后行生產(chǎn)任務(wù)資源配套系統(tǒng)框架及其應(yīng)用

鄭俊麗，李靜文

（江蘇熔盛重工有限公司，江蘇 南通 226532）

0 引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟和計(jì)算機(jī)安全技術(shù)的日益提高，為各行各業(yè)實(shí)施信息化管理系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的支持。在船舶工業(yè)領(lǐng)域，加速推廣現(xiàn)代造船模式、全面應(yīng)用信息技術(shù)、縮短造船周期、降低造船成本是我國走向造船強(qiáng)國的保證。當(dāng)前船舶行業(yè)各公司間的競爭日趨激烈，且根據(jù)國家最新發(fā)布的《船舶行業(yè)規(guī)范條件》，船舶企業(yè)應(yīng)具有與總裝化建造技術(shù)相適應(yīng)的信息化管理和信息集成能力，建立船舶建造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理體系和分析系統(tǒng)，在此背景下，各公司正逐步建立并完善更為先進(jìn)的數(shù)字化造船系統(tǒng)[1,2]。

后行生產(chǎn)任務(wù)資源配套系統(tǒng)的理念主要就是從資源與需求匹配上著手，可以實(shí)現(xiàn)對任務(wù)的管理、任務(wù)與物資/設(shè)備/工裝/圖紙的對應(yīng)以及計(jì)劃的執(zhí)行與監(jiān)控，改變以往資源統(tǒng)籌是根據(jù)現(xiàn)場主管、班組長所掌握的信息進(jìn)行平衡等較為粗放的計(jì)劃管理方法。它可以對任務(wù)和計(jì)劃等進(jìn)行動(dòng)態(tài)安排，對生產(chǎn)作業(yè)流程的全過程進(jìn)行電子化操作，使生產(chǎn)執(zhí)行過程更有效貼合公司管理模式。最終的目的就是使計(jì)劃與任務(wù)有機(jī)統(tǒng)一，使其管理科學(xué)化、規(guī)范化。

1 系統(tǒng)框架構(gòu)思

1.1 總體概述

造船工藝模式復(fù)雜，按照現(xiàn)代造船模式的要求，理順造船作業(yè)主流程是研究后行階段生產(chǎn)任務(wù)資源配套系統(tǒng)的前提[3]。結(jié)合江蘇熔盛重工有限公司造船實(shí)際，優(yōu)化后的生產(chǎn)作業(yè)流程如圖1所示。

圖1為“殼、舾、涂一體化”的現(xiàn)代造船模式，即確定以“船體為基礎(chǔ)、舾裝為中心、涂裝為重點(diǎn)”的管理思想，從設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)計(jì)劃控制等方面圍繞中間產(chǎn)品進(jìn)行協(xié)調(diào)與配合[1]。

本文以船塢配套平臺(tái)的總組作業(yè)為生產(chǎn)階段界面，前部稱為先行階段，后部稱為后行階段。

以任務(wù)包下發(fā)為主線，將其層層進(jìn)行分解、逐步進(jìn)行細(xì)化，同時(shí)對生產(chǎn)所涉及的各類主要資源進(jìn)行有效平衡，實(shí)現(xiàn)資源與需求的統(tǒng)一；并將上述過程與信息技術(shù)相結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢，彌補(bǔ)因人的精力有限造成的記憶能力受到一定限制、計(jì)劃的管理方法較為粗放使生產(chǎn)執(zhí)行過程更為有效地貼合、可控性和精益程度較差等劣勢，開發(fā)后行生產(chǎn)任務(wù)資源配套系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)精益管理，提高生產(chǎn)效率。

1.2 任務(wù)包

為推進(jìn)造船計(jì)劃、勞動(dòng)力、成本和效率管理等各項(xiàng)管理工作科學(xué)化，必須以工時(shí)管理為基礎(chǔ)，進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用，其中任務(wù)包是工時(shí)管理的基礎(chǔ)概念，也是其研究的重要對象[3-5]。

