蔣艷會， 孔 寧， 周 清

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

0 引 言

船體分段車間智能制造執(zhí)行管控系統(tǒng)(Intelligent Manufacturing Execution System，IMES)是以船體分段車間為對象，以船體分段建造過程中的中間產(chǎn)品為應用對象，以提高車間制造執(zhí)行管控效率為目標，支持數(shù)據(jù)、倉儲、計劃排產(chǎn)、物流、精度和質量等過程執(zhí)行管控的軟件。為分析該軟件的工程適應性，選擇典型船體分段在多家船廠的船體分段車間進行示范應用。由于在應用過程中涉及的生產(chǎn)數(shù)據(jù)種類較為繁雜，手工統(tǒng)計和匯總計算需要耗費大量人力，且容易出錯，因此提出開發(fā)船體分段車間指標采集系統(tǒng)(Index Collection System，ICS)。

1 ICS總體功能結構

ICS總體功能架構如圖1所示，包含數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩大模塊，各自包含停工待料縮短百分比、車間庫存減少百分比、生產(chǎn)效率、船體分段無裕量制造率和品質報驗差錯率等5個子模塊，其中：生產(chǎn)效率子模塊包含切割、鋼材堆場、小組立、中組立和大組立等5個子模塊。

圖1 ICS總體功能結構

2 數(shù)據(jù)采集

ICS數(shù)據(jù)采集主要通過Web Service接口接入、消息中間件數(shù)據(jù)交換接入、采集器和開放數(shù)據(jù)庫訪問方式接入等4種方式實現(xiàn)[1]，其中：使用IMES后的數(shù)據(jù)通過第1種方式獲取；使用IMES前的數(shù)據(jù)通過后3種方式獲取。

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 數(shù)據(jù)轉換和存儲

ICS數(shù)據(jù)分為使用IMES前后的數(shù)據(jù)。使用IMES后的數(shù)據(jù)從IMES中獲取。使用IMES前的數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示：通過船舶設計軟件、采集器和船舶管理軟件獲取，將采集的數(shù)據(jù)按類別分別存儲，經(jīng)抽取轉換加載(Extract-Transform-Load，ETL)[2]數(shù)據(jù)處理層對數(shù)據(jù)進行抽取、清洗[3]、加載和轉換處理，再存儲至ICS數(shù)據(jù)庫，ICS進行指標計算和驗證顯示。

圖2 使用IMES前的數(shù)據(jù)處理流程

3.2 指標計算

船體分段車間指標算法如下：

(1)生產(chǎn)效率

以同車間和同類型船體分段載體為驗證對象，對各業(yè)務環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工時進行量化統(tǒng)計分析，計算全車間的生產(chǎn)效率。計算公式為

(1)

(2)車間庫存減少百分比

計算車間庫存減少百分比需要一個參照標準，即根據(jù)現(xiàn)階段生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到單位船體分段物料數(shù)量產(chǎn)出對應的庫存量，再統(tǒng)計使用IMES后的庫存量，對比分析得到車間庫存減少百分比。計算公式為

(2)

式中：L1為現(xiàn)階段生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到單位船體分段物料數(shù)量產(chǎn)出對應的庫存量；L2為使用IMES后的庫存量。

受當前技術條件限制，L1未作全面統(tǒng)計。

(3)停工待料縮短百分比

統(tǒng)計船體分段各生產(chǎn)工序階段配套有序供給率(即各工序實際供給與計劃供給的時間偏差)，計算停工待料縮短百分比。計算公式為

(3)

式中：G1為當前各生產(chǎn)工序階段配套有序供給率；G2為使用IMES后的各生產(chǎn)工序階段配套有序供給率。

(4)船體分段無裕量制造率

加強船體分段生產(chǎn)線加工精度控制，減少完工切割量，可縮短建造時間，節(jié)省建造成本，提升產(chǎn)品質量。主要測試某個建造周期內(nèi)的船體分段無裕量制作個數(shù)與制作總數(shù)的比率。計算公式為

(4)

(5)品質報驗差錯率

以同車間和同類型船體分段載體為驗證對象，對報驗各環(huán)節(jié)的錯誤信息進行量化統(tǒng)計分析，計算報驗差錯率。計算公式為

(5)

3.3 指標驗證

IMES目前已在多家船廠的船體分段車間使用，為驗證其使用效果，選擇典型的指標數(shù)據(jù)進行分析[4]，包括3家船廠的5個指標數(shù)據(jù)，指標驗證如圖3所示。結果表明，在使用IMES后，各家船廠的生產(chǎn)效率均提高20%以上，車間庫存減少百分比均提高30%以上，停工待料縮短百分比均提高30%以上，船體分段無裕量制造率均達90%以上，品質報驗差錯率均小于0.5%。

圖3 指標驗證

4 結 語

通過IMES在3家船廠的船體分段車間使用驗證，可知使用IMES對船舶制造能力的整體提升具有重要意義，而ICS提供IMES的應用驗證，可為進一步推廣IMES的應用創(chuàng)造條件。