一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法与流程

本发明涉及船舶分段制造领域，具体而言，涉及一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法。

背景技术：

目前，在船舶分段制造过程中，由于船舶分段的零部件及工艺的多样性、复杂性，决定了其在分段制造过程中的生产组织、生产计划具有综合复杂性，以及设备资源、班组资源、场地资源等生产资源具有不均衡性。

传统的分段制造主要依据工程师的经验编制粗线条的生产计划，颗粒度大，在计划过程中未考虑各加工过程的资源占用以及工作节拍等问题，致使分段制造过程中出现工位间物料加工步调及节奏不一致现象，导致生产过程中停工/怠工频繁，常常造成组立工位生产计划延迟、延误工期，难以实现生产过程的均衡性，导致生产效率低下，更达不到多工位之间的协同作业。

另外，虽然目前已经开展了针对生产计划管理及资源平衡方面的研究，但也仅仅部分地解决了场地或人力资源的平衡问题，尚未涉及船舶分段流水线上同一加工单元内以及顺序加工单元之间，各中间产品生产加工过程的多工位协同作业设计，因而难以从整体利益角度来实现多工位间的协同作业。

针对现有技术中存在的船舶分段制造过程中效率低、缓存大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法，用以解决现有技术中存在的船舶分段制造过程中效率低、缓存大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法。该方法包括：确定船舶分段流水线上分段产品的装配制造逻辑链，并拆解为多个加工单元(即多道加工工序)，其中，每个加工单元用于加工船舶分段的中间产品；在多个加工单元中，任一加工单元的中间产品可能包含多个并列的子加工单元，对多个并列的子加工单元进行工位协同建模，得到并行工位协同模型；在多个加工单元中，对属于上下道顺序加工单元的工位进行建模，得到串行工位协同模型；结合并行工位协同模型和串行工位协同模型对分段产品所涉及的所有加工单元中的中间产品进行协同作业。

可选地，任一加工单元的中间产品可能包含多个并列的子加工单元，对多个并列的子加工单元进行工位协同建模，得到并行工位协同模型包括：多个并列的子加工单元进行生产资源和生产节拍上的协同建模，得到并行工位协同模型。

可选地，对多个并列的子加工单元进行生产资源和生产节拍上的协同建模，得到所述并行工位协同模型，所述建模方法包括：

确定所述多个并列的子加工单元所需加工的中间产品的加工物量和加工工时，确定该加工单元的生产节拍；确定中间产品的加工工序的优先级顺序；获取加工中间产品的生产资源配置信息，主要包括班组资源配置信息、设备资源配置信息、场地资源配置信息；基于生产节拍、优先级顺序和所述生产资源配置信息规划并实现各工位各加工单元中中间产品生产过程与班组资源的定置匹配、与设备资源的定置匹配、与场地资源的定置匹配以及生产节拍的均衡性，且将其确定为并行工位协同模型。

可选地，获取加工中间产品的班组资源配置信息，实现工位与班组资源的定置匹配，方法包括：

获取与中间产品对应的加工工序的作业任务的作业任务量；通过作业班组信息确定作业任务需要的作业人员的能力标签；根据作业任务量和作业人员的能力标签，确定作业班组的组成人数，实现工位与班组资源的定置匹配。

可选地，获取加工中间产品的设备资源配置信息，实现工位与设备资源的定置匹配，方法包括：

确定中间产品加工过程中的工艺参数，其中，工艺参数用于指示作业任务对所需的目标设备的生产能力进行约束的条件；根据作业任务类型和工艺约束条件确定加工任务对应的目标设备，实现工位与设备资源的定置匹配。

