特征參數(shù)。根據(jù)圖1，分析工藝階段的特征數(shù)據(jù)，提取關(guān)鍵的工藝，形成建造工藝特征集，由此形成標(biāo)準(zhǔn)工程圖。據(jù)此分析分段之間的關(guān)系，對(duì)分段堆放位置的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行優(yōu)化，防止堆放場(chǎng)地出現(xiàn)路徑干涉，減少分段移動(dòng)次數(shù)，提高分段堆放場(chǎng)地的周轉(zhuǎn)效率。

圖1 造船主流程

1.1 中小組立階段

中小組立階段包括零件的裝配，不同組立依據(jù)DAP的工藝分解，形成分段的裝配樹，各級(jí)分支即對(duì)應(yīng)中小組立，同時(shí)也反映相互關(guān)系。根據(jù)組立流向形成托盤，分別流向平直、曲面和外場(chǎng)，部分組立直送搭載。

1.2 大組立階段

大組立階段即形成分段的階段，根據(jù)分段類型，包括平直分段、曲面分段；根據(jù)制作場(chǎng)地分為平直內(nèi)場(chǎng)、曲面車間、外場(chǎng)。部分分段在單一胎位即可完成；部分分段需要先行制作旁板組立，再到曲面車間或外場(chǎng)完成大組立；部分分段需要在平直車間完成片狀小分段，上下合攏完成大組立。

1.3 分段舾裝階段

分段舾裝工作根據(jù)分段舾裝的復(fù)雜程度需要在不同的場(chǎng)地完成。機(jī)艙分段由于其包含大量的舾裝工作必須在獨(dú)立的舾裝作業(yè)場(chǎng)地完成；雙層底等分段舾裝工作內(nèi)容少且需要的輔助起重設(shè)備要求低，可以選擇在要求較低的獨(dú)立場(chǎng)地完成；部分分段，如油船泵艙以上結(jié)構(gòu)分段由于正反面均包含大量的管子舾裝工作，同時(shí)還與結(jié)構(gòu)的安裝相互交叉，因此，其涉及兩次翻身舾裝工作。

1.4 總組階段

在總組階段，各分段總組工藝順序按照策劃要求進(jìn)行。不同分段在總組過程中有先后的工藝順序，前后有周期間隔。部分分段需要翻身后總組，部分分段需要進(jìn)行預(yù)總組形成預(yù)總段，在此基礎(chǔ)上翻身后繼續(xù)總組形成總段?？偨M階段也包含舾裝作業(yè)，部分舾裝在總組完成后進(jìn)行；部分舾裝必須在上層分段吊裝之前預(yù)埋，形成封艙件；部分舾裝預(yù)先在內(nèi)場(chǎng)預(yù)制形成單元，總組時(shí)整體吊上總段。

1.5 船塢階段

船塢階段，整船的建造依據(jù)搭載網(wǎng)絡(luò)的策劃要求完成。通常船塢階段采用半串聯(lián)式建造，也有采用環(huán)段建造法和多島建造。不同的建造方法，分段或總段的搭載順序不同。相同船型由于在不同吊裝能力的船臺(tái)或船塢搭載其總組方式也不同，因此其對(duì)應(yīng)的分段之間、總段之間的相互拓?fù)潢P(guān)系也不同。

基于以上分析，收集并組成一系列工藝過程的特征集，分析從船體零件到中小組立直至形成分段，分段從脫胎后到總組，以及船塢(船臺(tái))搭載之前的工藝全過程，為每一個(gè)作業(yè)制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)周期和計(jì)劃，形成物流。直觀看來，車間或堆場(chǎng)上的每一個(gè)零件、中小組立、分段之間沒有特定的關(guān)系，是孤立存在的。但如果對(duì)其工藝特征和作業(yè)計(jì)劃等方面進(jìn)行研究，就可得出不同分段之間的存在相似性和規(guī)律性，并對(duì)他們實(shí)施分道管理，便于對(duì)物流進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

2 物流流通量與工藝特征的關(guān)系

2.1 流通量和工藝特征的關(guān)系模型

2.2 分段流通量模型

分段流通量是以時(shí)間為變量的函數(shù)，將其對(duì)時(shí)間積分得到特定時(shí)間區(qū)間內(nèi)特定場(chǎng)地的流入量和流出量。

