船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)與制造過程中決策協(xié)同方法的研究

1、船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)與制造過程中決策協(xié)同方法的研究提要本文討論了船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)與制造過程中利用Windchill建立企業(yè)TIS平臺，輔助企業(yè)利用該平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)決策協(xié)同和生產(chǎn)組織決策協(xié)同的方法。引言    船舶產(chǎn)品的復(fù)雜性決定了其研制建造過程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要企業(yè)的多部門，以及地點(diǎn)分散的車間、加工分廠、設(shè)備供應(yīng)商等多場所的協(xié)同工作。眾多的矛盾體現(xiàn)在，船舶設(shè)計(jì)是一個(gè)需要不斷作出決定的多準(zhǔn)則決策過程，其內(nèi)容的廣泛性及矛盾的復(fù)雜性使得設(shè)計(jì)中關(guān)鍵性問題和主要矛盾也相當(dāng)復(fù)雜，有時(shí)甚至達(dá)到難以確定的程度（尤其對于新型船舶的開發(fā)設(shè)計(jì)）。由于目前國內(nèi)工業(yè)化信息管理技術(shù)尚處于起步階段，所以還

2、普遍存在各部門之間信息交換不流暢的(信息孤島)現(xiàn)象，上道生產(chǎn)設(shè)計(jì)資料與建造指令不能快速地傳遞到下道工序的生產(chǎn)部門和相關(guān)的管理職能部門，現(xiàn)場的信息不能及時(shí)地反饋到設(shè)計(jì)部門，同時(shí)，各部門間又缺乏協(xié)同工作的有效機(jī)制，這時(shí)，如果僅憑經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷，往往會作出不合理的決策（設(shè)計(jì)），所積累的各級矛盾沖突會集中到裝配階段，甚至船臺合攏階段才暴露出來，浪費(fèi)寶貴的船臺資源，最終影響產(chǎn)品生產(chǎn)周期。而且更重要的是，在建造過程和后期階段，為解決這類沖突所耗費(fèi)的人力、財(cái)力與時(shí)間，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上道工序零件制造階段或設(shè)計(jì)階段。因此，這些因素嚴(yán)重地制約了船舶行業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展。加快工廠TIS平臺建設(shè)，提高信息流通度，增強(qiáng)設(shè)計(jì)、生

3、產(chǎn)、制造各部門的協(xié)同工作是各大型企業(yè)為提高自身競爭優(yōu)勢，加快設(shè)計(jì)和制造過程所面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。    2、應(yīng)用實(shí)例    2.1工廠概況    某造船廠是一家軍民結(jié)合的大型造船企業(yè)擔(dān)負(fù)著軍品、民品船舶的建造任務(wù)年生產(chǎn)船舶噸位近50萬dwt。    2.2項(xiàng)目實(shí)施方案及范圍    實(shí)施范圍將以船研所為主，局部向生產(chǎn)車間、管理部門、設(shè)計(jì)所、船東延伸。利用美國PTC公司的Windchill平臺建立基于因特網(wǎng)的分布在設(shè)計(jì)所、車間、工廠、管理部門的微機(jī)終端

4、，作為使用TIS平臺的產(chǎn)品協(xié)同環(huán)境構(gòu)架。使用這一TIS平臺除了采取必要的安全保密機(jī)制、防火墻等系統(tǒng)設(shè)計(jì)外無需構(gòu)架另外的網(wǎng)絡(luò)通道。    2.3系統(tǒng)的集成    Windchill采用Web centric的結(jié)構(gòu)提供多種聯(lián)盟環(huán)境可滿足企業(yè)對信息管理的需要并可以實(shí)現(xiàn)工廠對TIS管理系統(tǒng)進(jìn)行分步實(shí)現(xiàn)的策略還可和船廠目前使用的瑞典KCSAB公司的TribonMl，以及美國PTC公司的CADDS5-3DCAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成。    3D設(shè)計(jì)系統(tǒng)在幫助船廠提高生產(chǎn)設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平中起到了一定的作用同時(shí)從3D設(shè)計(jì)模型中所產(chǎn)

