專利名稱：船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)及管理方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及一種船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)，具體是一種生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)是以過程數學模型為核心，對生產過程進行實時監(jiān)視、診斷和控制，完成對整個生產環(huán)節(jié)的整合和系統(tǒng)的優(yōu)化船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)。
背景技術：
近年來，中國造船工業(yè)發(fā)展速度明顯加快，從2003年起，中國造船新接訂單量和手持訂單量全面超過歐洲，主要客戶群已由中小船東轉變?yōu)槭澜绱蟠瑬|。2005年我國造船新接訂單量已超過日本，僅次于韓國，位列世界第二。然而，對比發(fā)達國家，中國船廠的生產效率還很低。日本造船工人人均年產值達55萬美元，韓國工人為48萬美元，而我國則只有區(qū)區(qū)9000美元。專家指出，我國造船企業(yè)的制造設備、工廠條件與國際先進水平差距不大，主要差距體現在管理水平和信息化的應用方面。在造船管理上，日、韓先進造船企業(yè)的造船模式正在由集成制造模式向敏捷制造模式迅速演變，而我國骨干船廠生產模式仍處于分道制造模式(五級中的第三級水平)；由于造船技術準備不充分，往往造成大量的返工和嚴重的質量問題；由于資源配備不合理，人、財、物資源浪費嚴重，人力資源成本、物流費用高；由于技術相對落后，管理水平低下，綜合反映出企業(yè)的材料耗費、工時耗費、能源耗費和管理費用耗費數額大大高于日、韓先進造船企業(yè)。要改變這一切，必須高度重視以信息化促進提升船舶工業(yè)向集約化發(fā)展，積極運用網絡和計算機技術，結合集成制造的管理理念、管理方法、技術體系和先進的自動化裝備，采取措施加快推動實施船舶企業(yè)的信息化工程。目前我國大部分船舶企業(yè)的信息化建設處于管理信息化和技術信息化集成的時期，少數骨干企業(yè)已初步實現了 CMS的應用，但面向車間作業(yè)層的制造數據管控還仍然是空白。據檢索，從事船舶信息化的企業(yè)如用友、浪潮、金舟等企業(yè)主要提供企業(yè)管理的信息化產品，而從事MES軟件研發(fā)的企業(yè)的主要客戶對象覆蓋化工、石油、電子、通訊等行業(yè)，國內尚無面向船舶制造企業(yè)的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)軟件，國際知名的船舶制造管理軟件MARS主要側重設計管理、物流管理和車間的生產管理，對生產制造現場的數據采集與反饋管理還未涉及。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要任務在于提供一種船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)，具體是一種集成性、柔性、開放性、自組織、自適應和可重構能力較強的船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)。為了解決以上技術問題，本發(fā)明的一種船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)，生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)分為客戶訪問端、服務器端和數據中心；所述數據中心中的數據由服務器端處理后，通過網絡或USB接口，輸入客戶訪問端；其特征在于所述數據中心主要由現場作業(yè)計劃管理系統(tǒng)、實物托盤跟蹤管理系統(tǒng)、分段轉運跟蹤管理、建造數據采集系統(tǒng)、關鍵設備運維管理系統(tǒng)、現場安全檢查管理系統(tǒng)、現場質量檢驗管理系統(tǒng)、數據管理分別與服務器端鏈接，在服務器端的優(yōu)化處理后，通過多網絡模塊或USB接口與PDA手持終端或PC客戶終端鏈接。