CN101976288A

CN101976288A - 船舶分段制造模拟系统

Info

Publication number: CN101976288A
Application number: CN 201010525776
Authority: CN
Inventors: 胡小锋; 田雨秾; 金烨; 鲍劲松
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2010-10-30
Filing date: 2010-10-30
Publication date: 2011-02-16

Abstract

一种船舶建造技术领域的船舶分段制造模拟系统，包括：分段几何形状模块、设备管理模块、场地管理模块、船舶分段建造工时模块、分段建造计划模块以及船舶分段制造性能分析模块，船舶分段建造工时模块、场地管理模块、设备管理模块和分段几何形状模块分别将待建船舶各分段建造工时信息、船舶分段建造几何形状和正在建造的分段堆放信息、船舶建造设备数量和加工能力信息以及待建船舶的分段几何信息经几何形状投影单元处理后输出至分段建造计划模块，分段建造计划模块将生成当前场地布局、设备占用和成分段建造序列信息，并分别输出至场地管理模块、设备管理模块和船舶分段制造性能分析模块。本发明通过提高制造资源利用率，提高造成能力。

Description

船舶分段制造模拟系统

技术领域

本发明涉及的是一种船舶制造技术领域的系统，具体是一种船舶分段制造模拟系统。

背景技术

中国已经成为造船大国，但是在发展成为造船强国的道路还面临许多困难和挑战，主要表现为生产效率和制造资源利用率低。船舶的壳体制造是造船的关键工艺之一，受船台和船坞等场地资源限制，其制造能力决定了企业的造船能力。因此，提高场地的利用率是提高造船能力的关键所在。由于船舶壳体建造的部分环节在室外完成，受天气变化影响显著，经常发生上下游生产车间的计划相互冲突，生产任务负荷剧烈波动以及车间设备空闲、浪费等问题，直接导致了制造资源的利用率、生产效率偏低，以及物料成本的增加。

经对现有技术的文献检索发现，Kwangkook等人在《Production Plannng&Control》(2009，20，750-768)上发表的“Development of simulation-based production execution systemin a shipyard：a case study for a panel block assembly shop”(船舶企业基于仿真的生产执行系统开发：平面分段制造车间研究案例)，该文利用启发式规则制定平面分段建造计划，建立计算机模拟系统，通过仿真分析生产计划的优劣，从而优化平面分段建造计划，提高生产能力。该文涉及的技术主要存在以下缺陷和不足：(1)该系统没有考虑分段几何形状和场地资源约束；(2)该系统仅考虑单一平面分段建造，没有考虑后续的分段堆放和分段吊装计划变化对分段建造的影响；(3)没有考虑设备故障等制造环境变化导致制造资源的不可得，从而影响生产计划。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种船舶分段制造模拟系统，能够综合考虑分段几何形状、场地和设备等约束，以及制造环境变化，对船舶分段制造的全过程进行仿真，分析生产能力和制造资源利用率，从而优化生产计划。在确保生产计划可行的前提下，通过提高制造资源利用率，提高造成能力。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：分段几何形状模块、设备管理模块、场地管理模块、船舶分段建造工时模块、分段建造计划模块以及船舶分段制造性能分析模块，其中：船舶分段建造工时模块、场地管理模块、设备管理模块和分段几何形状模块分别将待建船舶各分段建造工时信息、船舶分段建造几何形状和正在建造的分段堆放信息、船舶建造设备数量和加工能力信息以及待建船舶的分段几何信息经几何形状投影单元处理后输出至分段建造计划模块，分段建造计划模块将生成当前场地布局、设备占用和成分段建造序列信息，并分别输出至场地管理模块、设备管理模块和船舶分段制造性能分析模块。

所述的分段建造计划模块包括：分段建造任务接口、分段建造调度单元和分段场地布局单元，其中：分段建造任务接口与分段建造调度单元相连接并传输待建造的分段数量、交货期和工时信息，分段场地布局单元与分段建造调度单元相连接并传输分段建造的序列信息。

所述的设备管理模块包括：设备管理系统接口和设备能力设置单元，其中：设备管理系统接口的一端与船舶制造资源管理系统相连接，另一端与设备能力设置单元连接，并传输设备数量、设备服务能力，设备的开始服务时间和结束服务时间信息。

所述的场地管理模块包括：场地管理系统接口和场地配置单元，其中：场地管理系统接口的一端与船舶制造资源管理系统相连接，另一端与场地配置单元连接，并传输分段建造的场地数量、各场地的几何形状、各分段建造的所在场地、场地的开始服务时间和结束服务时间信息。

