基于数据可视化的船体建造精度数据管控系统研究.pdf

第 卷 第 期江苏船舶.年 月.基于数据可视化的船体建造精度数据管控系统研究孟昭懿贾郁文王 伟(.中国船舶集团 大连船舶工业有限公司辽宁 大连.大连船舶重工集团有限公司辽宁 大连)摘 要:结合某大型船厂精度管理业务实际需求开发了一套专为造船企业提供符合现代造船模式要求的精度管理软件系统 该系统建立了信息化精度管控业务办理流程和考核管理平台并借助模型工具完成精度指标的深度分析与可视化呈现 结果表明:该系统有效提升了精度数据的应用价值辅助精度问题处理同时降低了精度数据管控中的人工参与程度极大提高了工作效率和信息传达的准确性以信息化手段优化精度管控流程关键词:造船精度管理精度数据管控系统精度数据可视化中图分类号:.文献标志码:./.引言在船体建造过程中从钢材预处理到船坞或船台合龙等一系列工序都需要进行严格的质量管理各个环节均会产生大量的生产数据及相关的质量检测数据 这些数据具有数据量大、类型多、增长快且呈多源异构等特点并能直接或间接地反映船舶建造中各类工序的质量情况、关系企业建造水平 然而传统数据平台在处理多源异构数据时面临数据处理能力不足、数据运维困难、数据分析程度不够深等挑战为企业挖掘数据价值带来了层层阻碍 在这种背景下结合信息化手段分析研究多源异构数据的管理方法有着十分重要的意义目前造船业已经出现了各种三维精度控制系统这些软件结合现代化设备与技术为精度控制提供数字化测量与采集、辅助计算、模拟分析的功能 但是对如何做好精度数据的管理及如何使精度管理工作信息化的问题仍然缺少能够广泛应用于造船企业的功能齐全且操作方便的软件系统本文根据船舶在生产流程中的精度管理重点整合其现有的大量离散数据用信息化手段进行数据分类和梳理从用户账户管理、工序指标计算、工位地图数据信息联动、部门指标考核打分、精度问题反馈与处理流程传递等方面实现了多源异构数据表达的可视化、数据处理分析的精细化、综合管理效率收稿日期:作者简介:孟昭懿()男高级工程师从事船舶建造研究贾郁文()男高级工程师从事船舶制造精度技术研究王伟()男工程师从事船舶制造精度技术研究的便捷化 船体建造精度管理分析.船体建造作业流程分解船体建造包括从生产设计开始到船体下水的整个施工过程(不包括舾装和涂装作业)船体质量的好坏直接关系着船舶性能的优劣 其作业流程以中间产品为导向围绕分段组织生产可概括为:船体下料切割加工拼板制作小组制作中组制作分段制作总组合龙 由于切割、焊接等工序的复杂性船舶产品精度受制约的因素颇多如原材料、工艺方法、生产设备质量、施工操作水平等因此在产品的制造过程中往往会出现一些精度问题造成实际产品的尺寸与设计值有显著差异.船体建造精度管理体系构建船体建造精度管理是一个综合性的过程管理遵循 质量循环理论(计划执行检测改进)主要包括精度策划和精度控制 个重要方面 船体建造的精度管理体系可以定义为:为有效开展精度管理而设计、建立、实施和保持的由组织结构、责任、步骤、流程和资源构成的组合体各部分相互关联且相互作用 本文按照造船企业精度管理内容构建图 所示的船体建造精度管理体系.精度数据关键评价指标建立.钢料加工阶段关键评价指标船体建造的精度管理始于钢料加工阶段在实际生产过程中因钢板材质、生产设备、施工操作方式等会导致板材存在数据误差问题如:船体平直大板下料阶段由于设备的切割误差导致的钢板主尺度及 江 苏 船 舶第 卷方正度不良现象船体钢料加工阶段由于冷弯加工误差导致的船体曲面板成型方正度不良现象 型材加工阶段出现的纵弯、旁弯、腹板长度偏差等现象 因此需要建立平直大板下料精度合格率、曲板加工精度合格率和 型材加工精度合格率 项关键评价指标用于精度管理图 船体建造精度管理体系.组立阶段关键评价指标组立过程是形成分段的最后过程在实际生产过程中会因为装配顺序、焊接顺序及收缩、现场生产环境、舾装件的安装等多种原因导致分段建造过程中出现质量不合格的情况 本文建立小组立精度制作合格率、小组立数控划线使用率、大组立数控划线使用率 项关键评价指标来反映构件的直线度、平面度、制作精度和构件焊接位置的准确性 此外本文还建立了分段焊前一次合格率、分段焊后一次合格率、分段精度验收合格率、分段网格线完整率 项关键评价指标判断分段焊接精度和焊后变形情况.