CN106056286A - 一种船舶分段建造车间作业调度系统及其调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种船舶分段建造车间作业调度系统及其调度方法，包括用于编辑各类信息的基础信息管理模块、用于生成作业调度计划的作业计划与调度模块以及用于操作管理已生成计划的分段计划管理模块，其调度方法包括：通过基础信息管理模块完成待调度分段信息的录入；通过作业计划与调度模块完成分段作业调度计划的生成与查看，通过分段计划管理模块完成分段计划的管理与执行。本发明提出的分段建造车间作业调度方法，以系统化的管理思想，实现计算机辅助作业调度过程，为船厂调度人员在作业调度计划编制过程中提供便捷、合理、智能的流程指导和管理规划。
Description
技术领域
本发明涉及船舶分段建造管理技术，具体涉及一种船舶分段建造车间作业调度系统及其调度方法。
背景技术
目前，我国的船舶建造主要采用分段建造模式，船体分段分为平直分段和曲面分段两大类；大部分平直分段的建造过程不包含曲面加工，只需进行流水线加工作业；另一部分包含曲面加工的平直分段和所有曲面分段均需在曲面分段建造车间中完成作业；分段建造在车间内采用固定工位生产模式，即分段胎位固定，建造资源流转于各个分段；在这个过程中，分段需要占用一定的建造场地、吊装设备和作业班组等资源，在指定的胎位上进行装焊作业直到完工；由于分段建造周期长、占用空间大，而场地资源往往有限，使得分段建造的合理调度成为船舶建造过程中的瓶颈环节。
分段建造车间的生产调度是在一定区间内的动态调度，其流程复杂且具有时空耦合特性，核心为实现有限场地在时间轴上的无限利用；在分段建造期间，随着时间的推进，分段的可开工时间域缩短，场地的空域由于分段的进出而不断变化；因此，分段建造车间的生产调度除了需要解决一般车间生产的作业时间排序问题之外，还需重点解决作业空间布局问题；即在满足分段自身时间窗的前提下，考虑分段和作业场地在空间尺寸上的相互制约条件，安排分段在作业场地的具体位置。
由于船舶分段建造平台特殊、结构复杂、工艺相似性差，导致分段建造作业调度出现管理智能化程度低、建造周期长、场地资源利用率低等问题；目前，我国大型船厂分段建造作业调度过程是基于项目管理的理论，由生产线表倒推得出中小日程生产计划；一方面，在制定作业调度计划的过程中，车间层的生产计划无法充分考虑空间资源的约束；另一方面，船厂的分段作业调度计划主要通过人工制定，对于多船生产、有上千个分段加工的情形，单靠调度人员的经验和精力，难以得到合理的调度方案；此外，不合理的调度机制和有效作业调度系统的缺乏，也给生产管理带来诸多问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种船舶分段建造车间作业调度系统及其调度方法，本发明提出的分段建造车间作业调度方法，以系统化的管理思想，实现计算机辅助作业调度过程，为船厂调度人员在作业调度计划编制过程中提供便捷、合理、智能的流程指导和管理规划。
技术方案：本发明的一种船舶分段建造车间作业调度系统，包括基础信息管理模块、作业计划与调度模块和分段计划管理模块；所述基础信息管理模块为系统数据库的输入输出接口，完成基本信息的分类添加和删除以及属性信息的查看和修改；包括产品信息管理子模块和资源信息管理子模块，分别以产品信息结构树和资源信息结构树的形式呈现数据库信息，分层展示基础数据的结构和名称。其中产品信息结构树包括船型、船号、区域、总段、分段在内所有船体划分单位，资源信息结构树包括所有加工场地。