船體分段制造質(zhì)量信息追溯及軟件實(shí)現(xiàn)

郭 威，劉 堅(jiān)，王鵬宇，任文彬

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

0 引 言

質(zhì)量信息反應(yīng)出來的企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)在很大程度上影響造船企業(yè)內(nèi)部的管理方法模式。當(dāng)前國內(nèi)船廠船體分段制造質(zhì)量信息大多是人為記錄和整理，由于質(zhì)量業(yè)務(wù)的種類繁多，在過程中產(chǎn)生的質(zhì)量信息門類雜且涉及專業(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)性和不確定性等特點(diǎn)，所以難以形成固定、通用的質(zhì)量信息分析流程和模式，船體分段制造質(zhì)量信息的綜合分析統(tǒng)計(jì)工作比較粗放、準(zhǔn)確性低，質(zhì)量信息追溯工作更是無法開展[1]。

1 船體分段制造質(zhì)量信息追溯技術(shù)

1.1 技術(shù)方案

建立船體分段制造質(zhì)量信息追溯需求框架，對(duì)每項(xiàng)質(zhì)量信息追溯內(nèi)容建立追溯方案。研究設(shè)計(jì)信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)量檢驗(yàn)信息的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)船體分段制造質(zhì)量信息的可追溯。

通過分析分段制造實(shí)際生產(chǎn)過程中質(zhì)量信息追溯的具體需求，明確追溯所需的設(shè)計(jì)信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)量檢驗(yàn)信息，建立船體分段制造質(zhì)量信息追溯需求框架，如材料追溯所需的材料信息、證書信息、爐號(hào)和批號(hào)信息、報(bào)驗(yàn)信息等[2]。

基于船體分段制造質(zhì)量信息追溯需求框架，研究所需質(zhì)量信息之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立質(zhì)量信息追溯方案，明確從質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫中需要抽取的檢驗(yàn)信息內(nèi)容，分析材料、零件、焊縫等在報(bào)驗(yàn)、檢驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)格式及關(guān)聯(lián)規(guī)則[3]，實(shí)現(xiàn)追溯對(duì)象信息的快速提取及追溯內(nèi)容的重新組織。

1.2 關(guān)系模型

針對(duì)船體分段制造質(zhì)量信息追溯技術(shù)的研究，主要包含原材料信息追溯和焊縫信息追溯兩方面。建立船體分段制造質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫模型的步驟如下：(1)針對(duì)質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)開展需求分析，通過逐步設(shè)計(jì)，確定質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)流程、交互方式和設(shè)計(jì)范圍；(2)以數(shù)據(jù)分析過程為導(dǎo)向，比較并確定相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析方法，通過梳理分析船體分段制造質(zhì)量的相關(guān)過程，得到船體分段制造質(zhì)量管控的流程圖；(3)根據(jù)質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫的要求，分析各種概念型數(shù)據(jù)模型的優(yōu)劣并開展概念設(shè)計(jì)；(4)將概念設(shè)計(jì)的結(jié)果作為輸入，選用關(guān)系型模型即實(shí)體-聯(lián)系(Entity-Relationship Diagram,E-R)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行描述，以確定船體分段制造質(zhì)量信息追溯的各實(shí)體及相互關(guān)系，并繪制出關(guān)系圖；(5)根據(jù)船體分段制造質(zhì)量信息追溯的需求分析和概念設(shè)計(jì)結(jié)果確定船體分段制造質(zhì)量信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)的各模塊及對(duì)應(yīng)實(shí)體的全部屬性，實(shí)現(xiàn)E-R數(shù)據(jù)模型向關(guān)系型數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換，并初步確定質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模塊圖。

1.3 追溯方式

(1) 追溯指定批次鋼材生產(chǎn)的具體零件及分段中的具體位置。該方式可追溯某批次鋼材在分段中的分布及對(duì)應(yīng)的組立關(guān)系。由于一般的質(zhì)量分析和追溯軟件并不能關(guān)聯(lián)材料的證書信息，在分段結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)，往往不能分析問題區(qū)域材料的質(zhì)量信息，更無法排查對(duì)應(yīng)批號(hào)鋼板在其他結(jié)構(gòu)的質(zhì)量情況。

(2) 在缺陷發(fā)生時(shí)，追溯施工日期當(dāng)日另外進(jìn)行的焊接施工。該方式可考慮天氣環(huán)境因素對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生的影響，并且在缺陷發(fā)生時(shí)可對(duì)相應(yīng)工作進(jìn)行重點(diǎn)檢查。因?yàn)楹附邮┕ぴ诖w分段制造過程中的占比非常大，用傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄的追溯方法很難進(jìn)行此項(xiàng)追溯分析。

(3) 追溯問題焊縫施工記錄，包括焊工、焊機(jī)、焊材、焊接電壓、焊接電流、焊接速度等。該方式基于對(duì)船體分段制造過程中工作量較大的焊接過程歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)問題焊縫施工記錄的追溯分析。