本發(fā)明還提供了一種船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)的管理方法，其特征在于所述現場作業(yè)計劃管理步驟如下MRP進入生產作業(yè)計劃步驟、經規(guī)劃后，進入各工段生產作業(yè)計劃下達步驟，計劃下達后，進入各工段生產作業(yè)實時過程數據確認步驟，經確認的結果在確認結果報告步驟中生成數據，并進入是否延遲步驟，若數據正確，未延遲該現場作業(yè)計劃管理完成；若數據不正確，延遲后進入提出對策步驟，然后更新作業(yè)計劃步驟，在完成更新作業(yè)計劃后后重新返回，進入生產作業(yè)計劃系統(tǒng)重新開始; 所述實物托盤跟蹤管理步驟如下先是下達托盤運轉指令，指令下達后，進入托盤運轉步驟，然后進行托盤運轉實時確認，經確認后，進行托盤送達，并確認托盤是否已經送達，未送達，返回托盤托盤運轉后的步驟，已送達，進入托盤內容正確與否的確認步驟，確認不正確，返回到托盤運轉后的步驟，確認正確，進入托盤接受確認步驟，結束本次運作。所述分段轉運跟蹤管理步驟如下首先進行分段信息錄入，然后進行分段移位指令，指令發(fā)出后，進行分段轉運，并進入分段轉運實時確認步驟，對上述確認的步驟進行轉運成功與否的判斷轉運未成功，返回至分段移位指令步驟，重新進行分段轉運；轉運成功，則進入轉運完成確認步驟，結束本次操作；所述關鍵設備運維管理的步驟如下先進行關鍵設備信息采集計劃的下達，然后對關鍵設備運行信息實時采集，再確定設備是否正常正常的狀態(tài)返回關鍵設備信息采集計劃的下達步驟，開始對其他安全實施檢查；不正常狀態(tài)即進入關鍵設備維護步驟，實現關鍵設備運維管理；所述現場安全檢查管理步驟如下安全檢查計劃生成后，進入現場安全檢查步驟，檢查后判斷檢查是否合格合格狀態(tài)下，完成檢查；不合格狀態(tài)下，記錄檢查結果信息，然后提出整改方案、最后更新檢查計劃；所述現場質量檢驗管理的步驟如下質量檢驗計劃生成后，進入現場質量檢驗，然后給出檢查合格與否的判斷合格狀態(tài)下，完成質量檢驗，生成下一個質量檢驗計劃；不合格狀態(tài)下，記錄檢驗結果信息，然后提出整改方案，最后更新檢驗計劃，完成本次操作。本發(fā)明的優(yōu)點本項目基于多年對船舶企業(yè)管理的研究及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術等基礎，結合骨干試點企業(yè)的配合與支持，研究船舶制造現場作業(yè)信息管控的關鍵共性技術，開發(fā)基于多網絡的適合船舶制造過程的MES產品，該產品定位于ERP和數字化設備中間層，發(fā)揮現場制造數據管控的橋梁紐帶作用，是未來數字化船企不可缺少的主要信息化產品組成部分。生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)的應用，將實現現場動態(tài)信息的實時采集與反饋，進一步細化了作業(yè)管控的粒度，提高生產計劃的科學性、可執(zhí)行性和可控性。同時，生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)的應用有利于現場作業(yè)的標準化和規(guī)范化，可從根本上解決傳統(tǒng)船舶制造業(yè)在生產過程中生產數據記錄滯后，實時監(jiān)控和統(tǒng)計困難，數據可靠性差等問題，這將提高船舶制造企業(yè)的生產效率、柔性敏捷生產能力和建造質量，從而大大增強船舶制造企業(yè)的核心競爭力。目前，MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))已成為企業(yè)實施敏捷制造戰(zhàn)略和實現車間生產敏捷化的基本技術手段，隨著應用范圍的擴大和程度的加深，MES的發(fā)展已與工業(yè)的發(fā)展息息相關。計世資訊(CCW Research)調查結果顯示，2008年中國MES的市場規(guī)模達到7. 2億元，同比增長15.6%。我國現有中型規(guī)模的船舶制造企業(yè)600余家，全行業(yè)直接從業(yè)人員近百萬人，2008年，船舶工業(yè)完成工業(yè)總產值達4143億元。2008年下半年，我國政府推出了船舶企業(yè)振興規(guī)劃，振興規(guī)劃給中國造船工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，企業(yè)在逆境下將對于如何提高生產效率與加強管理水平產生更迫切的需求。綜上所述，本項目的研究與推廣應用將使船舶制造企業(yè)理順生產管理層與作業(yè)層的關系，進一步提高生產執(zhí)行效率，將為造船企業(yè)制造管理帶來變革性的影響。伴隨著我國船舶制造業(yè)的發(fā)展，本項目具有很強的市場需求，其產業(yè)化前景將非常廣闊。


