1 PDM平臺與企業(yè)信息的集成

    造船生產(chǎn)過程中越來越多的環(huán)節(jié)不同程度的應(yīng)用了數(shù)字化造船技術(shù)，引進或研發(fā)了一些信息系統(tǒng)，如TRIBON、SB3DS、報價信息系統(tǒng)、電子圖檔管理系統(tǒng)、工時物量系統(tǒng)、MARS，這些系統(tǒng)在特定的階段解決了部分問題，也取得了良好的效果，但同時也遭遇以下問題：

    (1)企業(yè)的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程、運營模式在短期內(nèi)難以得到徹底的變革，先進的造船理念、數(shù)字化技術(shù)并沒有得到充分的應(yīng)用，在一定程度上讓數(shù)字化造船應(yīng)取得的效益大打折扣。

    (2)隨著系統(tǒng)引入的增加，系統(tǒng)之間的信息重用性沒有得到較好的發(fā)揮，尤其是國外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)封閉，也造成了部分信息孤島，讓產(chǎn)品設(shè)計、制造、管理信息一體化的集成度不是非常令人滿意。

    (3)跟成熟的設(shè)計系統(tǒng)相比，企業(yè)的制造資源優(yōu)化配置技術(shù)尚處于空白或剛起步階段，適應(yīng)精細化管理要求的資源管理、調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用處于初級階段，管理粗放性的現(xiàn)狀尤為明顯。

    數(shù)字化造船是一個系統(tǒng)的工程，跨越多個專業(yè)，如船體、電氣、機裝等，跨越企業(yè)多個部門，如技術(shù)中心、配套部門、營業(yè)部門、制造生產(chǎn)部門等，協(xié)調(diào)難度大，周期較長，需要高度集中的統(tǒng)一規(guī)劃、領(lǐng)導(dǎo)牽頭強有力的執(zhí)行力，分步進行，逐項落實推進。企業(yè)的信息集成過程中PDM系統(tǒng)建立起了在產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)過程各個專業(yè)、各個部門協(xié)作的橋梁，管理著所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息（包括電子文檔、數(shù)字化文件、，數(shù)據(jù)庫記錄等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過程（包括工作流程和更改流程），提供了產(chǎn)品全生命周期的信息管理，在企業(yè)范圍內(nèi)為產(chǎn)品設(shè)計和制造建立一個并行化的協(xié)作環(huán)境。在邏輯上將各個信息化孤島集成起來，利用計算機系統(tǒng)控制整個產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計制造過程，通過逐步建立虛擬的產(chǎn)品模型，最終形成完整的產(chǎn)品描述、生產(chǎn)過程描述以及生產(chǎn)過程控制數(shù)據(jù)。

    我們認為物量數(shù)據(jù)管理是PDM系統(tǒng)的精髓，以PDM系統(tǒng)為依托，深度挖掘基礎(chǔ)物量數(shù)據(jù)供管理決策參考，所謂數(shù)據(jù)挖掘就是在數(shù)據(jù)庫中進行知識發(fā)現(xiàn)，在TRIBON或SB3DS系統(tǒng)中，檢索產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)屬性。提取鋼板、型材及其派生數(shù)據(jù)、管子、舾裝件、設(shè)備、涂料油漆、工時、修改通知單等物量信息，為物料的需求計劃、采購計劃、生產(chǎn)物料領(lǐng)用、生產(chǎn)計劃、車間作業(yè)計劃、人力資源管理、配套物資管理、企業(yè)資源負荷等方面的應(yīng)用提高數(shù)據(jù)支持。

2 PDM平臺中物量數(shù)據(jù)管理范疇

    PDM數(shù)據(jù)管理范疇很寬泛，凡是最終可以轉(zhuǎn)換成計算機描述和存儲的數(shù)據(jù)，都可以納入其管理范圍，如：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、設(shè)計模犁數(shù)據(jù)、CAD繪圖文件、設(shè)計規(guī)范、成本核算等其它電子數(shù)據(jù)，其中物量數(shù)據(jù)大致分為以下幾類：