可选地，获取加工中间产品的场地资源配置信息，实现工位与场地资源的定置匹配，方法包括：

获取中间产品需要的加工时长和场地的目标尺寸；根据中间产品需要的加工时长和场地的目标尺寸为约束，进行时间和空间上的匹配，实现工位与场地资源的定置匹配。

可选地，对属于上下道顺序加工单元的工位进行建模，得到串行工位协同模型，所述建模方法包括：

根据船舶分段流水线上分段产品的装配制造逻辑链所拆解的多个顺序加工单元以及分段产品的计划完工时间，确定各加工单元中间产品的开工时间及完工时间；加工单元中包含子加工单元的，根据子加工单元的加工工序优先级顺序以及该加工单元中间产品的完工时间，确定各子加工单元中间产品的开工时间及完工时间，进而确定该加工单元中间产品的开工时间；

可选地，串行工位模型中各工位与班组资源的定置匹配、与设备资源的定置匹配、与场地资源的定置匹配以及生产节拍的均衡性，按照并行工位协同模型的方法进行协同。基于所述方法得到的各加工单元开工时间，完工时间，各加工单元中中间产品生产过程与班组资源的定置匹配、与设备资源的定置匹配、与场地资源的定置匹配以及生产节拍的均衡性，将其确定为串行工位协同模型。

可选地，确定船舶分段制造流水线上分段产品的装配制造逻辑链，并拆解为多个加工单元，方法包括：

获取所述船舶分段的生产计划、图纸、物料清单(billofmaterial，简称为bom)信息，确定分段的加工装配工艺流程；基于所述分段的加工装配工艺流程确定所述船舶分段的装配制造逻辑链，其中，所述装配制造逻辑链用于指示所述多个加工单元之间的逻辑关系。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

与船舶分段制造的实际生产过程结合紧密，综合性的考虑了船舶分段流水线装配制造逻辑链、各加工单元所需加工产品的开始生产时间与结束时间、对应的设备、场地、人力等生产资源，中间产品的工时物量等约束，通过建立并行工位协同模型和串行工位协同模型，提出了针对制造逻辑链中的单个加工单元以及顺序加工单元在生产加工过程中的协同作业方案。实现了船舶分段的多工位间的协同作业的目的，避免了分段制造生产计划的延迟、误工，从而解决了船舶分段制造过程效率低、缓存大的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法的具体流程图；

图3是本发明实施例的船舶分段产品整体构成示意图；

图4是本发明实施例的左舷平面分段装配制造逻辑链的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例

本发明实施例提供了一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法。

图1是本发明实施例的一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤s102，确定船舶分段流水线上分段产品的装配制造逻辑链，并拆解为多个加工单元(即多道加工工序)，其中，每个加工单元用于加工船舶分段的中间产品。

步骤s104，在多个加工单元中，任一加工单元的中间产品可能包含多个并列的子加工单元，对多个并列的子加工单元进行工位协同建模，得到并行工位协同模型。

步骤s106，在多个加工单元中，对属于上下道顺序加工单元的工位进行建模，得到串行工位协同模型。

步骤s108，结合并行工位协同模型和串行工位协同模型对分段产品所涉及的所有加工单元中的中间产品进行协同作业。

图2是本发明实施例的一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法的具体流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤s201，拆解典型分段产品的装配制造逻辑链。

该实施例可以根据生产计划要求，确定典型平面分段装配过程，划分加工制造过程中的主流水线以及配套工位流水线，拆解出典型分段产品的装配制造逻辑链。

步骤s202，针对逻辑链的连续性，进行同一加工单元内的子分段/中组立/零件等建模，以生产拉动方式反推相关准备零部件的工作协同。

根据生产计划确定工位所需加工零部件的总工时物量，计算生产节拍；根据生产设计资料及生产工艺流程确定工序优先级；采集车间生产资源实际配置信息，包括设备、班组及场地等信息；通过上述步骤，实现零部件工位间的生产资源协同及生产节拍协同。

步骤s203，针对逻辑链的顺序加工单元的分段部件/外板拼版/曲面板等建立递推相关性的数学模型，反推相关准备零部件的工作协同。

根据制造逻辑链确定各中间产品的开始加工时间以及完工时间，以中间产品的需求信息以及计划开工时间确定前道工位/工序中间产品的生产计划及完工时间，进而按照步骤s202进行该工期内相关零部件加工制造过程中的协同作业。