通过对结构树节点和其属性信息的操作管理，实现对产品信息和资源信息的基本维护，主要包括基本信息的分类添加和删除，以及属性信息的查看和修改等；所述作业计划与调度模块实现计划编制与生成功能，包括计划配置与生成子模块和分段布置图查看子模块；所述计划配置与生成子模块中含有产品信息结构树和资源信息结构树，用于选择目标分段和目标场地，并导入对应信息作为计划对象输入，根据实际生产情况选择手工排产或智能调度，前者即手工安排分段作业计划，适用于临时加入的少量分段或上期调度中的延期分段，后者即通过本系统设定的时空约束条件，对输入的分段和场地信息进行分析判断，完成分段的时间排序和空间布局，实现计划的自动生成，最终结果以计划信息表格的形式输出；所述分段布置图查看子模块实现分段计划信息的二维可视化，通过选择具体时间段和场地，方便直观的查看相应的场地占用情况和分段布置情况，将数据分析与图形显示结合，以精确数据传达与可视化仿真结合的形式，呈现当前场地布局的实时图形；所述分段计划管理模块实现计划管理与执行功能，包括计划查看与调整子模块和计划数据导出子模块；所述计划查看与调整子模块中含有产品信息结构树，该结构树中仅包括计划信息已生成的分段。调度人员可以在产品信息结构树中选择一个或多个分段，在分段计划信息表中查看其相应的计划信息和计划甘特图，并根据实际需求对分段计划进行手工调整、冻结、解冻、派工、完工登记操作；所述计划数据导出子模块完成分段作业调度计划的查看和计划Excel表格的导出，以完成已有计划的后续处理，如任务的下达和档案的存储。
本发明还公开了一种船舶分段建造车间作业调度系统的调度方法，依次包括以下步骤：
(1)根据分段要素表和分段总生产计划，在基础信息管理模块中录入分段的属性信息和生产信息，其中分段要素表包括分段的编号、属性、建造特征及装焊场地，分段总生产计划包括从开工到交船所有产品的生产进度安排，所录入的分段建造车间的最早开工时间、最晚开工时间和最晚完工时间分别对应分段总生产计划中的小组立结束、大组立开始和大组立结束；
(2)通过计划配置与生成子模块中的产品信息结构树和资源信息结构树分别进行目标分段和目标场地的选取和导入，调度计划范围内的分段和场地被导入计划输入信息表中；
(3)采用手工排产的方式对场地较空闲的情况或临时加入的分段排产任务编制作业计划；过分段布置图查看分段计划周期内的场地作业布置情况，在开工时间域内选择空余场地并尝试放置分段，若在额定周期内满足约束条件则保存当前分段计划，否则尝试其他时间和位置；
(4)采用智能调度完成场地已有作业分段或待调度分段较多的计划编制；首先，根据需要设置特定分段，即加工位置已固定或即将固定的分段；将特定分段胎位信息依次设置并保存；通过本系统设定的时空约束条件，对输入的分段和场地信息进行分析判断，得到分段的时间排序和空间布局，完成计划的自动生成；
(5)通过计划查看与调整子模块中的产品信息结构树对计划编制完成的分段进行选择，将其计划信息导入分段计划信息表，根据实际需求进行手工调整、冻结、解冻、派工和完工登记操作，完成已有计划在实际生产过程中的管理和执行。
进一步的，所述步骤(2)中计划编制与生成的工作流程的具体步骤如下：
(2.1)根据分段要素表和分段总生产计划，在基础信息管理模块中将分段属性信息和生产信息进行录入，其中，分段车间建造的最早开工时间、最晚开工时间、最晚完工时间分别对应分段总生产计划中的小组立结束、大组立开始、大组立结束；
(2.2)通过产品信息结构树和资源信息结构树分别对目标分段和场地进行选择，将调度计划范围内的分段和场地导入作业调度计划的输入信息中，其中车间调度对象分段包含曲面加工、未冻结和未派工的分段；
(2.3)选择作业调度计划编制方式，若采用手工排产，则进行步骤四，若采用智能调度，则进行步骤(2.5)；
(2.4)通过分段布置图查看分段计划周期内的场地作业布置情况，在开工时间域内选择空余场地并尝试放置分段，若在额定周期内满足约束条件则保存当前分段计划，否则尝试其他时间和位置；
(2.5)根据需要设置特定分段胎位，将特定分段胎位依次输入并保存，若不包含特定分段，则进行步骤(2.6)；
(2.6)通过本系统设定的时空约束条件，对输入的分段和场地信息进行分析判断，得到分段的时间排序和空间布局，并和原有作业计划中未冻结和未派工的分段进行混排；
(2.7)保存并更新分段作业调度计划，完成计划的编制与生成。
进一步的，所述步骤(5)中计划管理与执行的工作流程的具体步骤如下：
(5.1)、通过产品信息结构树对计划编制完成的分段进行选择，可以在分段计划信息表中导入相应计划，包括分段在建造车间的计划开工日期、计划完工日期、参考点横坐标、参考点纵坐标和建造方向，若计划布局不合理或受特殊因素影响需要调整，则进行步骤(5.2)，若计划合理且可执行，则进行步骤(5.3)；