圖I為船舶制造業(yè)多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)示意圖；圖2生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)框圖；圖3建造數據采集系統(tǒng)工藝流程框圖；圖4現場作業(yè)計劃管理工藝流程框圖；圖5為實物托盤跟蹤管理系統(tǒng)工藝流程框圖；圖6分段轉運跟蹤管理工藝流程框圖；
圖7關鍵設備運維管理系統(tǒng)工藝流程框圖；圖8現場安全檢查管理系統(tǒng)工藝流程框圖；圖9現場質量檢驗管理系統(tǒng)工藝流程框圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)分為客戶訪問端I、服務器端2、生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)平臺12和數據中心3 ;所述數據中心3中的數據由生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)平臺12處理后，經服務器端2優(yōu)化，最后通過網絡或USB接口，輸入客戶訪問端I。上述客戶訪問端I采用PDA和PC，可通過普通PC通過局域網進行訪問、手持終端可通過WIFI、3G、4G網絡進行控制訪問。即使在網絡中斷的情況下，也能夠通過USB接口將數據導出。上述生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)平臺12為整個系統(tǒng)的后臺處理模塊。為PDA手持終端與數據中心3之間起到一個橋梁的作用。同時也避免了將數據中心3直接暴露給終端用戶，增強了數據的安全性。采用WebService服務方式，采用JAVA語言編寫，應用服務器使用Weblogic。主要內容為生產制造計劃的實時管理、質量管理、安全管理、系統(tǒng)管理等模塊，使用JBPM工作流引擎實現生產制造流程的自動配置管理。上述數據中心3是整個系統(tǒng)的數據倉庫。使用國際知名企業(yè)甲骨文的數據庫Oracle Ilg0
在本發(fā)明中，其數據中心3其他為常規(guī)，主要亮點為其含有自主研發(fā)的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)13，該系統(tǒng)主要由現場作業(yè)計劃管理系統(tǒng)4、實物托盤跟蹤管理系統(tǒng)5、分段轉運跟蹤管理6、建造數據采集系統(tǒng)7、關鍵設備運維管理系統(tǒng)8、現場安全檢查管理系統(tǒng)9、現場質量檢驗管理系統(tǒng)10、數據管理11構成，如圖2所示；且生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)13通過數據中心3與生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)平臺12鏈接，并通過服務器端2優(yōu)化處理后，通過多網絡模塊或USB接口與PDA手持終端或PC客戶終端鏈接。本發(fā)明的船舶多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)管理步驟如下如圖5所示，現場作業(yè)計劃管理，其步驟如下MRP(步驟I)進入生產作業(yè)計劃(步驟2)、經規(guī)劃后，進入各工段生產作業(yè)計劃下達(步驟3)，計劃下達后，進入各工段生產作業(yè)實時過程數據確認(步驟4)，經確認的結果在確認結果報告(步驟5)中生成數據，并進入是否延遲(步驟6)，若數據正確，未延遲結束該程序；若數據不正確，延遲后進入提出對策(步驟7)，然后更新作業(yè)計劃(步驟8)，在完成更新作業(yè)計劃后重新返回，進入生產作業(yè)計劃系統(tǒng)重新開始。上述步驟實現作業(yè)計劃接收和完成情況反饋，實現現場作業(yè)交接等管理。生產管理部門可通過本系統(tǒng)對各工序、各工段、每個人員預先進行生產計劃安排，然后由生產監(jiān)督部門，到現場通過手持終端，對計劃進行確認，并使用帶攝像功能的PDA手持終端將確認結果通過圖像及文字形式發(fā)送到服務器端。生產管理部門能及時通過管理平臺進行計劃是否延遲的確認，便于早作調度，同時找出延遲原因及對策。