5、生的大量電子化生產(chǎn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和制造信息為實(shí)現(xiàn)企業(yè)各部門間的信息共享提供了必要的信息載體。利用Windchill構(gòu)建的船廠TIS平臺為產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)與制造提供了一個(gè)寬廣的環(huán)境空間。TIS構(gòu)成框架如圖所示。    3.產(chǎn)品生產(chǎn)協(xié)同設(shè)計(jì)的決策作用    3.1提高車間建造水平降低廢品率    利用二維圖紙及相關(guān)技術(shù)文件來制定加工及裝配方案，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)加工及裝配過程中的空間矛盾沖突，這會導(dǎo)致返工和材料的浪費(fèi)。有必要將三維模型發(fā)送到車間，用于生產(chǎn)前進(jìn)行加工及裝配過程仿真，以避免或減少不必要的返工和材料浪費(fèi)。通過產(chǎn)品

6、協(xié)同設(shè)計(jì)可視化工具，產(chǎn)品線上的各級人員根據(jù)規(guī)定的要素，提取、查詢、測量相應(yīng)級別的產(chǎn)品資料3D模型、2D圖紙和各類電子化設(shè)計(jì)文件，用以指導(dǎo)加工和裝配。生產(chǎn)管理人員也可從3D模型中查看矛盾沖突發(fā)生的空間環(huán)境，作出合理的決策或解決方案，而不受時(shí)間和空間位置的限制。3.2合理調(diào)配工作計(jì)劃明確各部門職責(zé)    產(chǎn)品建造進(jìn)程的前移，設(shè)計(jì)所和相關(guān)設(shè)備廠家提供圖紙的進(jìn)度、完備性，以及其他外來資料目錄、標(biāo)準(zhǔn)件圖紙目錄的到廠情況，都將直接影響船廠一系列工序節(jié)點(diǎn)進(jìn)度。所以，有必要記錄、跟蹤每次圖紙到廠情況，以及各次修改通知，使各級主管部門能夠全面及時(shí)查看，以便對外督促，對內(nèi)合理安排和調(diào)

7、整設(shè)計(jì)人員的工作計(jì)劃。    目前普遍存在兩種問題，一是上道工序（如設(shè)計(jì)所等）的設(shè)計(jì)更改，由于沒有及時(shí)通知下道相應(yīng)工序，而造成連鎖返工的發(fā)生；二是由于各種原因，物管部門采購到的鋼材規(guī)格與訂貨清單往往不完全相符，采購部門與生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門或鋼料車間又缺乏必要的信息溝通，從而造成設(shè)計(jì)成批返工，導(dǎo)致生產(chǎn)車間停工。    比如第一個(gè)問題，當(dāng)設(shè)計(jì)已發(fā)生更改，而鋼料車間仍按更改前的圖紙下料并下發(fā)到船體車間，船體車間仍按錯(cuò)誤的下料長度組織裝配等等，這就必然造成層層返工和材料浪費(fèi)。如果加強(qiáng)設(shè)計(jì)、加工、建造過程的協(xié)同，就可確保一旦設(shè)計(jì)更改發(fā)生時(shí)，通過工廠T

8、IS平臺的協(xié)同工作環(huán)境，將修改通知單、工期通知單、技術(shù)通知單等信息及時(shí)下發(fā)到下道工序，就能避免或制止返工和材料浪費(fèi)繼續(xù)發(fā)生。    關(guān)于第二個(gè)問題例如訂貨清單中有一批鋼材的規(guī)格為12mm×1200mm×1200mm，而實(shí)際采購的是12mm×1000mm×8000mm，車間領(lǐng)不到生產(chǎn)所需規(guī)格的鋼材，無法繼續(xù)工作，只有等待設(shè)計(jì)部門重新套料，重新提供下料磁盤。所以，如果建立了物管部門與生產(chǎn)科室、設(shè)計(jì)所間的協(xié)同工作環(huán)境，讓設(shè)計(jì)部門及時(shí)了解到物管部門的到貨規(guī)格及庫存情況，生產(chǎn)設(shè)計(jì)就可以按庫存的鋼材規(guī)格組織套料，實(shí)現(xiàn)材料的有效利用，避免