步骤s204，结合上述步骤，获得典型分段的相关零部件生产制造工作计划，实现分段流水线的多工位协同作业。

由于船舶分段产品是由多个零部件分级组合而成，该实施例结合中间产品的加工工艺顺序，来分析船舶分段产品的整体构成。

图3是本发明实施例的船舶分段产品整体构成示意图。如图3所示，分段产品(包括子分段1、子分段2、子分段3……子分段n)、中组立中间产品(包括中组立1、中组立2、中组立3……中组立n)、小组立中间产品(包括小组立1、小组立2、小组立3……小组立n)、零件(包括零件1、零件2、零件3……零件n)。在船舶分段制造过程中各工位的生产计划均会受到加工工时物量、生产节拍、加工工序的优先级顺序、生产资源匹配以及工位产品开工时间和各中间产品到达本工位时间等多个约束条件的影响。各工位所需的中间产品均可以看作是由上道工位的加工完成产品来提供，比如，子分段n工位上所需的中间产品可以看作是由中组立工位生产的产品提供。为保证船舶分段制造流水线的协同工作，在整个制造过程中需要各加工工序要进行生产资源的平衡以及生产节拍的最小化，从而实现多工位之间的协同作业。

图4是本发明实施例的左舷平面分段装配制造逻辑链的示意图。该实施例的分段制造流水线中包括主流水线及配套工位流水线。可选地，根据船舶分段的生产计划要求确定船舶分段的加工制造过程，再划分加工制造过程中的主流水线及配套工位流水线，拆解出船舶分段的加工制造逻辑链，该加工制造逻辑链包括多个加工单元，每个加工单元以“天”为单位，用于加工船舶分段的中间产品，该中间产品代表分段产品、中组立、小组立或零件的各级中间产品。

可选地，图4中该实施例的船舶分段的加工工期共14天，船舶分段的流水线以“天”为单位作为一个加工单元，其中，在多个加工单元中，第一天，进行上胎板拼接；第二天，进行s1\s2\s3装配，其中，在该加工单元内，需要对s1小组立、s2小组立、s3小组立同时完成装配作业；第三天，进行s4\s5\s6装配，其中，在该加工单元内，需要对s4小组立、s5小组立、s6小组立同时完成装配作业；第四天，进行s1-s6焊接作业；第五天，进行s1-s6焊接作业；第七天，进行分段部件/散装件装配作业；第八天，进行分段部件/散装件焊接作业；第九天，进行外板拼板、曲外板装配作业，同时还需要进行s7/s8上胎、装配作业，其中，在该加工单元内，需要对s7小组立、s8小组立同时完成；第十天，进行分段散装件装配，同时还需要进行s7/s8焊接作业，其中，在该加工单元内，需要对s7小组立、s8小组立同时完成；第十一天，进行分段散装件装配，同时还需要进行m1部件、散装件装配；第十二天，进行分段外板、散装件焊接，同时还需要进行m1部件散装件焊接作业；第十三天，进行分段外板、散装件焊接作业；第十四天，分段完工。

本发明以船体结构左舷平面分段为实施例对一种船舶分段制造流水线的多工位协同方法进行详细分析，具体协同步骤包括：

步骤1，根据生产计划要求确定左舷平面分段的装配制造过程，划分加工制造过程中的主流水线及配套工位流水线，拆解出分段产品的装配制造逻辑链，如图4所示。

步骤2，针对拆解的装配制造逻辑链分析可知在实际加工制造过程中需要实现各加工单元的内部协同(并行工位协同)，同时需要实现上下道顺序加工单元之间(串行工位协同)的生产加工协同问题。

步骤3，基于步骤2，分析一个加工单元(并行工位)内加工制造的协同问题。

步骤4，工期确定的情况下，在实际生产中往往会因为多种因素导致工期延误，分析存在的问题包括：①实际生产过程中人力资源(作业班组)分配不均；②实际生产过程中设备资源分配不均；③实际生产过程中场地资源协调不均衡；④实际生产节拍不协调等。