將分段物流方法的數(shù)值分析推廣至全工藝過程就可以得到全工藝工程的庫存矩陣。

3 典型工藝階段物流流程

對(duì)于船舶建造整個(gè)過程，分段階段是最為最典型的階段[4-7]。分段脫胎之后到總組之前的分段生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)工藝流程見圖2。

圖2 分段物流標(biāo)準(zhǔn)工藝流程

分析分段物流工藝流程，對(duì)分段預(yù)舾裝、涂裝和搭載的標(biāo)準(zhǔn)周期進(jìn)行分析，使進(jìn)行流程分析產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)更加貼近實(shí)際，并通過數(shù)據(jù)不斷的收集、分析和反饋來改善物流流程、優(yōu)化作業(yè)順序。該技術(shù)的突破，可以為分段物流監(jiān)控管理技術(shù)的研究提供最準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)，使其以最快的速度響應(yīng)分段在運(yùn)輸過程中發(fā)生的錯(cuò)誤，并及時(shí)規(guī)劃出新的物流方案，實(shí)現(xiàn)分段物流的暢通，真正做到無庫存生產(chǎn)。

4 分段物流監(jiān)控管理模型

分析船舶建造過程中，以分段狀態(tài)存在的中間產(chǎn)品在物流方面所使用的關(guān)鍵設(shè)備、場(chǎng)地資源，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在分段物流相關(guān)設(shè)備上安裝相應(yīng)的定位系統(tǒng)、傳感器來監(jiān)控分段物流的運(yùn)行狀態(tài)，在場(chǎng)地資源方面開發(fā)建立仿真地圖，準(zhǔn)確顯示分段的移動(dòng)和擺放狀態(tài)。

出于船舶企業(yè)智能制造技術(shù)應(yīng)用需求及面向智能化現(xiàn)場(chǎng)管控需要，要研究船舶企業(yè)生產(chǎn)物流物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層架構(gòu)內(nèi)涵和內(nèi)容，分析各個(gè)層次所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，提出一種適合船舶企業(yè)生產(chǎn)物流智能管控的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)。

通過船舶企業(yè)生產(chǎn)物流業(yè)務(wù)流程分析，研究數(shù)據(jù)在三個(gè)層次之間以及與外部應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息交互，建立以事件、任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層協(xié)同工作機(jī)制。建立分段物流監(jiān)控管理模型見圖3。

圖3 分段物流監(jiān)控管理模型

1)感知層。建立信息獲取、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等業(yè)務(wù)模型，建立抽象的感知層服務(wù)接口模型，滿足船廠生產(chǎn)物流物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)感知層的可理解性、可擴(kuò)展性及易用性等。

2)網(wǎng)絡(luò)層。分析數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的管理配置模式、網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制等，構(gòu)建生產(chǎn)物流物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模型，搭建應(yīng)用層與感知層信息交互橋梁。

3)應(yīng)用層。針對(duì)底層感知數(shù)據(jù)的分析、處理和決策服務(wù)模式，構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)定位、測(cè)量、監(jiān)控等基礎(chǔ)服務(wù)架構(gòu)，建立抽象的業(yè)務(wù)集成接口模型，支撐船廠生產(chǎn)物流智能管控需求。

5 結(jié)論

通過船舶建造工藝特征研究實(shí)現(xiàn)船舶建造流程從定性分析到定量分析，這是船舶建造流程研究方法的創(chuàng)新。對(duì)建造流程的工藝特征研究目前僅局限于分段階段，要將船舶建造流程定量分析得更準(zhǔn)確，全流程的工藝特征研究有待后續(xù)進(jìn)一步開展。

同時(shí)基于分段工藝特征的分段物流監(jiān)控管理模型的構(gòu)架目前已形成驗(yàn)證平臺(tái)并已應(yīng)用于船舶生產(chǎn)實(shí)踐，但能夠完全指導(dǎo)生產(chǎn)的工程化平臺(tái)還需進(jìn)一步完善。