总装阶段关键评价指标船舶总装是船体结构成型的最后环节涉及分段的总组、模拟搭载、合龙等诸多工序 总组阶段不仅要考虑对分段精度偏差的修整还要综合考虑形成总段后对后续合龙工序的影响 本文建立总组、合龙分段个数修整率和总组、合龙长度修整率 项关键评价指标通过各区域主板、主材的切修量和切修长度映射出总装工序质量的好坏 精度数据管控系统设计.整体架构本系统以/(/)为结构模式采用三层逻辑架构构建系统框架系统整体架构见图 界面层为不同角色的用户提供统一的用户界面用于数据呈现和用户交互业务逻辑层用于处理业务逻辑上的问题如在数据库访问前对数据的处理、判断等数据访问层用于负责与数据库的交互提供对数据的各种查改操作通过构建 语句、构建参数、调用数据库帮助类等来完成 各层在逻辑上相互独立能够将耦合度降至最低方便软件开发和代码维护图 系统架构图.功能设计.账户管理账户管理模块提供对系统用户、用户信息和使用权限的管理操作包括个人账户管理、部门信息管理、职务信息管理等基本功能 此外账户管理模块支持系统管理员针对所有帐户进行增加、删除、修改和查询操作 新增用户信息时绑定该角色下的可操作模块实现对功能模块操作权限的管理 各用户便可通过账号和密码登录系统并操作相应模块具备验证登录用户的信息、保护系统数据的功能.精度数据库精度数据库模块实现与精度数据库的交互功能配置包括平直大板下料精度数据、曲板加工精度数据、型材加工精度数据、小组立精度数据、分段精度验收精度数据、总组精度数据和合龙精度数据的录入与查询精度数据库模块分为数据录入和数据浏览两个子模块 数据录入模块支持零部件加工、分段建造、总组和合龙各生产过程中的检测信息以 文件形式批量上传并自动解析将数据结构固化通过与数据库中的数据对比检查无重复后便可存入数据库中 数据浏览模块可以通过工程项组、工程项目、分段名称、检测日期等实现数据的联合条件查询与数据库形成连接为结构化数据提供安全可靠的存储功能和专业高效的数据管理功能.厂区地图厂区地图模块实现各工位的精度数据可视化展示包括钢料加工场地、小组立场地、大组立场地和 第 期孟昭懿等:基于数据可视化的船体建造精度数据管控系统研究 总装场地的精度信息浏览 厂区地图模块将区域化精度信息通过地图的形式呈现 第一层为基础数据显示包括各工序场地的精度指标、设备种类、生产能力及施工单位等精度信息的共享 系统用户还可通过点击区域图形自由选择独立浏览第二层详细的数据分析图表获取对应区域更多的精度信息.集团精度指标集团精度指标模块实现分析结果的可视化图表展示包括本文所建立的 项关键评价指标及月度细化指标的精度分析结果 集团精度指标模块支持可视化界面的完整集成包括精度信息和用户交互功能并提供对可视化界面的刷新、重置、截图和保存功能以及通过“鼠标滚轮”的方式自主调整界面大小 用户可以通过树形指标结构和时间选项选择查看相应内容并根据需要进行保存.业务办理业务办理模块提供各部门人员精度管理业务的统一办理平台包括分段预警单、分段反馈单、分段验收单的问题汇总、发起与受理和办理记录查询功能 业务办理模块结合船厂实际需求设定 个单据的具体内容涵盖人员、部门、项目、问题事件分类、问题事件详情、回复内容及流转科室等并提供提交单据的统计与记录功能 相关精度管控人员可通过该模块实现业务办理.部门考核部门考核模块提供各部门考核打分业务的统一办理平台包括钢料加工公司、分段制造部、船台部门和船坞部门考核指标的定量指标自动打分和定性指标编辑得分功能 部门考核模块参考船厂精度管理专项评分相关文件制定考核内容、考核细则、考核目标值、标准分和分数计算方法实现用户导入检测文件以获取定量考核指标的自动打分结果的功能支持考核人员手动录入定性指标的得分和理由 精度数据管控系统实现.数据库的建立本文使用 关系型数据库管理系统作为后台数据库用以记录精度管理工作相关的质量检测数据、用户信息等内容便于数据价值较高的精度检测数据的存储及供系统调取使用 将海量采集得到的生产数据按表格内容进行提取保留有价值信息的同时降低数据的冗余性 将数据规范化集成起来主要建立 个简洁清晰的精度检测表:平直大板下料检测信息表、曲板检测信息表、型材检测信息表、小组立检测信息表、分段精度验收信息表、总组切修信息表、合龙切修信息表 精度数据库的建立在保证海量精度检测数据的有序存储的同时也为数据分析利用提供了一定的便捷.