所述的分段几何形状模块包括：分段CAD系统接口和几何形状投影单元，其中：分段CAD系统接口的一端与船舶CAD系统相连接，另一端与几何形状投影单元相连接，并双向传输待建造分段的三维几何形状信息。

所述的分段建造性能分析模块包括：分段完工时间单元、场地利用率单元和设备利用率单元，其中：分段完工时间单元与分段建造计划模块相连接并传输分段建造的开始时间、完成时间和延期交货时间信息，场地利用率单元与分段建造计划模块相连接并传输场地的空闲区域信息，设备利用率单元与分段建造计划模块相连接并传输设备的工作时间信息。

本发明充分考虑了船舶分段的几何形状、建造所用的场地大小、设备能力，生产管理策略以及设备故障对船舶企业分段建造能力的影响，系统仿真船舶企业分段建造的实际情况，从而能比较准确地实现分段建造能力的评估、分段建造计划的验证。该模拟系统具有如下优点：(1)根据船舶分段建造管理策略，建立分段建造序列，能辅助优化分段建造计划。(2)考虑分段形状和建造场的地布局，确保分段建造计划与实际生产接近，并优化分段在场地上的布置。(3)考虑设备故障对分段建造计划的影响，支持实际生产中发生设备故障时的分段建造计划调整。(4)可以全面分析分段建造等候时间、延期时间，场地利用率和设备利用率。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例由分段几何形状模块1、设备管理模块2、场地管理模块3，船舶分段建造工时模块4，分段建造生产计划模块5以及船舶分段制造性能分析模块6构成。其中：船舶分段建造工时模块4、场地管理模块3、设备管理模块2和分段几何形状模块1分别将待建船舶各分段建造工时信息、船舶分段建造几何形状和正在建造的分段堆放信息、船舶建造设备数量和加工能力信息以及待建船舶的分段几何信息经几何形状投影单元处理后输出至分段建造计划模块5，分段建造计划模5块将生成当前场地布局、设备占用和成分段建造序列信息，并分别输出至场地管理模块3、设备管理模块2和船舶分段制造性能分析模块6。

分段几何形状模块1通过船舶CAD系统的接口9，从船舶企业的CAD系统7中获取分段几何信息，经几何形状投影单元10处理后提供给分段建造计划模块6；设备管理模块2通过设备管理系统的接口11，从企业的船舶制造资源管理系统8中获取设备信息，提供给分段建造计划模块6；场地管理模块3通过场地管理系统接口13，从企业的船舶制制造资源管理系统8中获取船舶企业分段建造场地信息，提供给分段建造计划模块6；船舶壳体工时建造模块4通过现场记录、统计，测定各船型、各分段建造工时，提供给分段建造模块6；分段建造生产计划模块6通过分段建造任务的接口15，从企业的船舶制制造资源管理系统8中获取当前需要建造的分段信息，提供给分段建造调度单元16生成分段建造序列，然后通过建造场地布局模块17计算出分段放置的具体位置，并记录分段开始建造的时间和完工时间；重复执行建造场地布局模块17，依次计算各分段建造的放置位置、开工时间和完工时间，直到所有分段完成建造；分段建造性能分析模块6完成分段完工时间，场地利用率和设备利用率的统计。

所述的分段几何形状模块1包括：由集成船舶CAD系统7的分段CAD系统接口9和几何形状投影单元10，其中：分段CAD系统接口9的一端与船舶企业的船舶CAD系统7相连接并传输建造分段的三维几何形状信息，几何形状投影单元10与分段CAD系统的接口9的另一端相连接，并接收建造分段的三维几何形状信息，经投影、简化处理后获得分段的二维多边形几何形状。

设备管理模块2包括：集成船舶制造资源管理系统8的设备管理系统接口11和设备能力设置单元12，其中：设备管理系统接口8的一端与船舶制造资源管理系统8相连接，另一端与设备能力设置单元12连接，并传输设备数量、设备服务能力，设备的开始服务时间和结束服务时间信息，由设备能力设置单元12完成设定。

场地管理模块3包括：集成船舶制造资源管理系统8的场地管理系统接口13和场地配置单元14，其中：场地管理系统接口13的一端与船舶制造资源管理系统8相连接，另一端与场地配置单元14连接，并传输分段建造的场地数量、各场地的几何形状、各分段建造的所在场地、场地的开始服务时间和结束服务时间信息，并由场地配置单元14完成设定。