(5.2)、在未冻结和未派工的分段中选择一个或多个分段，加入待调整分段列表中，选中列表项查看其初始计划信息并根据实际需要进行修改，通过分段布置图查看修改之后的计划布置情况，保存合理的修改，则分段计划信息将会作出相应调整并更新，以继续为计划实际执行服务；
(5.3)、在产品信息结构树中选择计划计划合理且可执行的分段进行计划冻结，等待计划派工并执行；
(5.4)、在产品信息结构树中选择已冻结的分段进行计划派工，生成派工单并下达作业任务；
(5.5)、在产品信息结构树中选择作业完成的分段进行完工登记，以完成计划的记录及后续计划的实施。
有益效果：本发明以系统化的管理思想，运用计算机辅助规划技术，将船舶分段建造所需的资源、产品、作业流程等信息高度集成，通过耦合性较低的功能模块，将分段建造车间动态多变的复杂生产调度与控制分散转化为各节点上的局部决策问题，完成从分段信息输入到分段作业调度计划输出并执行的全过程高效智能化管理，为船舶分段建造的调度人员在作业调度计划编制过程中提供便捷、合理、智能的流程指导和管理规划，最终达到压缩分段建造周期，提高场地利用率的目的。
附图说明
图1为本发明的整体调度系统结构图；
图2为本发明中作业调度计划编制与生成方法流程图；
图3(a)和图3(b)分别为实施例中信息导入与筛选界面的分段信息导入和场地信息导入示意图；
图4为实施例中手工排产界面；
图5为实施例中特定分段胎位设置界面；
图6为实施例中智能调度界面；
图7为本发明中作业调度计划管理与执行方法流程图；
图8为实施例中计划查看与调整界面；
图9(a)和图9(b)分别为本发明实施例的手动调整计划界面的计划调整前和计划调整后示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1，一种船舶分段建造车间作业调度系统，包括：基础信息管理模块、作业计划与调度模块、分段计划管理模块等。
基础信息管理模块为系统数据库的输入输出接口，包括产品信息管理和资源信息管理两个子模块，实现对分段信息和资源信息的数据管理基本操作，包括基本信息的分类添加和删除及属性信息的查看和修改等；
作业计划与调度模块为计划编制与生成功能的实现模块，包括计划配置与生成和分段布置图查看两个子模块，通过计划配置与生成子模块导入目标分段和场地信息，采用手工排产或智能调度，并根据需要设置特定分段胎位，生成的排产计划和调度方案以计划信息表格的方式显示；通过分段布置图查看子模块实现分段计划信息的二维可视化，选择具体时间段和场地，方便直观的查看相应的场地占用情况和分段布置情况。
分段计划管理模块为计划管理与执行功能的实现模块，包括计划查看与调整和计划数据导出两个子模块；通过计划查看与调整子模块可以查看分段计划信息和甘特图，并根据实际需求对分段计划进行手工调整、冻结、解冻、派工、完工登记等操作；通过计划数据导出子模块可以查看分段作业调度计划并导出计划Excel表格。
如图2，一种船舶分段建造车间作业调度系统，其计划编制与生成的工作流程具体步骤如下：
步骤一，根据分段要素表和分段总生产计划，在基础信息管理模块中将分段属性信息和生产信息进行录入，其中，分段车间建造的最早开工时间、最晚开工时间、最晚完工时间分别对应分段总生产计划中的小组立结束、大组立开始、大组立结束；
步骤二，如图3(a)和图3(b)，通过产品信息结构树和资源信息结构树分别对目标分段和场地进行选择，将调度计划范围内的分段和场地导入作业调度计划的输入信息中，其中车间调度对象分段包含曲面加工、未冻结和未派工的分段，图中(1)部分为计划编制方式选择，包括手工排产和智能调度两项；
步骤三，选择作业调度计划编制方式，若采用手工排产，则进行步骤四，若采用智能调度，则进行步骤五；
步骤四，如图4，通过分段布置二维图查看分段计划周期内的场地作业布置情况，在开工时间域内选择空余场地并尝试放置分段，若在额定周期内满足约束条件则保存当前分段计划，否则尝试其他时间和位置；
步骤五，如图5，根据需要设置特定分段胎位，将特定分段胎位依次输入并保存，若不包含特定分段，则进行步骤六；
