基于船舶建造工艺特征的物流管理方法

第４８卷㊀第２期２０１９年４月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀船海工程ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４８㊀Ｎｏ.２Ａｐｒ.２０１９㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.３９６３/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣７９５３.２０１９.０２.０２８基于船舶建造工艺特征的物流管理方法张海甬１ꎬ朱玉龙１ꎬ２ꎬ黄永文１ꎬ刘建峰１(１.上海外高桥造船有限公司ꎬ上海２００１３７ꎻ２.江苏通州湾港口发展有限公司ꎬ江苏南通２２６０００)摘㊀要:分析造船主工艺流程ꎬ梳理从零件切割㊁中小组立㊁分段完工脱胎直至总组全过程ꎬ提炼出分段物流工艺过程的特征ꎻ结合物联网技术进行物流监控管理模型的初步分析ꎬ为建立分段物流监控管理系统提供基础ꎮ关键词:工艺流程ꎻ物流ꎻ物联网技术ꎻ造船中图分类号:Ｕ６７１.９９㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１￣７９５３(２０１９)０２￣０１０６￣０５收稿日期:２０１９－０１－０８修回日期:２０１９－０３－１８第一作者:张海甬(１９８０ )ꎬ男ꎬ硕士ꎬ高级工程师研究方向:船舶建造技术㊀㊀船厂是典型的离散型制造企业ꎬ从钢板预处理㊁零件切割与加工㊁组立㊁涂装㊁总组㊁搭载㊁码头舾装㊁系泊试验和试航等全工艺流程ꎬ都贯穿着生产物流活动ꎮ对工艺特征和相应的物流特征进行研究ꎬ建立反映工艺阶段的特征ꎬ以对应工艺阶段的特征来充分表征工艺阶段的作业量㊁物流㊁人力和工装需求ꎬ可以实现在生产过程中实时监控物料流向㊁生产进度ꎬ发现各类物资配送制约的瓶颈ꎬ促进精细化管理[１￣３]ꎮ本文重点分析分段生产物流ꎬ梳理分段从脱胎后到总组完成㊁搭载之前分段物流的全过程ꎬ从中提炼出工艺过程的特征ꎬ为实现分段物流的智能调度提供依据ꎮ１㊀阶段工艺特征分析船体建造过程从原材料到小组立㊁中组立直至形成分段㊁总段㊁出坞㊁系泊试验和试航交船ꎬ每个阶段都有工艺特征ꎬ分析工艺特征ꎬ剔除冗余信息ꎬ提取对分段生产工艺中具有决定性作用的特征参数ꎮ根据图１ꎬ分析工艺阶段的特征数据ꎬ提取关键的工艺ꎬ形成建造工艺特征集ꎬ由此形成标准工程图ꎮ据此分析分段之间的关系ꎬ对分段堆放位置的拓扑关系进行优化ꎬ防止堆放场地出现路径干涉ꎬ减少分段移动次数ꎬ提高分段堆放场地的周转效率ꎮ图１㊀造船主流程１.１㊀中小组立阶段中小组立阶段包括零件的装配ꎬ不同组立依据ＤＡＰ的工艺分解ꎬ形成分段的装配树ꎬ各级分支即对应中小组立ꎬ同时也反映相互关系ꎮ根据组立流向形成托盘ꎬ分别流向平直㊁曲面和外场ꎬ部分组立直送搭载ꎮ１.２㊀大组立阶段大组立阶段即形成分段的阶段ꎬ根据分段类型ꎬ包括平直分段㊁曲面分段ꎻ根据制作场地分为平直内场㊁曲面车间㊁外场ꎮ部分分段在单一胎位即可完成ꎻ部分分段需要先行制作旁板组立ꎬ再到６０１曲面车间或外场完成大组立ꎻ部分分段需要在平直车间完成片状小分段ꎬ上下合拢完成大组立ꎮ１.３㊀分段舾装阶段分段舾装工作根据分段舾装的复杂程度需要在不同的场地完成ꎮ机舱分段由于其包含大量的舾装工作必须在独立的舾装作业场地完成ꎻ双层底等分段舾装工作内容少且需要的辅助起重设备要求低ꎬ可以选择在要求较低的独立场地完成ꎻ部分分段ꎬ如油船泵舱以上结构分段由于正反面均包含大量的管子舾装工作ꎬ同时还与结构的安装相互交叉ꎬ因此ꎬ其涉及两次翻身舾装工作ꎮ１.