(4) 追溯統(tǒng)計(jì)各分段易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，便于進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤和尋找解決方案。由于不同焊接結(jié)構(gòu)形式在焊接過程中，大多會(huì)產(chǎn)生不同的拘束形式，可形成不同的變形和應(yīng)力，所以常出現(xiàn)不同的質(zhì)量缺陷。該方式可將質(zhì)量問題按照結(jié)構(gòu)類型、材料/材質(zhì)、工藝方法、焊接方法、人員水平等因素分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

(5) 追溯某焊工的焊接工作和產(chǎn)生的焊接問題。該方式依托焊接實(shí)名登記，對(duì)焊工的質(zhì)量考核進(jìn)行量化，實(shí)現(xiàn)將質(zhì)量指標(biāo)細(xì)化分解的目標(biāo)。

1.4 模型實(shí)現(xiàn)

通過建立原材料和焊接質(zhì)量數(shù)據(jù)的信息數(shù)據(jù)庫，明確船體分段制造質(zhì)量信息管控的業(yè)務(wù)過程和數(shù)據(jù)流程，可實(shí)現(xiàn)原材料和焊縫質(zhì)量的信息追溯。針對(duì)發(fā)生質(zhì)量問題的焊縫，在焊縫庫管理界面輸入焊縫編號(hào)后，可追溯焊縫的相關(guān)信息。通過組立零件結(jié)構(gòu)樹查詢問題焊縫相鄰的零件信息，在原材料管理界面中查詢對(duì)應(yīng)零件使用的鋼材批號(hào)，通過關(guān)聯(lián)的原材料證書追溯該批鋼材的成分、性能和生產(chǎn)制造等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)生質(zhì)量問題的焊縫完成其裝配零件的原材料信息追溯。另一方面，問題焊縫的焊工、焊接施工情況及相應(yīng)的檢驗(yàn)記錄、缺陷情況等，需要從焊工管理、施工管理、無損檢測(cè)(Nondestructive Testing,NDT)、質(zhì)量檢驗(yàn)等過程數(shù)據(jù)中分別進(jìn)行追溯，完成焊接過程和焊接施工責(zé)任的信息追溯。在上述數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)的過程中，由于船體分段制造質(zhì)量信息追溯涉及多個(gè)數(shù)據(jù)表的信息調(diào)用，所以如何進(jìn)行信息追溯優(yōu)化也是模型能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵因素之一。

1.5 解決方案

船體分段原材料信息追溯，追溯內(nèi)容包括設(shè)計(jì)物料清單(Bill of Material,BOM)分段零件信息、采購中心原材料信息、原材料檢驗(yàn)信息、下料車間切割信息，利用分段零件編號(hào)的唯一性，基于質(zhì)量管控?cái)?shù)據(jù)庫，自動(dòng)關(guān)聯(lián)相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)原材料信息追溯，如圖1所示。

圖1 原材料信息追溯流程

船體分段焊縫信息追溯，追溯內(nèi)容包括BOM數(shù)據(jù)中心焊縫集合信息、焊接工藝信息、焊工信息庫個(gè)人信息、焊工持證信息、NDT檢驗(yàn)信息、裝配檢驗(yàn)信息、外觀檢驗(yàn)信息等，利用焊縫編碼和焊工信息的唯一性，實(shí)現(xiàn)船體分段焊縫信息追溯[4]，如圖2所示。

圖2 焊縫信息追溯流程

2 船體分段制造質(zhì)量信息追溯軟件實(shí)現(xiàn)

根據(jù)業(yè)務(wù)模型的需要，以瀏覽器-服務(wù)器結(jié)構(gòu)(Browser-Server,B/S結(jié)構(gòu))作為船體分段制造質(zhì)量信息追溯軟件架構(gòu)，結(jié)構(gòu)化查詢語言(Structured Query Language,SQL)Server 2008R2作為數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)工具。經(jīng)過前期的技術(shù)調(diào)研，Google的前端JS框架AngularJS具有的模型-視圖-控制器(Mode-View-Controller,MVC)框架、自動(dòng)數(shù)據(jù)雙向綁定、依賴注入等特性[5]，適合船體分段制造質(zhì)量信息追溯軟件數(shù)據(jù)銜接、信息大量調(diào)用的需要。

2.1 原材料信息追溯

2.1.1 原材料信息管理

原材料信息管理包括材料類型、技術(shù)協(xié)議編號(hào)、采購合同號(hào)、采購單號(hào)、規(guī)格、型號(hào)、等級(jí)、數(shù)量、爐號(hào)、批號(hào)、重量、備注、項(xiàng)目編號(hào)、錄入時(shí)間等信息，如圖3所示。