步骤六，通过本系统设定的时空约束条件，对输入的分段和场地信息进行分析判断，得到分段的时间排序和空间布局，并和原有作业计划中未冻结和未派工的分段进行混排；
步骤七，如图6，保存并更新分段作业调度计划，完成计划的编制与生成。
手工排产或智能调度编制完成的计划，可以在分段布置图查看菜单中进行二维图查看。通过导入具体时间段和场地的分段布置图，方便直观的查看场地占用情况和分段布置情况，包括对应分段的基本信息和计划信息。同时，还可以将指定时间范围和场地的分段建造作业调度计划以Excel格式导出，以方便任务的下发和档案的打印存储。结合分段计划表和分段布置图，完成计划辅助分段建造的过程。
如图7，一种船舶分段建造车间作业调度系统，其计划管理与执行的工作流程具体步骤如下：
步骤一，如图8，通过产品信息结构树对计划编制完成的分段进行选择，可以在分段计划信息表中导入相应计划，包括分段在建造车间的计划开工日期、计划完工日期、参考点横坐标、参考点纵坐标、建造方向，若计划布局不合理，则进行步骤二，若计划合理且可执行，则进行步骤三；
步骤二，在未冻结、未派工的分段中选择一个或多个分段，加入待调整分段列表中，如图9(a)，选中列表项查看其初始计划信息并作出修改，通过分段布置图查看修改之后的计划布置情况，保存合理的修改，如图9(b)，则分段计划信息将会作出相应调整并更新，以继续为计划实际执行服务；
步骤三，在产品信息结构树中选择计划合理的分段进行计划冻结，等待计划派工并执行；
步骤四，在产品信息结构树中选择已冻结的分段进行计划派工，生成派工单并下达作业任务；
步骤五，在产品信息结构树中选择作业完成的分段进行完工登记，以完成计划的记录及后续计划的实施。
Claims (4)
1.一种船舶分段建造车间作业调度系统，其特征在于：包括基础信息管理模块、作业计划与调度模块和分段计划管理模块；
所述基础信息管理模块为系统数据库的输入输出接口，完成基本信息的分类添加和删除以及属性信息的查看和修改；包括产品信息管理子模块和资源信息管理子模块，分别以产品信息结构树和资源信息结构树的形式呈现数据库信息，分层展示基础数据的结构和名称，通过对结构树节点和其属性信息的操作管理，实现对产品信息和资源信息的基本维护；其中，产品信息结构树包括船型、船号、区域、总段和分段在内所有船体划分单位，资源信息结构树包括所有加工场地，操作管理包括基本信息的分类添加和删除，以及属性信息的查看和修改；
所述作业计划与调度模块实现计划编制与生成功能，包括计划配置与生成子模块和分段布置图查看子模块；所述计划配置与生成子模块中含有产品信息结构树和资源信息结构树，用于选择目标分段和目标场地，并导入对应信息作为计划对象输入，根据实际生产情况选择手工排产或智能调度，前者即手工安排分段作业计划，适用于临时加入的少量分段或上期调度中的延期分段，后者即通过本系统设定的时空约束条件，对输入的分段和场地信息进行分析判断，完成分段的时间排序和空间布局，实现计划的自动生成，最终结果以计划信息表格的形式输出；所述分段布置图查看子模块实现分段计划信息的二维可视化，通过选择具体时间段和场地，方便直观的查看相应的场地占用情况和分段布置情况，将数据分析与图形显示结合，以精确数据传达与可视化仿真结合的形式，呈现当前场地布局的实时图形；
所述分段计划管理模块实现计划管理与执行功能，包括计划查看与调整子模块和计划数据导出子模块；所述计划查看与调整子模块中含有产品信息结构树，调度人员可以选择一个或多个分段，在分段计划信息表中查看其相应的计划信息和计划甘特图，并根据实际需求对分段计划进行手工调整、冻结、解冻、派工、完工登记操作；所述计划数据导出子模块用于完成分段作业调度计划的查看和计划Excel表格的导出，以完成已有计划的后续处理，如任务的下达和档案的存储。
2.一种根据权利要求1所述的船舶分段建造车间作业调度系统的调度方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