任務(wù)包是通過將工程項(xiàng)目自鋼材、舾裝件和設(shè)備進(jìn)廠后，在船舶建造過程中按以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向，對工程合理分解和組合的原則，編制成以固定場地、固定區(qū)域、固定對象等約束條件的工作任務(wù)[4,5]。

本文結(jié)合任務(wù)包分解粒度和現(xiàn)場需求，先描述最復(fù)雜的任務(wù)包特點(diǎn):執(zhí)行下層級(jí)任務(wù)包前必須執(zhí)行完畢上一層級(jí)任務(wù)包；同一層級(jí)任務(wù)包可以涵蓋多種并行任務(wù)；每項(xiàng)并行任務(wù)包間可以涵蓋多種串行任務(wù)；各層級(jí)各并行各串行任務(wù)包名稱可以相同；各層級(jí)各并行下的各串行間的任務(wù)包在執(zhí)行過程中可以進(jìn)而合并為下行并行任務(wù)。

上述描述的任務(wù)包特點(diǎn)為現(xiàn)場最為復(fù)雜的情況，若最復(fù)雜的任務(wù)包可以唯一地在系統(tǒng)中找尋到，那么簡單的任務(wù)包便可以唯一地被描述。

任務(wù)包代表的每項(xiàng)具體任務(wù)與計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)換形式用編碼形式實(shí)現(xiàn)，根據(jù)所在的層級(jí)、并行列、串行行進(jìn)行搜索，以“部門-層級(jí)-同一層級(jí)下的并行任務(wù)-同一層級(jí)并行任務(wù)下的串行任務(wù)-信息類別-執(zhí)行時(shí)間”表示任務(wù)描述的唯一性。

1.3 資源配套服務(wù)系統(tǒng)

根據(jù)公司所劃分的任務(wù)包進(jìn)行信息梳理，主要包括生產(chǎn)信息與服務(wù)信息兩大類，其中生產(chǎn)信息為產(chǎn)生價(jià)值的信息，主要船舶制造過程所包含的各個(gè)階段的信息，具體為鋼板切割、小組立、分段制作、分段總組、舾裝件安裝等直至試航交船（可參考圖1）；服務(wù)信息為不產(chǎn)生生產(chǎn)價(jià)值但完成任務(wù)時(shí)必須存在的輔助信息，主要包含鋼板配送、吊運(yùn)、檢驗(yàn)等與生產(chǎn)密切關(guān)聯(lián)的信息。

上述生產(chǎn)信息及服務(wù)信息可統(tǒng)稱為資源，資源分為主要資源和次要資源。本系統(tǒng)從主要資源入手（如后續(xù)有其他需求，可逐步增加），并具有與之相對應(yīng)的計(jì)劃:圖紙資源-出圖計(jì)劃、物資資源-物資到貨計(jì)劃、物資配送計(jì)劃、設(shè)備資源-設(shè)備使用計(jì)劃、重大設(shè)備維保計(jì)劃、人力資源-人力需求計(jì)劃、各工種額定配置需求。通過對上述資源信息的收集，進(jìn)行資源匹配、共享，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷平衡、資源配送，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

以公司重大設(shè)備900T使用負(fù)荷為例，在信息化平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)此功能，900T使用部門涵蓋搭載、機(jī)電、模塊等部門，通過計(jì)劃中的工作量負(fù)荷與實(shí)際能力進(jìn)行對比，通過調(diào)整計(jì)劃，采用“削峰填谷”的辦法將負(fù)荷高峰的一部分工作轉(zhuǎn)移，放到負(fù)荷較低的時(shí)間段做，如圖2所示。此僅為900T使用負(fù)荷，對于其他一些設(shè)備或人員，還可以將某一部分工作外包給其他一些外協(xié)廠家協(xié)助施工。