步骤5，针对步骤4中存在的问题，该实施例提出了一种针对同一加工单元(并行工位)内的协同作业方法，以图4左舷平面分段装配制造逻辑链中的“s1\s2\s3装配”为例，该加工单元内需要对s1小组立、s2小组立、s3小组立同时完成装配作业。为保证该加工单元的完工时间，需要对其进行生产资源协同以及生产节拍的协同，从而保证顺利完工。

步骤6，针对步骤5所述的同一加工单元内的协同作业(并行工位协同)，其协同方法可以包括以下步骤：

s-1，根据生产计划确定该加工单元内所需加工的零部件的总工时物量，基于加工物量和加工工时计算生产节拍。

s-2，根据生产设计资料以及生产工艺流程，确定加工工序的优先顺序，以保证生产过程的持续稳定。

s-3，采集车间生产资源的实际配置信息，该配置信息可以主要包括设备信息、班组信息以及场地资源等。

s-4，结合加工工序的优先顺序以及生产节拍，结合船厂车间实际的生产资源配置情况，规划并实现各工位各加工工序中的中间产品生产过程与设备资源的定置匹配、与班组资源的定置匹配、与场地资源的定置匹配以及与生产节拍的均衡性。

下面在步骤6的基础上详细介绍该实施例的生产资源的匹配方法。

针对作业班组的匹配流程，可以分析各工位中各工序的作业任务，计算各类作业的总任务量和单工序的平均作业量；通过获取的作业班组信息，确定各作业类型中掌握各技能的工人数量以及相应的作业能力；根据各工位各工序的平均作业量和作业人员的工作能力确定各作业班组的组成人数，进行分段制造流水线上各工位与作业班组的匹配。

针对设备资源的匹配流程，对于各工位中各工序的作业任务，分析该作业任务对所需设备的生产能力的约束条件，包括设备所能加工的允许尺寸、零件的重量、形状规则、焊接精度、焊接工艺要求等设备生产要求参数；根据各工位各工序的作业任务类型和设备生产能力确定各工位所需的设备，进行分段制造流水线上各工位与设备资源的匹配。

针对场地资源的匹配流程，由于船舶分段制造过程中会同时进行多个分段的加工，场地资源有限。因而该实施例的场地资源的分配以各中间产品的加工时间以及场地大小为约束，进行时间和空间上的匹配，进而实现分段制造流水线上各工位与场地资源的匹配。

步骤7，基于步骤2，分析顺序加工单元之间加工制造的协同问题(串行工位协同)。针对装配制造逻辑链的顺序加工单元，由于其具有严格的上下道加工流程的约束，因此必须保证上道加工单元按时完工才能进行下道加工单元的生产加工，同时在加工开始阶段必须保证各加工单元内所需加工的中间产品按时到位。

步骤8，针对步骤7中存在的问题，提出一种顺序加工单元(串行工位)间的协同作业方法，以图4左舷平面分段装配制造逻辑链为例，“s1\s2\s3装配”必须在完成“上胎板拼接”之后进行装配，而“s1～s6焊接”也必须是在s1～s6装配完成之后进行作业，各个加工单元之间存在严格的前后递推的逻辑相关性。

步骤9，针对步骤8所述的一种顺序加工单元间的协同作业(串行工位协同)，其协同方法可以包括以下步骤：

s-1，根据装配制造逻辑链确定各加工单元中间产品的开始加工时间以及完工时间。

s-2，以中间产品的需求以及计划开工时间，反推相关准备零部件的生产计划以及完工时间。

s-3，各相关准备零部件在生产加工过程中的同一加工单元(并行工位)内的协同作业，可以按照步骤6进行协同作业，以保证各零部件的完工时间。

在该实施例中，各相关准备零部件在生产加工过程中的协同方法可以按照单个加工单元内的协同模型进行协同作业，从而保证各零部件的完工时间。

步骤10，基于上述步骤，最终获得典型分段的相关零部件的生产制造工作计划，实现分段流水线的多工位协同作业。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述方法的前提下，还可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。