(1)根据分段要素表和分段总生产计划，在基础信息管理模块中录入分段的属性信息和生产信息，其中分段要素表包括分段的编号、属性、建造特征及装焊场地，分段总生产计划包括从开工到交船所有产品的生产进度安排，所录入的分段建造车间的最早开工时间、最晚开工时间和最晚完工时间分别对应分段总生产计划中的小组立结束、大组立开始和大组立结束；
(2)通过计划配置与生成子模块中的产品信息结构树和资源信息结构树分别进行目标分段和目标场地的选取和导入，调度计划范围内的分段和场地被导入计划输入信息表中；
(3)采用手工排产的方式对场地较空闲的情况或临时加入的分段排产任务编制作业计划；通过分段布置图查看分段计划周期内的场地作业布置情况，在开工时间域内选择空余场地并尝试放置分段，若在额定周期内满足约束条件则保存当前分段计划，否则尝试其他时间和位置；
(4)采用智能调度完成场地已有作业分段或待调度分段较多的计划编制；首先，根据需要设置特定分段，即加工位置已固定或即将固定的分段；将特定分段胎位信息依次设置并保存；通过本系统设定的时空约束条件，对输入的分段和场地信息进行分析判断，得到分段的时间排序和空间布局，完成计划的自动生成；
(5)通过计划查看与调整子模块中的产品信息结构树对计划编制完成的分段进行选择，将其计划信息导入分段计划信息表，根据实际需求进行手工调整、冻结、解冻、派工和完工登记操作，完成已有计划在实际生产过程中的管理和执行。
3.根据权利要求2所述的船舶分段建造车间作业调度系统的调度方法，其特征在于：所述步骤(2)中计划编制与生成的工作流程的具体步骤如下：
(2.1)根据分段要素表和分段总生产计划，在基础信息管理模块中将分段属性信息和生产信息进行录入，其中，分段车间建造的最早开工时间、最晚开工时间、最晚完工时间分别对应分段总生产计划中的小组立结束、大组立开始、大组立结束；
(2.2)通过产品信息结构树和资源信息结构树分别对目标分段和场地进行选择，将调度计划范围内的分段和场地导入作业调度计划的输入信息中，其中车间调度对象分段包含曲面加工、未冻结和未派工的分段；
(2.3)选择作业调度计划编制方式，若采用手工排产，则进行步骤四，若采用智能调度，则进行步骤(2.5)；
(2.4)通过分段布置图查看分段计划周期内的场地作业布置情况，在开工时间域内选择空余场地并尝试放置分段，若在额定周期内满足约束条件则保存当前分段计划，否则尝试其他时间和位置；
(2.5)根据需要设置特定分段胎位，将特定分段胎位依次输入并保存，若不包含特定分段，则进行步骤(2.6)；
(2.6)通过本系统设定的时空约束条件，对输入的分段和场地信息进行分析判断，得到分段的时间排序和空间布局，并和原有作业计划中未冻结和未派工的分段进行混排；
(2.7)保存并更新分段作业调度计划，完成计划的编制与生成。
4.根据权利要求2所述的船舶分段建造车间作业调度系统的调度方法，其特征在于：所述步骤(5)中计划管理与执行的工作流程的具体步骤如下：
(5.1)、通过产品信息结构树对计划编制完成的分段进行选择，可以在分段计划信息表中导入相应计划，包括分段在建造车间的计划开工日期、计划完工日期、参考点横坐标、参考点纵坐标和建造方向，若计划布局不合理或受特殊因素影响需要调整，则进行步骤(5.2)，若计划合理且可执行，则进行步骤(5.3)；
(5.2)、在未冻结和未派工的分段中选择一个或多个分段，加入待调整分段列表中，选中列表项查看其初始计划信息并根据实际需要进行修改，通过分段布置图查看修改之后的计划布置情况，保存合理的修改，则分段计划信息将会作出相应调整并更新，以继续为计划实际执行服务；
(5.3)、在产品信息结构树中选择计划合理且可执行的分段进行计划冻结，等待计划派工并执行；
(5.4)、在产品信息结构树中选择已冻结的分段进行计划派工，生成派工单并下达作业任务；
(5.5)、在产品信息结构树中选择作业完成的分段进行完工登记，以完成计划的记录及后续计划的实施。
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| PB01 | Publication | ||
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