船舶分段物流工藝管理模型

(上海外高橋造船有限公司,上海 200137)

船廠是典型的離散制造企業(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)，以及試航等全工藝流程，都貫穿著生產(chǎn)物流活動。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，船廠可以在生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控物料流向以及生產(chǎn)進(jìn)度，發(fā)現(xiàn)各類物資配送的制約瓶頸，促進(jìn)對物流的精細(xì)化管理與控制。日韓等國已經(jīng)在智能制造領(lǐng)域開展了大量前期研究，并提出建設(shè)智能船廠的目標(biāo)[1]，一個(gè)主要突破口就是生產(chǎn)物流環(huán)節(jié)，而其中以分段為中間產(chǎn)品的分段物流是最核心的因素。我國在2015年已提出加快開展智能制造的研究，在此背景下，參考廣州文沖船廠建立的GWS船舶分段物流仿真系統(tǒng)[2]，將數(shù)據(jù)化的內(nèi)容作為分段物流信息管理系統(tǒng)的輸入，建立分段物流管理系統(tǒng)，思路見圖1。

圖1 物流管理系統(tǒng)方案構(gòu)建思路

1 分段工藝特征分析

對現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研，SWS現(xiàn)有堆場容納分段的能力為500只，但實(shí)際堆放量為700～800只。超負(fù)荷的堆放是導(dǎo)致現(xiàn)場分段物流不暢的直接原因。分段物流效率低、無效搬運(yùn)次數(shù)多。

以典型超大型油船、散貨船、集裝箱船為例，分別列出工藝清單，按照區(qū)域?qū)Ω鞣侄芜M(jìn)行劃分，再分別梳理工藝流程，見表1。

2 分段幾何特征的抽取

分段的包絡(luò)線對分段物流工藝是一個(gè)重要的影響因素，也是眾多特征中最不易于獲得的特征[3]。

通常，想要獲取到分段的幾何特征需要設(shè)計(jì)人員手動地、機(jī)械地在Tribon中對每個(gè)分段模型進(jìn)行截圖，并且需對Tribon模型進(jìn)行消隱操作才能獲取包絡(luò)線，這樣必然帶來很多工作量。因此，在Tribon環(huán)境下開發(fā)包絡(luò)線生成的工具，工具由兩部分組成，①拾取模型的包絡(luò)頂點(diǎn)坐標(biāo)(用Python語言編寫)；②分通過坐標(biāo)生成包絡(luò)線圖片文件(用C#語言編寫)。

2.1 利用Python程序獲取包絡(luò)線坐標(biāo)

在Tribon環(huán)境下打開分段模型，調(diào)整模型在堆場中實(shí)際的視圖角度，拾取包絡(luò)線頂點(diǎn)坐標(biāo)。以圖2某船某分段模型為例，調(diào)取分段模型，調(diào)整圖3視圖角度。

使用Tribon自帶的Vitesse工具調(diào)用編寫的Python程序，通過生成圖5所示的.txt文本文件，讀取記錄了包絡(luò)線的坐標(biāo)。

至此，完成了獲得分段包絡(luò)線的第一步，接下來就是生成更直觀的包絡(luò)線圖片以便存儲在分段特征數(shù)據(jù)庫中。

表1 分段工藝流程匯總情況

圖2 某分段模型

圖3 某分段實(shí)際擺放視角

圖4 Tribon中調(diào)用Vitesse工具

圖5 存儲包絡(luò)線頂點(diǎn)坐標(biāo)的.txt文件

2.2 利用C#程序批量生成包絡(luò)圖形

利用C#編寫的程序是以包絡(luò)線坐標(biāo)拾取工具的輸出作為輸入條件，批量地輸出所有所選分段的包絡(luò)線圖片。該操作十分便捷、簡單。用戶只需要準(zhǔn)備好坐標(biāo)文件。點(diǎn)擊圖6界面上的“打開坐標(biāo)文件”按鈕，彈出Windows打開文件對話框，全選想要打開的左邊文件，運(yùn)行“打開”即可顯示要打開的所有文件的路徑。最終軟件會自動在指定文件夾下為每一個(gè)坐標(biāo)文件生成一個(gè)同名的.bmp文件。