    (1) CAD三維幾何模型信息

    PDM系統(tǒng)管理著設(shè)計階段以TRIBON、SB3DS為工具建立三維產(chǎn)品模型，重構(gòu)產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)，輕松實現(xiàn)對零部件、設(shè)備、舾裝件、電纜托架、電纜框、管路、風(fēng)管等三維模型及制造工藝信息的輕量可視化。

    (2) 物料信息匯總

    在CAD設(shè)計的基礎(chǔ)上，物料信息發(fā)布到PDM系統(tǒng)中，物量信息主要包括鋼板、型材及其派生數(shù)據(jù)、管子、舾裝件、設(shè)備、涂料油漆、工時、修改通知單等，準(zhǔn)確及時的物量信息直接影響到物料的計劃采購、生產(chǎn)準(zhǔn)備和加工制造，一體化平臺下產(chǎn)品各階段的信息能夠及時、準(zhǔn)確傳遞流通，及時為ERP系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的物料需求計劃、托盤物料清單。

    (3) 生產(chǎn)管理信息

    產(chǎn)品的制造活動是一個復(fù)雜的物料信息轉(zhuǎn)換過程，信息傳遞是否正確，直接影響著生產(chǎn)過程的正常進行。生產(chǎn)管理信息涵蓋了物料需求計劃、原材料采購計劃、工作包派工單的生成、標(biāo)準(zhǔn)定額工時信息的發(fā)布。PDM和ERP系統(tǒng)之間的生產(chǎn)管理信息雙向傳遞，PDM將生成圖紙文檔和BOM信息傳遞給ERP系統(tǒng)，并指導(dǎo)后者如何擴展生產(chǎn)管理信息和成本核算等信息，生成滿足要求的采購BOM、生產(chǎn)BOM，同時ERP系統(tǒng)將這些信息反饋到PDM系統(tǒng)完成產(chǎn)品信息的更新。

3 物量數(shù)據(jù)在設(shè)計生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

    3.1 以分段為單位的物量數(shù)據(jù)抽取生成

    TRIBON系統(tǒng)中的模型信息可以延伸應(yīng)用到造船各個過程，如物料管理、計劃、生產(chǎn)、財務(wù)及船舶維修、跟蹤服務(wù)。TRIBON系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)抽取方法，如通過基于數(shù)據(jù)提取命令幾何宏語言或調(diào)用API提取數(shù)據(jù)函數(shù)，通過報表生成器、讀取建模文件挖掘所需要的產(chǎn)品信息等。以分段為單位獲取分段的重量和中心，提取型材的數(shù)量及長度，以分段為單位提取分段零件表、鋼材材料表、平直型材零件表、彎曲型材零件表、通用件表、套料信息表，進行套料零件分析、套料零件檢奩、檢查板厚，獲取結(jié)構(gòu)模型中焊接類型、焊角高度、焊縫長度、焊縫連接的零件等焊接信息，提供管系、電纜等進行精確干涉檢查的三維幾何模型，抽取的各類信息導(dǎo)入到PDM的一體化數(shù)據(jù)平臺中，重建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型，基于規(guī)則進行各種統(tǒng)計分析，如分段下所有焊縫長度的自動統(tǒng)計，指定條件查詢焊縫長度．生成焊縫長度報告、生成外板端縫、彷路、艏艉接縫、艏艉樣箱剖面線等，結(jié)構(gòu)零件和外板套料、數(shù)控切割指令自動生成、動態(tài)模擬校驗，進行鋼板余料的管理，舾裝管子的自動開孔。

圖1 TRIBON船體數(shù)據(jù)處理

3.2 以管系為核心的舾裝物量數(shù)據(jù)抽取生成

    以管系、管支架、風(fēng)管二維建模為核心，建立舾裝產(chǎn)品三維模型，生成管子制作圖、安裝圖、托盤表、支架制作表、設(shè)備布置圖等施T文件，數(shù)據(jù)庫中包含中間統(tǒng)計數(shù)據(jù)，定制數(shù)據(jù)挖掘規(guī)則，用戶能夠再次進行“個性化”的數(shù)據(jù)分類匯總，如按施T部門、工藝階段、區(qū)域、托盤、系統(tǒng)或全船統(tǒng)計，生成其他管理信息系統(tǒng)識別的數(shù)據(jù)格式，如管系托盤襲、管子明細表、管子材料表、附件名細表、附件匯總表、連接件匯總表、墊片螺栓匯總表、加T安裝工時表、表面處理表、開孔清冊、復(fù)板清冊等，指導(dǎo)物資的預(yù)估、采購、領(lǐng)料、成本核算等造船階段的各個環(huán)節(jié)。