管理人員可通過登陸本系統(tǒng)平臺，進行生產過程數據查詢，及時準確掌握現場信息，提高生產效率。如圖6所示，實物托盤跟蹤管理，其步驟如下先是下達托盤運轉指令(步驟11)，指令下達后，進入托盤運轉(步驟12)，然后進行托盤運轉實時確認(步驟13)，經確認后，進行托盤送達，并確認托盤是否已經送達(步驟15)，未送達，返回托盤托盤運轉(步驟12)，已送達，進入托盤內容正確與否的確認(步驟16)，確認不正確，返回到托盤運轉(步驟12)，確認正確，進入托盤接受確認(步驟17)，結束本次運作。采用RFID技術或PDA對實物托盤的發(fā)送和接收信息進行跟蹤，并通過實時的傳輸，使管理人員及時掌握實物托盤的去向。如圖7所示，分段轉運跟蹤管理步驟如下首先進行分段信息錄入(步驟21)，然后進行分段移位指令(步驟22)，指令發(fā)出后，進行分段轉運(步驟23)，并進入分段轉運實時確認(步驟24)，對上述確認的步驟進行轉運成功與否的判斷(步驟25):轉運未成功，返回至分段移位指令(步驟22)，重新進行分段轉運(步驟23);轉運成功，則進入轉運完成確認(步驟26)，結束本次操作。大型船廠的分段準備量一般有幾百個，手工管理中因分段移位或轉運后沒有及時記錄，經常會發(fā)生找分段的現象，采用在平板車上配置PDA，隨時采集分段的位置信息，管理系統(tǒng)可在全廠背景圖上展示分段準確的位置信息。如圖4所示，建造過程數據采集步驟鋼材預處理(步驟61)后，進行鋼材預處理工作交接判定(步驟62):判定不合格返回鋼材預處理(步驟61)重新處理；判定合格后，進行下一步船體切割處理(步驟63);船體切割完畢后，進行船體切割處理工作交接判定(步 驟64):判定不合格返回船體切割處理(步驟63)重新處理；判定合格后，進行分段制造處理(步驟65)，并對分段制造后的作業(yè)進行分段制造處理工作交接判定(步驟66)，不合格返回上一步，合格進入船體搭載處理(步驟67)，船體搭載處理完畢后，進入船體搭載處理工作交接判定(步驟68):判定不合格返回上一步(步驟67)，判定合格則結束本次操作。對于切割、分段制造、搭載等主要作業(yè)環(huán)節(jié)配置手持終端，記錄主工序的完成于作業(yè)交接信息，即大大簡化了工作交接程序，也實現了對建造過程信息的跟蹤與追溯。如圖8所示，所述關鍵設備運維管理的步驟如下先進行關鍵設備信息采集計劃的下達(步驟31)，然后對關鍵設備運行信息實時采集(步驟32)，再確定設備是否正常(步驟33):正常的狀態(tài)返回關鍵設備信息采集計劃的下達(步驟31)，開始對其他安全實施檢查；不正常狀態(tài)即進入關鍵設備維護(步驟34)，實現關鍵設備運維管理。對船塢、碼頭、門吊等關鍵設備的運行與維護信息進行定期的采集，隨時報告作業(yè)工況信息，管理人員可動態(tài)了解現有的作業(yè)面負荷狀況。
如圖9所示，所述現場安全檢查管理步驟如下安全檢查計劃生成(步驟41)后，進入現場安全檢查(步驟42)，檢查后判斷檢查是否合格(步驟43):合格狀態(tài)下，完成檢查(步驟44);不合格狀態(tài)下，記錄檢查結果信息(步驟45)，然后提出整改方案(步驟46)、最后更新檢查計劃(步驟47)。因為一般船舶制造企業(yè)的作業(yè)場所較大，對安全要求較高，且作業(yè)人員的知識水平參差不齊，為保障生產安全，企業(yè)均設置現場的安全巡檢員進行安全督查。巡檢人員通過帶攝像功能的PDA手持終端，可隨時、隨地通過圖片、動畫、文字的形式記錄下安全隱患問題，便于及時提出整改措施，消除隱患。如圖10所示，所述現場質量檢驗管理的步驟如下質量檢驗計劃生成(步驟51)后，進入現場質量檢驗(步驟52)，然后給出檢查合格與否的判斷(步驟53):合格狀態(tài)下，完成質量檢驗(步驟54)，生成下一個質量檢驗計劃(步驟51);不合格狀態(tài)下，記錄檢驗結果信息(步驟55)，然后提出整改方案(步驟56)，最后更新檢驗計劃(步驟57)，完成本次操作。船舶制造企業(yè)的現場，都有場所比較大、作業(yè)環(huán)境復雜。對于能夠準確及時地掌握現場的質量情況，比較困難。本發(fā)明研制該系統(tǒng)能夠快速的共享給所有相關管理人員，有利于快速及時正確的決策及整改。
權利要求