圖6 分段包絡(luò)線批量生成工具

圖7所示的包絡(luò)圖能很直觀地呈現(xiàn)分段的包絡(luò)形狀，可以由此通過算法，給該分段提供合理的堆放位置。

圖7 生成分段包絡(luò)線

2.3 包絡(luò)線獲取工具的后續(xù)開發(fā)

所開發(fā)的工具在操作上實(shí)現(xiàn)了極大簡化，并且提高了工作效率。但是在獲取包絡(luò)線頂點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，仍然需要設(shè)計(jì)人員將每個(gè)分段的模型調(diào)取一遍。如果是要統(tǒng)計(jì)所有已經(jīng)建造過的船舶分段包絡(luò)形狀，工作量還是非常大的。因此，在后續(xù)的開發(fā)中，可以預(yù)先設(shè)置分段類型的運(yùn)輸基面，在Tribon中能通過調(diào)取模型，并默認(rèn)調(diào)整到合理視圖，自動生成一個(gè)包絡(luò)坐標(biāo)文件，最后由專人統(tǒng)一批量生成圖片存入數(shù)據(jù)庫中，這種方案會更合理。

3 堆場工藝特征數(shù)據(jù)庫

通過現(xiàn)場調(diào)研，梳理各堆場分段堆放類型、偏好、數(shù)量、進(jìn)出途徑、使用部門等信息，分析各個(gè)分段堆場的特征，總結(jié)分段物流工藝流程現(xiàn)狀，掌握分段從脫胎到總組完成之間分段物流的全過程。見表2、3。

表2 堆場名稱及場地類型信息匯總表

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的分段物流管理系統(tǒng)

4.1 分段物流管理系統(tǒng)構(gòu)架

分段移動及場地看板管理業(yè)務(wù)流程見圖8。

4.2 分段物流管理系統(tǒng)功能描述

1)車輛定位。采用國產(chǎn)北斗定位設(shè)備，對每輛平板車進(jìn)行實(shí)時(shí)位置跟蹤，定位精度要求控制在誤差不超過3 m。車子的位置和相關(guān)操作信息通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸給調(diào)度中心。

2)車輛管理系統(tǒng)?；诎沧科脚_的移動終端，基本功能包含運(yùn)輸指令接收，運(yùn)輸指令路線導(dǎo)航，運(yùn)輸指令執(zhí)行反饋，車載通訊模塊，用戶設(shè)置等模塊。見圖9、圖10。

運(yùn)輸指令管理模塊是車輛管理系統(tǒng)的核心模塊，其基本功能是實(shí)現(xiàn)平板車和調(diào)度中心之間的運(yùn)輸指令協(xié)同管理功能。

3)分段物流實(shí)時(shí)監(jiān)控。分段物流實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊主要是滿足調(diào)度中心對分段物流實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理的要求，同時(shí)可以提供各級管理者分段場地實(shí)時(shí)看板的查看功能[4-6]。

分段物流實(shí)時(shí)監(jiān)控提供對分段位置、平板車位置、場地堆放狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，同時(shí)對于當(dāng)日所確認(rèn)的運(yùn)輸指令清單進(jìn)行執(zhí)行情況匯總統(tǒng)計(jì)。

分段物流實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊需要對分段物流的整體情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，所監(jiān)控信息包含整體的分段堆場占用情況、分段當(dāng)前位置、平板車當(dāng)前位置和運(yùn)行的運(yùn)輸指令等。

表3 各堆場梳理情況

圖8 分段移動及場地看板管理業(yè)務(wù)流程

圖9 運(yùn)輸指令實(shí)時(shí)跟蹤信息反饋

圖10 運(yùn)輸指令詳細(xì)信息情況