数据可视化界面的设计本文通过使用 数据可视化工具及 技术绘制和渲染图表形成客户端页面对大量造船精度数据展开数据分析与呈现研究 具体实现方法如下:()通过标签方式引用.脚本文件()创建 容器并定义其宽度、高度和位置信息()初始化一个 实例对象()配置 选项和数据并通过 方法生成图表()添加 事件处理函数如鼠标点击事件等以钢料加工过程、组立过程和总装过程所建立的 项基础精度指标为核心从精度管理需求出发增加面向现场实际生产各环节和各工位的各项重点指标细化内容扩展精度基础指标至可以全面反映产品建造的精度问题深化数据分析利用程度该系统开发了年度基础指标、项目基础指标、月度钢加细化指标、月度分段细化指标、月度总装细化指标、月度项目钢加细化指标、月度项目分段细化指标、月度项目总装细化指标、月度总组细化指标、月度合龙细化指标、月度平直大板下料细化指标、月度小组立制作细化指标共计 页可视化界面以及钢加场地、小组立场地、大组立场地和总装场地共计 页厂区地图和工位级可视化界面.应用程序的开发.编程语言本系统采用 软件开发平台编程语言为 .界面设计本系统界面采用基于.框架的客户端开发技术 界面能按照操作流程进行合理有序的分类编排在必要的功能界面提供了图示、文字提示、图表、地图等相关信息显示方便用户理解软件功能和进行参数设置.软件架构系统的软件架构采用两层/架构分为客户层和数据库层 客户层执行部分逻辑事务为数据处理和存储提供帮助并且与数据库层以点对点的连接方式相连数据传输更安全、高效(下转第 页)第 期范江彬:和欧盟船用燃油采样点法规分析和设计实例 将采样点安装在相应的舱、柜上 对于燃油舱也可通过合适的检查口盖板或舱口盖取样但此时应具备合适的采样设备并由专业机构完成采样 相对而言将采样点布置在燃油驳运系统上要更加简便易行 其优点如下:可以避免在舱、柜上开口而削弱其结构强度和密性安装简单且后续维修方便不需要第三方的参与即可完成采样操作如果船舶接近完工或者已经难以修改也可以通过燃油储存舱的测量管进行燃油采样但应具备适当的设备 图 为从测量管采样的示意图图 从测量管采样的示意图 图 为该船应急发电柴油机日用柜的采样点布置 因为应急发电柴油机的在用燃油和船上燃油指向的是同一种燃油所以既可以通过供油或者回油管路上的采样点采样也可以通过安装在日用柜上的采样点采样但不应通过油柜上的泄放接头进行采样 焚烧炉日用柜采样点的布置与应急发电柴油机的类似 结语随着“限硫令”在全球范围内的实施为了便于船用燃油的采样和分析船舶必须布置法规要求的燃油采样点 虽然.()决议已经生效但由于目前尚不清楚港口国主管当局如何具体执行该决议和包括船检、船厂和船东等在内的各方对船上燃油采样指南的部分内容的理解存在偏差后续还需要对船用燃油采样点做更多的讨论图 应急发电柴油机日用柜的采样点布置参考文献:陈卫华.低硫燃油使用风险不可不知.中国船检():.沈蔷.船舶低硫燃油系统改进与研究.内燃机与配件():.安伟郭鹏张庆范等.限硫令下船用燃料油使用分析.船海工程():.王娜沈海涛.船用柴油机废气脱硫技术和经济性分析.宁波大学学报(理工版)():.伍赛特.甲醇柴油机应用于船舶动力装置的前景展望.内燃机():.(上接第 页)结论()精度数据管控系统针对实际船舶生产中精度管理问题采用.平台的 客户端开发技术设计并实现集精度数据库管理、精度指标可视化、精度业务办理、精度信息考核的自动计算与共享于一体的集成化精度数据管控系统()通过加强现场离散数据处理以及统计厂区各区域个性化精度指标建立了畅通的数据信息流通渠道加快了精度问题的处理流转提高了精度管理工作效率使造船精度管理向着以数据库和软件系统为基础的信息化管理方向健康发展()本文设计实现的精度数据管控系统适用于造船企业已成功在大连某大型船厂实现工程应用并达到了预期的应用效果 实践表明精度数据管控系统可以很大程度上规范精度数据的管理、提高精度数据的分析决策水平、优化精度管控流程、提高员工精度管控意识参考文献:许融明 杨港 赵任张.造船精度管理.船舶工程(增刊):.王孟孟 朱琦 安灵斌.开发先进造船精度管理软件系统:.软件系统简介.造船技术():.张雪彪.现代造船精度控制及测量技术.北京:科学出版社.叶伟强 张志斌 魏安.基于“华泓”轮的船舶能效管理研究.南通航运职业技术学院学报 ():.周秀琴.船体建造精度控制方法研究.镇江:江苏科技大学.