分段建造计划模块5包括：集成船舶制造资源管理系统8的分段建造任务接口15、分段建造调度单元16和分段场地布局单元17，其中：分段建造任务接口15与分段建造调度单元相连16接并传输待建造的分段数量、交货期和工时信息，通过与生产计划员的交互取获取分段建造序列生成的规则信息：以分段延期建造时间最短为目标，则选择“最早交货分段优先建造”原则；以分段通过建造场地的流速最大为目标，则选择“建造时间最小的分段优先”原则。利用规则信息生成分段建造的序列。分段场地布局单元17与分段建造调度单元16相连接并传输分段建造的序列信息，从分段几何形状模块1获取分段的二维几何形状，搜索可放置分段的场地区域，并从设备管理模块2获取分段搬运设备，完成分段放置，更新场地空区域的信息并配置分段建造设备，记录分段开始建造时间和设备搬运时间。从分段建造工时模块4获取当前分段建造工时，完成建造由分段搬运设备搬离场地，更新场地空区域信息，并后记录分段建造完工时间和设备搬运时间。重复执行分段建造场地布局模块17，直至分段建造序列中的分段全部完成建造。

分段建造性能分析模块6包括：分段完工时间单元18、场地利用率单元19和设备利用率单元20，其中：分段完工时间单元18与分段建造计划模块5相连接并传输分段建造的开始时间、完成时间和延期交货时间信息，计算分段等候建造的时间和延期交货的时间总和；场地利用率单元19与分段建造计划模块5相连接并传输场地的空闲区域信息，统计场地的利用率；设备利用率单元20与分段建造计划模块5相连接并传输设备的工作时间信息，统计设备的利用率。

本发明充分考虑了船舶分段的几何形状、建造所用的场地大小、设备能力，生产管理策略以及设备故障对船舶企业分段建造能力的影响，系统仿真船舶企业分段建造的实际情况，从而能比较准确地实现分段建造能力的评估、分段建造计划的验证。

Claims

1.一种船舶分段制造模拟系统，其特征在于，包括：分段几何形状模块、设备管理模块、场地管理模块、船舶分段建造工时模块、分段建造计划模块以及船舶分段制造性能分析模块，其中：船舶分段建造工时模块、场地管理模块、设备管理模块和分段几何形状模块分别将待建船舶各分段建造工时信息、船舶分段建造几何形状和正在建造的分段堆放信息、船舶建造设备数量和加工能力信息以及待建船舶的分段几何信息经几何形状投影单元处理后输出至分段建造计划模块，分段建造计划模块将生成当前场地布局、设备占用和成分段建造序列信息，并分别输出至场地管理模块、设备管理模块和船舶分段制造性能分析模块。

2.根据权利要求1所述的船舶分段制造模拟系统，其特征是，所述的分段建造计划模块包括：分段建造任务接口、分段建造调度单元和分段场地布局单元，其中：分段建造任务接口与分段建造调度单元相连接并传输待建造的分段数量、交货期和工时信息，分段场地布局单元与分段建造调度单元相连接并传输分段建造的序列信息。

3.根据权利要求1所述的船舶分段制造模拟系统，其特征是，所述的设备管理模块包括：设备管理系统接口和设备能力设置单元，其中：设备管理系统接口的一端与船舶制造资源管理系统相连接，另一端与设备能力设置单元连接，并传输设备数量、设备服务能力，设备的开始服务时间和结束服务时间信息。

4.根据权利要求1所述的船舶分段制造模拟系统，其特征是，所述的场地管理模块包括：场地管理系统接口和场地配置单元，其中：场地管理系统接口的一端与船舶制造资源管理系统相连接，另一端与场地配置单元连接，并传输分段建造的场地数量、各场地的几何形状、各分段建造的所在场地、场地的开始服务时间和结束服务时间信息。

5.根据权利要求1所述的船舶分段制造模拟系统，其特征是，所述的分段几何形状模块包括：分段CAD系统接口和几何形状投影单元，其中：分段CAD系统接口的一端与船舶CAD系统相连接，另一端与几何形状投影单元相连接，并双向传输待建造分段的三维几何形状信息。

6.根据权利要求1所述的船舶分段制造模拟系统，其特征是，所述的分段建造性能分析模块包括：分段完工时间单元、场地利用率单元和设备利用率单元，其中：分段完工时间单元与分段建造计划模块相连接并传输分段建造的开始时间、完成时间和延期交货时间信息，场地利用率单元与分段建造计划模块相连接并传输场地的空闲区域信息，设备利用率单元与分段建造计划模块相连接并传输设备的工作时间信息。