圖2 管系報表

3.3 任務(wù)包派工單的建立

    生產(chǎn)任務(wù)包體現(xiàn)了船舶制造過程中的裝配關(guān)系和生產(chǎn)作業(yè)的描述，在生產(chǎn)階段、作業(yè)工序劃分的基礎(chǔ)上，對船舶建造工程進行全面分解，建立施工項目與施工單位、施工者的一一對應(yīng)關(guān)系，其制定過程跟基礎(chǔ)物量數(shù)據(jù)和計劃的編制密切相關(guān)，其內(nèi)涵包括了任務(wù)包的名稱、作業(yè)階段、作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)部門、物最工時。將任務(wù)包進～步分解形成更小的作業(yè)項日即派工單，是現(xiàn)場基本施工部門的作業(yè)依據(jù)。所有操作任務(wù)之間相互關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)了造船業(yè)務(wù)流程，架起了管理計劃層和底層基礎(chǔ)物量數(shù)據(jù)之間的橋梁。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)定額工時信息的發(fā)布與計劃編制的邏輯關(guān)聯(lián)

    定額工時的標(biāo)準(zhǔn)化是一項重要基礎(chǔ)工作，工程項目的分解的確定WP/WO，工程項目是定額工時的基本單位，對于內(nèi)場作業(yè)，主要按工位、設(shè)備、工種，進行單位工時能力的核定。對于外場作業(yè)，主要按工程項目、工種、標(biāo)準(zhǔn)周期，進行定額工時標(biāo)準(zhǔn)的測定。PDM系統(tǒng)提供定額工時的輸出接口，輸出ERP系統(tǒng)計劃模塊識別的定額工時信息數(shù)據(jù)。為生產(chǎn)管理部門快速進行生產(chǎn)計劃編制提供數(shù)據(jù)支持。

    計劃編制涉及設(shè)計、生產(chǎn)和物資等多項管理，標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)流程、準(zhǔn)確全面的基礎(chǔ)物量數(shù)據(jù)、精準(zhǔn)的工時定額體系是計劃編制的有力支撐。技術(shù)中心根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計情況，提出物料需求，進行采購，隨著圖紙發(fā)放和多專業(yè)的BOM產(chǎn)生，生成WP/WO及定額工時，PDM系統(tǒng)的一體化數(shù)據(jù)平臺為計劃的編制提供如下數(shù)據(jù)：

    工時物料定額數(shù)據(jù)：分段及總段、作業(yè)單元、零件、舾裝件和設(shè)備制作安裝等的物量和工時定額。船舶建造切割、裝配、焊接、彎管、除銹、涂裝等的物量及工時定額。

    資源數(shù)據(jù)：人力、數(shù)控設(shè)備、船臺船塢、場地等資源負荷數(shù)據(jù)。

    準(zhǔn)確的物量數(shù)據(jù)解決計劃與執(zhí)行能力之間的矛盾，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)工時物量準(zhǔn)確估計制造所需資源和作業(yè)時間．并通過優(yōu)化資源的利用，用最優(yōu)的操作方法，最佳的生產(chǎn)節(jié)拍，最少的人員，做小的物流制造出合格的產(chǎn)品，從而縮短建造周期，提高車間生產(chǎn)效率，實現(xiàn)精益生產(chǎn)。