1.4 數(shù)學(xué)模型

1）輸入初始模型，建立負(fù)荷與資源的數(shù)學(xué)關(guān)系

其中，F(xiàn)為生產(chǎn)負(fù)荷；x1為設(shè)計(jì)資源；x2為物資資源；x3為設(shè)備資源；x4為人力資源；xn為第N類資源。

2）實(shí)際數(shù)據(jù)收集

記錄HXXX1船實(shí)際發(fā)生值，并記錄執(zhí)行影響因素；記錄HXXX2船實(shí)際發(fā)生值，并記錄執(zhí)行影響因素；……；記錄HXXXn船實(shí)際發(fā)生值，并記錄執(zhí)行影響因素。

3）模型修正

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)實(shí)際發(fā)生值與初始模型差異較大時(shí)，對初始模型進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，使模型能與實(shí)際生產(chǎn)情況盡量吻合，逐步的對模型進(jìn)行優(yōu)化，逐步推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化。

2 系統(tǒng)功能介紹

2.1 實(shí)現(xiàn)功能及界面介紹

1）任務(wù)包及其分解細(xì)化的各工序展開模塊界面顯示:以下拉式菜單形式展示，友好的用戶使用界面，便于用戶根據(jù)個(gè)人需求進(jìn)行篩選使用。

2）計(jì)劃界面介紹:建造計(jì)劃界面（由公司掌控）、中日程計(jì)劃界面（由計(jì)劃管理部門掌控）；小日程計(jì)劃界面（由部門中心控制）、派工單界面（派至班組、個(gè)人）。

3）輸出表單:項(xiàng)目清單，人員安排表，圖紙安排表，物資安排表，設(shè)備、工具工裝安排表。

4）輸出文件/報(bào)告:日計(jì)劃/周度計(jì)劃/月度計(jì)劃、計(jì)劃完成情況分析，影響因素分析、資源負(fù)荷分析、建造總結(jié)等。

2.2 系統(tǒng)模塊分析

系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要依附于基礎(chǔ)信息、任務(wù)的分解，其中基礎(chǔ)信息包括船型、船號(hào)、工種信息維護(hù)，圖3為任務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)圖。

圖3 任務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)圖

基礎(chǔ)信息模塊是由船型、船號(hào)、工種等信息組成，在此處對船型、船號(hào)、工種等信息進(jìn)行增、刪、改操作。任務(wù)分解模塊是由計(jì)劃管理員將任務(wù)分解成各個(gè)子任務(wù)，確定子任務(wù)的施工周期、所需物資、設(shè)備工裝、圖紙和人力工種等。任務(wù)執(zhí)行模塊首先由計(jì)劃管理員將任務(wù)進(jìn)行計(jì)劃編制，班組長將任務(wù)下發(fā)、執(zhí)行過程中突發(fā)事件記載、完工情況分析、工時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)等。將任務(wù)與物資圖紙通過計(jì)劃編制進(jìn)行統(tǒng)合，及時(shí)反饋計(jì)劃執(zhí)行情況，達(dá)到系統(tǒng)開發(fā)所要求的時(shí)時(shí)監(jiān)管計(jì)劃執(zhí)行情況的最終目的。

2.3 數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析階段的數(shù)據(jù)分析建立概念模型，可得出滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的幾個(gè)關(guān)系描述，該階段的主要工作就是把前一階段的成果轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)據(jù)庫，如表1所示。

表1 各類資源數(shù)據(jù)信息

2.4 字段介紹

依據(jù)數(shù)據(jù)庫的原理，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)，經(jīng)過轉(zhuǎn)化，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)。基于以上數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)，考慮程序設(shè)計(jì)的簡易性，同時(shí)考慮題目的時(shí)間，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用 Microsoft SQL Server 2008。本系統(tǒng)決定采用一個(gè)數(shù)據(jù)庫，在其下創(chuàng)建7個(gè)數(shù)據(jù)表，分別為任務(wù)信息表（TaskInfo）、子任務(wù)信息表（ChildTaskInfo）、圖紙信息表（DrawingInfo）、人員信息表（PersonInfo）、物資信息表（MaterialInfo）、設(shè)備工裝信息表（EquipmentInfo）、計(jì)劃執(zhí)行信息表（ExecuteInfo）。其中任務(wù)信息表（TaskInfo），其字段如表 2所示，其余6個(gè)信息表結(jié)構(gòu)與此相似，在此不一一累述。