9、或減少返工與停工現(xiàn)象的發(fā)生。管裝、電裝、機(jī)裝也存在同樣的問題。    3.3跟蹤產(chǎn)品建造節(jié)點(diǎn)使生產(chǎn)計(jì)劃可控    無論是上道工序的生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門，還是下道工序的鋼料加工、船體車間以及相關(guān)的生產(chǎn)組織部門都非常希望了解對方的實(shí)際工作狀態(tài)、工作完成情況，以便作出相應(yīng)的合理的科學(xué)的工作調(diào)配。通過工廠TIS平臺的產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)同環(huán)境，各分廠的各級管理人員就能及時(shí)查看設(shè)計(jì)部門的設(shè)計(jì)進(jìn)度和各生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際進(jìn)展情況，幫助計(jì)劃可控，并建立對影響節(jié)點(diǎn)進(jìn)度等重要事件的自動發(fā)布機(jī)制或公告板，使管理人員及時(shí)了解情況，作出快速決策，如圖所示、物管部門的采購也能根據(jù)設(shè)計(jì)

10、部門的材料、設(shè)備托盤（如管系托盤、電氣托盤等）分批采購。    生產(chǎn)部門希望盡可能提前了解目前正在進(jìn)行的生產(chǎn)準(zhǔn)備情況。通過工廠TIS平臺的產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)同環(huán)境，生產(chǎn)部門的相關(guān)人員根據(jù)各自的訪問權(quán)限，可隨時(shí)查詢相關(guān)的托盤配套情況，進(jìn)行虛實(shí)對比。生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)組織部門也可以通過TIS平臺了解自制件的配套情況，以便合理組織生產(chǎn)。這樣，就可避免漏定或供貨不及時(shí)造成待料、誤工。    3.4建立產(chǎn)品建造知識庫提高造船精度    在生產(chǎn)建造過程中，車間對每個(gè)建造環(huán)節(jié)，每個(gè)分段都進(jìn)行了嚴(yán)格的工量測量，這些測量數(shù)據(jù)都是船

11、廠的寶貴資源。由于缺乏對這些資料的合理管理機(jī)制，這些資料和信息并沒有得到有效的利用。建立對這些測量資料的知識庫，供后續(xù)船只在設(shè)計(jì)與建造中查尋和參考，將會不斷提高造船精確度，為無余量造船技術(shù)提供有用的資料和建造知識庫。同時(shí)，由于目前缺乏對車間零部件配套情況的有效管理，零部件的丟失現(xiàn)象嚴(yán)重，尤其是關(guān)鍵材料由于丟失而造成的材料短缺，已構(gòu)成影響建造成本和節(jié)點(diǎn)進(jìn)度的因素之一。通過工廠TIS平臺的產(chǎn)品協(xié)同環(huán)境，建立與車間零部件配套體系，跟蹤從分段零件清冊、鋼材下料、分段組裝，到船臺合攏的整個(gè)過程，以控制零件在計(jì)劃的時(shí)間內(nèi)到達(dá)規(guī)定的工位。同時(shí)，相關(guān)的職能部門可隨時(shí)監(jiān)控零部件在各工位的流向狀態(tài)，以保證生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)按計(jì)劃進(jìn)行。    4、總結(jié)    綜上所述，建立協(xié)同工作環(huán)境來解決目前在項(xiàng)目管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方面的問題，以提高客戶、廠、所、車間各部門對產(chǎn)品信息的共享，加強(qiáng)協(xié)同工作可收到改善企業(yè)運(yùn)作效率的效果、產(chǎn)品線的管理人員，可以及時(shí)地了解項(xiàng)目