1.一種船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)，生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)分為客戶訪問端、生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)平臺、服務器端和數據中心；所述數據中心中的數據由生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)平臺處理后，經服務器端優(yōu)化，最后通過網絡或USB接口，輸入客戶訪問端；其特征在于所述數據中心主要由現場作業(yè)計劃管理系統(tǒng)、實物托盤跟蹤管理系統(tǒng)、分段轉運跟蹤管理、建造數據采集系統(tǒng)、關鍵設備運維管理系統(tǒng)、現場安全檢查管理系統(tǒng)、現場質量檢驗管理系統(tǒng)、數據管理分別與服務器端鏈接，在服務器端的優(yōu)化處理后，通過多網絡模塊或USB接口與PDA手持終端或PC客戶終端鏈接。
2.—種權利要求I所述的船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)的管理方法，其特征在于所述現場作業(yè)計 劃管理步驟如下MRP進入生產作業(yè)計劃步驟、經規(guī)劃后，進入各工段生產作業(yè)計劃下達步驟，計劃下達后，進入各工段生產作業(yè)實時過程數據確認步驟，經確認的結果在確認結果報告步驟中生成數據，并進入是否延遲步驟，若數據正確，未延遲該現場作業(yè)計劃管理完成；若數據不正確，延遲后進入提出對策步驟，然后更新作業(yè)計劃步驟，在完成更新作業(yè)計劃后后重新返回，進入生產作業(yè)計劃系統(tǒng)重新開始; 所述實物托盤跟蹤管理步驟如下先是下達托盤運轉指令，指令下達后，進入托盤運轉步驟，然后進行托盤運轉實時確認，經確認后，進行托盤送達，并確認托盤是否已經送達，未送達，返回托盤托盤運轉后的步驟，已送達，進入托盤內容正確與否的確認步驟，確認不正確，返回到托盤運轉后的步驟，確認正確，進入托盤接受確認步驟，結束本次運作。
所述分段轉運跟蹤管理步驟如下首先進行分段信息錄入，然后進行分段移位指令，指令發(fā)出后，進行分段轉運，并進入分段轉運實時確認步驟，對上述確認的步驟進行轉運成功與否的判斷轉運未成功，返回至分段移位指令步驟，重新進行分段轉運；轉運成功，則進入轉運完成確認步驟，結束本次操作； 所述關鍵設備運維管理的步驟如下先進行關鍵設備信息采集計劃的下達，然后對關鍵設備運行信息實時采集，再確定設備是否正常正常的狀態(tài)返回關鍵設備信息采集計劃的下達步驟，開始對其他安全實施檢查；不正常狀態(tài)即進入關鍵設備維護步驟，實現關鍵設備運維管理； 所述現場安全檢查管理步驟如下安全檢查計劃生成后，進入現場安全檢查步驟，檢查后判斷檢查是否合格合格狀態(tài)下，完成檢查；不合格狀態(tài)下，記錄檢查結果信息，然后提出整改方案、最后更新檢查計劃； 所述現場質量檢驗管理的步驟如下質量檢驗計劃生成后，進入現場質量檢驗，然后給出檢查合格與否的判斷合格狀態(tài)下，完成質量檢驗，生成下一個質量檢驗計劃；不合格狀態(tài)下，記錄檢驗結果信息，然后提出整改方案，最后更新檢驗計劃，完成本次操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種船舶制造業(yè)基于多網絡的生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)及管理方法；生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)分為客戶訪問端、生產制造數據實時過程管理系統(tǒng)平臺、服務器端和數據中心；所述數據中心主要由現場作業(yè)計劃管理系統(tǒng)、實物托盤跟蹤管理系統(tǒng)、分段轉運跟蹤管理、建造數據采集系統(tǒng)、關鍵設備運維管理系統(tǒng)、現場安全檢查管理系統(tǒng)、現場質量檢驗管理系統(tǒng)、數據管理分別與服務器端鏈接，在服務器端的優(yōu)化處理后，通過多網絡模塊或USB接口與PDA手持終端或PC客戶終端鏈接。本發(fā)明進一步提高生產執(zhí)行效率，將為造船企業(yè)制造管理帶來變革性的影響。伴隨著我國船舶制造業(yè)的發(fā)展，本項目具有很強的市場需求，其產業(yè)化前景將非常廣闊。
文檔編號G06Q50/04GK102646220SQ20111007435
公開日2012年8月22日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權日2011年3月28日
發(fā)明者宗小明, 杲先鋒 申請人:南通威英軟件有限公司