４㊀总组阶段在总组阶段ꎬ各分段总组工艺顺序按照策划要求进行ꎮ不同分段在总组过程中有先后的工艺顺序ꎬ前后有周期间隔ꎮ部分分段需要翻身后总组ꎬ部分分段需要进行预总组形成预总段ꎬ在此基础上翻身后继续总组形成总段ꎮ总组阶段也包含舾装作业ꎬ部分舾装在总组完成后进行ꎻ部分舾装必须在上层分段吊装之前预埋ꎬ形成封舱件ꎻ部分舾装预先在内场预制形成单元ꎬ总组时整体吊上总段ꎮ１.５㊀船坞阶段船坞阶段ꎬ整船的建造依据搭载网络的策划要求完成ꎮ通常船坞阶段采用半串联式建造ꎬ也有采用环段建造法和多岛建造ꎮ不同的建造方法ꎬ分段或总段的搭载顺序不同ꎮ相同船型由于在不同吊装能力的船台或船坞搭载其总组方式也不同ꎬ因此其对应的分段之间㊁总段之间的相互拓扑关系也不同ꎮ基于以上分析ꎬ收集并组成一系列工艺过程的特征集ꎬ分析从船体零件到中小组立直至形成分段ꎬ分段从脱胎后到总组ꎬ以及船坞(船台)搭载之前的工艺全过程ꎬ为每一个作业制定相应的标准周期和计划ꎬ形成物流ꎮ直观看来ꎬ车间或堆场上的每一个零件㊁中小组立㊁分段之间没有特定的关系ꎬ是孤立存在的ꎮ但如果对其工艺特征和作业计划等方面进行研究ꎬ就可得出不同分段之间的存在相似性和规律性ꎬ并对他们实施分道管理ꎬ便于对物流进行实时控制ꎮ２㊀物流流通量与工艺特征的关系２.１㊀流通量和工艺特征的关系模型设定完成某型号船ｈ(同一时间内假定有Ｈ艘船建造)的典型工艺阶段ｓ(假定有Ｓ个典型工艺阶段)的中间产品(如分段)具有ｎ个工艺特征ꎬ将其表示为Ａ＝{Ａ１ꎬＡ２ꎬ ꎬＡｎ}ꎬ第ｉ个工艺特征Ａｉꎬ对应的物料需求为ｑｉꎬ则完成这个中间产品的物料总量为Ｑｓ＝ðｎｉ＝１ｋｉｑｉꎮ式中ｋｉ为对应于ｑｉ的换算系数ꎮ则对应于船ｈ所有工艺节点的物料需求为Ｑｈ＝ðＳｓ＝１ｆｉＱｓ(ｆｉ为换算系数)ꎬ船厂所有船总的物流需求为Ｑ＝ðＨｈ＝１Ｑｈꎮ因ＱｓꎬＱｈꎬＱ是时间的函数ꎬＱｓꎬＱｈꎬＱ可以表示为:Ｑｓ(ｔ)＝ðｎｉ＝１ｋｉｑｉ(ｔ)ꎬＱｈ(ｔ)＝ðＳｓ＝１ｆｉＱｓꎬＱ(ｔ)＝ðＨｈ＝１Ｑｈ(ｔ)ꎮＱ(ｔ)为船厂在时间ｔ上的物流量ꎬ物流量可以是质量ꎬ也可以是件数ꎬ也可以则算成一个特定量ꎮ时间段Ｔ(可以一周或一个月)的总的物流总量为Ｑｒ＝ʏＴ０Ｑ(ｔ)ｄｔꎬ单位时间段Ｔ内的平均物流量为ＶＱꎬ则ＶＱ＝ＱｔＴ＝ʏＴ０Ｑ(ｔ)ｄｔＴꎮＶＱ大ꎬ企业整个生产周转快ꎻ从Ｑ(ｔ)上可以得到实时物流情况ꎬ如果时间点上波动大ꎬ则物流均衡性差ꎮ２.２㊀分段流通量模型分段物流通量的变化主要体现在其堆场库存情况ꎮ特定场地其库存量Ｑｓ(ｔ)＝Ｓ０＋ʏｔ０ＱＶｉ(ｔ)ｄｔ－ʏｔ０ＱＶ０(ｔ)ｄｔꎬ其中Ｓ０为库存初始值ꎬＱＶｉ(ｔ)为场地流入分段量ꎬＱＶｉ(ｔ)为场地流出分段量ꎮ分段流通量是以时间为变量的函数ꎬ将其对时间积分得到特定时间区间内特定场地的流入量和流出量ꎮ将分段物流方法的数值分析推广至全工艺过程就可以得到全工艺工程的库存矩阵ꎮ３㊀典型工艺阶段物流流程对于船舶建造整个过程ꎬ分段阶段是最为最典型的阶段[４￣７]ꎮ分段脱胎之后到总组之前的分段生产标准工艺流程见图２ꎮ分析分段物流工艺流程ꎬ对分段预舾装㊁涂装和搭载的标准周期进行分析ꎬ使进行流程分析产生的各种数据更加贴近实际ꎬ并通过数据不断的收集㊁分析和反馈来改善物流流程㊁优化作业顺７０１图２㊀分段物流标准工艺流程序ꎮ该技术的突破ꎬ可以为分段物流监控管理技术的研究提供最准确的标准和数据ꎬ使其以最快的速度响应分段在运输过程中发生的错误ꎬ并及时规划出新的物流方案ꎬ实现分段物流的畅通ꎬ真正做到无库存生产ꎮ４㊀分段物流监控管理模型分析船舶建造过程中ꎬ以分段状态存在的中间产品在物流方面所使用的关键设备㊁场地资源ꎬ并通过物联网技术ꎬ在分段物流相关设备上安装相应的定位系统㊁传感器来监控分段物流的运行状态ꎬ在场地资源方面开发建立仿真地图ꎬ准确显示分段的移动和摆放状态ꎮ出于船舶企业智能制造技术应用需求及面向智能化现场管控需要ꎬ要研究船舶企业生产物流物联网感知层㊁网络层㊁应用层三层架构内涵和内容ꎬ分析各个层次所涉及的关键技术ꎬ提出一种适合船舶企业生产物流智能管控的物联网体系架构ꎮ通过船舶企