2.1.2 原材料證書信息管理

原材料證書信息管理包括證書類型、證書編號(hào)、頁碼、中文名、英文名、過期時(shí)間、頁數(shù)、備注、對(duì)應(yīng)技術(shù)協(xié)議號(hào)、對(duì)應(yīng)采購單號(hào)、關(guān)聯(lián)物資、附件等信息，如圖4所示。圖4中無底色的證書記錄表示證書在有效期內(nèi)，淺底色的證書記錄表示證書即將過期(一周內(nèi))，深底色的證書記錄表示證書已經(jīng)過期。

2.1.3 信息關(guān)聯(lián)管理

為在下一步的原材料信息追溯工作中可直接查看對(duì)應(yīng)零件的材料及證書信息，在上述原材料信息管理界面和原材料證書信息管理界面中可將原材料信息和原材料證書信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

2.1.4 原材料信息追溯管理

原材料信息追溯界面可通過組立結(jié)構(gòu)樹對(duì)分段節(jié)點(diǎn)進(jìn)行新增、編輯、刪除操作。選中已經(jīng)添加/導(dǎo)入過零件信息的分段，點(diǎn)擊刪除所有零件，即可清空該分段節(jié)點(diǎn)下所有零件信息。選中未導(dǎo)入零件信息的分段，在右側(cè)界面中可一鍵導(dǎo)入零件表，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的零件號(hào)、所屬分段號(hào)、所屬組立號(hào)、設(shè)計(jì)材質(zhì)、原材料材質(zhì)、規(guī)格、數(shù)量、重量、套料號(hào)、批號(hào)、關(guān)聯(lián)的證書號(hào)、對(duì)應(yīng)證書頁碼等信息進(jìn)行追溯管理，如圖5所示。原材料信息追溯管理將爐號(hào)相同的材料證書信息自動(dòng)匹配到列表中，可通過點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的證書號(hào)查看原材料證書信息。

圖3 原材料信息管理界面

圖4 原材料證書信息管理界面

圖5 原材料信息追溯管理界面

2.2 焊縫信息追溯

2.2.1 焊縫信息維護(hù)管理

焊縫信息維護(hù)管理界面可通過結(jié)構(gòu)樹對(duì)船體分段的分類編碼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行新增、編輯、刪除操作。對(duì)需要追溯的焊縫按照結(jié)構(gòu)-重要、結(jié)構(gòu)-普通、舾裝結(jié)構(gòu)、舾裝管系、舾裝電氣、舾裝輪機(jī)等分類編碼，下一級(jí)結(jié)構(gòu)樹可對(duì)船體分段進(jìn)行維護(hù)，右側(cè)界面記錄焊縫對(duì)應(yīng)的圖紙編號(hào)、零件號(hào)、設(shè)備名或管件號(hào)，得到完整的焊縫編碼庫，如圖6所示。

2.2.2 焊縫報(bào)驗(yàn)管理

在檢報(bào)驗(yàn)過程中可選取已維護(hù)的焊縫信息，包括對(duì)應(yīng)焊縫的剖面/管件號(hào)、焊縫號(hào)(檢測(cè)點(diǎn))、檢測(cè)長度、單雙面、件數(shù)、接頭類型、坡口形式、焊接方法、材質(zhì)、板厚/規(guī)格、焊工號(hào)、焊接完成時(shí)間等。其中，通過焊縫號(hào)與焊工號(hào)的關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)焊接實(shí)名制，可追溯焊工的基本信息，包括姓名、身份證號(hào)等，以及焊接資質(zhì)信息，包括焊工的持證情況、對(duì)應(yīng)證書編號(hào)、授予焊接方法、發(fā)證機(jī)關(guān)、證書在廠狀態(tài)、證書是否有效等，如圖7所示。

2.2.3 焊縫信息追溯管理

在焊縫信息追溯管理界面可完成對(duì)焊縫庫維護(hù)的焊縫信息與檢驗(yàn)過程調(diào)用焊縫信息的自動(dòng)匹配，實(shí)現(xiàn)按船體分段的分類類型、按分段對(duì)焊縫號(hào)、檢驗(yàn)類型、剖面/管件號(hào)、班組、最終檢驗(yàn)狀態(tài)、最終檢驗(yàn)日期、初檢日期、返修日期等信息進(jìn)行追溯管理，如圖8所示。

圖6 焊縫信息維護(hù)管理界面

圖7 焊縫報(bào)驗(yàn)管理界面

圖8 焊縫信息追溯管理界面

3 結(jié) 語

質(zhì)量追溯是造船企業(yè)質(zhì)量管理較為重要的工作之一，且利用信息化系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量信息的追溯是提高質(zhì)量管理效率的必要條件?；趯?duì)船體分段制造質(zhì)量信息追溯需求的梳理，開展船體分段制造質(zhì)量信息追溯技術(shù)研究，依托其他信息系統(tǒng)，將質(zhì)量信息記錄到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，按照需求統(tǒng)計(jì)、處理這些數(shù)據(jù)信息，可對(duì)船舶制造質(zhì)量管理狀態(tài)提供評(píng)價(jià)，為造船企業(yè)管理決策提供數(shù)據(jù)支撐。