表2 任務(wù)信息表

2.5 業(yè)務(wù)流程及權(quán)限管理

該系統(tǒng)工作流程如圖4所示。用戶權(quán)限管理包括:1）系統(tǒng)管理員，擁有系統(tǒng)的所有權(quán)限；2）計(jì)劃管理員，擁有對任務(wù)的分解、物資設(shè)備籌劃、人員工種的安排和任務(wù)的審核功能；3）區(qū)域計(jì)劃員，擁有對任務(wù)的下發(fā)、任務(wù)執(zhí)行過程中的突發(fā)事件的記載、完工情況分析、工時(shí)的統(tǒng)計(jì)功能。

3 應(yīng)用實(shí)例

后行生產(chǎn)任務(wù)資源配套系統(tǒng)通過在生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用（圖 5～圖 7），初步實(shí)現(xiàn)了以下效果:1）通過信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一平衡、配送，提高數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性及準(zhǔn)確性，可明顯提高工作效率；2）通過信息化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)資源與計(jì)劃的匹配，真正的實(shí)現(xiàn)考核與物量統(tǒng)一；3）通過信息化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)公司各個(gè)部門的銜接，與設(shè)計(jì)看板、MARS系統(tǒng)、工時(shí)系統(tǒng)等等進(jìn)行銜接，達(dá)到資源共享；4）有利于公司日程管理，節(jié)省了大量使生產(chǎn)執(zhí)行過程更為有效地貼合、紙質(zhì)表單管理，可從系統(tǒng)中直接導(dǎo)出分析報(bào)表，過程管控?cái)?shù)據(jù)可作為公司后續(xù)船舶產(chǎn)品建造培訓(xùn)文件，同時(shí)通過系統(tǒng)可逐步推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化；5）通過系統(tǒng)的修正功能，自動(dòng)計(jì)算出最符合實(shí)際的執(zhí)行方法，對實(shí)際生產(chǎn)具有指導(dǎo)性意義。

圖5 船舶建造進(jìn)度分析系統(tǒng)截圖

4 結(jié)論

本系統(tǒng)是根據(jù)公司生產(chǎn)能力和現(xiàn)場實(shí)際編制符合公司生產(chǎn)的計(jì)劃系統(tǒng)，將下發(fā)的任務(wù)包與資源信息有機(jī)結(jié)合，通過數(shù)學(xué)模型的建立及修正，對任務(wù)執(zhí)行過程中所需資源進(jìn)行平衡，逐步實(shí)現(xiàn)了資源與需求的統(tǒng)一。通過信息化的運(yùn)用，有利于公司管理，各部門均可提高數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性及準(zhǔn)確性，可直接導(dǎo)出系列表單、報(bào)告，同時(shí)通過系統(tǒng)逐步推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化。該系統(tǒng)提升了工作效率，取得了預(yù)期的效果。

[1]孟輝, 張明華, 羅廣基, 等. 現(xiàn)代造船工程[M]. 哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社, 1997.

[2]沈聞孫, 劉寶鈞, 李琦. 中國船舶工業(yè)信息化建設(shè)發(fā)展研究[J]. 造船技術(shù), 2009(1):1-4.

[3]曹中華. 船舶建造工時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D]. 武漢:華中科技大學(xué), 2006.

[4]Birmingham RW, Hall S, Kattan MR. Shipyard Technology Development strategies[J]. Journal of Ship Production, 1997,13(4):290-300.

[5]IPC Industrial Press Ltd. Shipbuilding & shipping record[Z]. 2003.