业生产物流业务流程分析ꎬ研究数据在三个层次之间以及与外部应用系统之间的信息交互ꎬ建立以事件㊁任务为驱动的感知层㊁网络层㊁应用层协同工作机制ꎮ建立分段物流监控管理模型见图３ꎮ图３㊀分段物流监控管理模型㊀㊀１)感知层ꎮ建立信息获取㊁数据存储等业务模型ꎬ建立抽象的感知层服务接口模型ꎬ满足船厂生产物流物联网系统感知层的可理解性㊁可扩展性及易用性等ꎮ２)网络层ꎮ分析数据传输网络的管理配置模式㊁网络安全机制等ꎬ构建生产物流物联网网络服务模型ꎬ搭建应用层与感知层信息交互桥梁ꎮ３)应用层ꎮ针对底层感知数据的分析㊁处理和决策服务模式ꎬ构建现场定位㊁测量㊁监控等基础服务架构ꎬ建立抽象的业务集成接口模型ꎬ支撑船厂生产物流智能管控需求ꎮ５㊀结论通过船舶建造工艺特征研究实现船舶建造流程从定性分析到定量分析ꎬ这是船舶建造流程研究方法的创新ꎮ对建造流程的工艺特征研究目前仅局限于分段阶段ꎬ要将船舶建造流程定量分析得更准确ꎬ全流程的工艺特征研究有待后续进一８０１步开展ꎮ同时基于分段工艺特征的分段物流监控管理模型的构架目前已形成验证平台并已应用于船舶生产实践ꎬ但能够完全指导生产的工程化平台还需进一步完善ꎮ参考文献[１]张志英ꎬ王维泽ꎬ侯俊.船厂钢板堆场多时段作业计划优化[Ｊ].哈尔滨工程大学学报ꎬ２０１５ꎬ３６(５):６３８￣６４３.[２]王冲ꎬ茅云生ꎬ辛锺桂.基于遗传算法的船舶分段运输调度方法[Ｊ].上海交通大学学报ꎬ２０１７ꎬ５１(３):３３８￣３４３.[３]李翼ꎬ吕建军ꎬ甄希金.面向船坞总组场地的分段调度管理技术研究[Ｊ].船舶工程ꎬ２０１６(１２):５２￣５５. [４]黄咏文ꎬ蒋祖华ꎬ毛祖杰ꎬ等.面向船体分段生产调度的知识导航系统设计[Ｊ].重庆大学学报ꎬ２０１３ꎬ３６(１):４３￣４９.[５]兰宏凯ꎬ杨赤ꎬ柳存根.船舶平面分段流水线模糊调度系统开发[Ｊ].船舶工程ꎬ２０１８(１１):１８￣２２. [６]石军ꎬ柳存根ꎬ杨志.基于数据挖掘的船舶平面分段智能调度模型设计[Ｊ].船海工程ꎬ２０１８(５):６０￣６３. [７]杨志ꎬ柳存根.船舶平面分段流水线多目标模糊调度的改进粒子群算法[Ｊ].舰船科学技术ꎬ２０１８(５):４７￣５１.ＭｅｔｈｏｄｏｆＬｏｇｉｓｔｉｃｓＭａｎａｇｅｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＰｒｏｃｅｄｕｒｅＣｈａｒａｃｔｅｒｓＺＨＡＮＧＨａｉ￣ｙｏｎｇ１ꎬＺＨＵＹｕ￣ｌｏｎｇ１ꎬ２ꎬＨＵＡＮＧＹｏｎｇ￣ｗｅｎ１ꎬＬＩＵＪｉａｎ￣ｆｅｎｇ１(１.ＳｈａｎｇｈａｉＷａｉｇａｏｑｉａｏＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｈａｎｇｈａｉ２００１３７ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＪｉａｎｇｓｕＴｏｎｇｚｈｏｕｗａｎＰｏｒｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＮａｎｔｏｎｇＪｉａｎｇｓｕ２２６０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｏｆｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇｗａｓａｎａｌｙｚｅｄꎬａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｗｈｏｌｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐａｒｔｓｃｕｔｔｉｎｇꎬｓｕｂ￣ａｓｓｅｍｂｌｙꎬｓｕｂｓｅｃｔｉｏｎｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｔｏｔｈｅｇｅｎｅｒａｌａｓｓｅｍｂｌｙ.Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｏｎｇｓ(Ｉｏ.Ｔ)ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬａｍｏｄｅｌｏｆｓｅｃｔｉｏｎｌｏｇｉｓｔｉｃｓｍａｎａｇｅｍｅｎｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄꎬｐｒｏｖｉｄｉｎｇｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｔｏｓｅｔｕｐｔｈｅｓｅｃ￣ｔｉｏｎｌｏｇｉｓｔｉｃｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓꎻｌｏｇｉｓｔｉｃｓꎻｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｏｎｇｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ(上接第１０５页)ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＵＲＳ３４ｕｐｏｎｔｈｅＤｉｒｅｃｔＳｔｒｅｎｇｔｈＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｈｅＶｅｒｙＬａｒｇｅＣｏｎｔａｉｎｅｒＳｈｉｐＺＨＡＯＸｉｎꎬＺＨＡＮＧＷｅｉ(ＳｈａｎｇｈａｉＷａｉｇａｏｑｉａｏＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｈａｎｇｈａｉ２００１３７ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎＵＲＳ３４ａｎｄＬｌｏｙｄ ｓＲｅｇｉｓｔｅｒｒｕｌｅｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ.Ｔａｋｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｓｓｅｓｓ￣ｍｅｎｔｏｆｃａｒｇｏｈｏｌｄｆｏｒｔｈｅ１４０００ＴＥＵｃｏｎｔａｉｎｅｒｓｈｉｐａｓｅｘａｍｐｌｅꎬｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＵＲＳ３４ｕｐｏｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｈｅｖｅｒｙｌａｒｇｅｒｃｏｎｔａｉｎｅｒｓｈｉｐ(ＶＬＣＳ)ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＵＲＳ３４ｃａｕｓｅｓｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎＬｌｏｙｄ ｓＲｅｇｉｓｔｅｒｒｕｌｅｓꎬｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｍｏｒｅｓｔｒｉｃｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｃａｒｇｏｈｏｌｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＶＬＣＳ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＵＲＳ３４ꎻｖｅｒｙｌａｒｇｅｃｏｎｔａｉｎｅｒｓｈｉｐꎻｄｉｒｅｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ９０１。