3.5 實動工時與標(biāo)準(zhǔn)定額工時之間的比較分析

    造船工時物量統(tǒng)計分析是推行精益生產(chǎn)，實現(xiàn)精細化造船的必要條件，其范圍包括船舶建造過程中鋼板切割、加工、分段�。�中／大組立及各階段的預(yù)舾裝、分段總組、分段搭載、碼頭舾裝與調(diào)試等。結(jié)合我廠產(chǎn)品線的情況以及歷史資料，確定標(biāo)準(zhǔn)定額工時項甘清單，作為新的定額工時標(biāo)準(zhǔn)項目，對每個項目進行數(shù)據(jù)采集和測定，同時開發(fā)定額工時計算的計算機信息處理軟件，進行系統(tǒng)分析，以任務(wù)包和派工單為載體，每天統(tǒng)計所消耗的實動工時，定期分析各作業(yè)單位計劃工時與實動工時之間的差異，及時調(diào)整任務(wù)包及派工單的標(biāo)準(zhǔn)定額工時。

    實時跟蹤各類設(shè)備設(shè)施的利用情況及其生產(chǎn)效率。如鋼材切割每噸的工時消耗、部件裝焊每噸的工時消耗、分段制造每噸的工時耗量、單位量管子加工工時耗量、單位面積分段涂裝工時耗量等，以及時調(diào)整基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中單位物量所需作業(yè)工時。

4 物量數(shù)據(jù)可視化范例

    (1) 管子加工安裝工時表

    (2) 電裝車間定額物量工時工程項目

    (3) 套料信息表

    (4) 焊接信息

    (5) 吊攀明細表

    (6) 引熄弧板明細表

    (7) 打磨信息匯總表

5 以物量工時為核心的項目數(shù)據(jù)管理

    以幾何模型、物量工時信息、生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的一體化數(shù)據(jù)知識庫平臺上，數(shù)據(jù)瀏覽工具以層次清晰的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹形式，分門別類查看信息，如零件的幾何數(shù)據(jù)、材料數(shù)據(jù)、T藝信息，查看零件三維模型，包含圖紙、物料的對應(yīng)關(guān)系，提供工具對圖紙信息、物料的屬性進行維護，建模數(shù)據(jù)修改后，物料信息自動刷新。無建模軟件的專業(yè)在圖紙修改后，將圖紙修改所導(dǎo)致物料變更維護到統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫平臺中，同時物料屬性變更后，系統(tǒng)將自動刷新物料關(guān)聯(lián)圖紙上的物料清冊。

    圖3 以物量工時為核心的項目數(shù)據(jù)管理

    集中的數(shù)據(jù)瀏覽保證了不同部門、不同專業(yè)能夠在同一項目上進行并行協(xié)同工作，各專業(yè)的設(shè)計在任何時候?qū)ζ渌�部門或?qū)�業(yè)都是完全可視化的，同時根據(jù)需求對物料進行查詢、統(tǒng)計匯總。

    完善的修改單信息管理，架起圖紙修改與物料變更的橋梁．圖紙出圖及物料數(shù)據(jù)的發(fā)布之后，圖紙及物料所作的修改以修改單的形式體現(xiàn)。修改單記錄了更改相關(guān)的圖紙信息、更改原因及其圖紙所涉及的零件修改信息，工時修改信息、物科變更信息。

    PDM系統(tǒng)是一個統(tǒng)一的BOM輸出平臺。系統(tǒng)支持在產(chǎn)品設(shè)計活動中及時方便的共享和查詢相關(guān)產(chǎn)品信息，信息涵蓋設(shè)計、變更以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)發(fā)布等過程的各個環(huán)節(jié)，系統(tǒng)自動生成生產(chǎn)所需各種BOM，一體化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、格式的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計人員指定的規(guī)則自動完成物料分類匯總，圖紙信息、物料、托盤、定額工時、工藝項目、修改單等的關(guān)聯(lián)使得設(shè)計人員進行各種關(guān)聯(lián)查詢成為可能。

6 PDM平臺的基礎(chǔ)物量致?lián)��?yīng)用到ERP系統(tǒng)

    全球ERP實施的失敗率一直高居不下，實施常常因高投入、時間長、短期內(nèi)效果不明顯且風(fēng)險大等原因而半途而廢，國內(nèi)企業(yè)實施ERP的成功率仍不足30%。制約ERP成功實施的因素主要有：人、數(shù)據(jù)、管理、技術(shù)。其中數(shù)據(jù)是ERP系統(tǒng)成功實施的核心支撐，ERP可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全局共享，前提是必須在規(guī)范化的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上運行。所以，在實施ERP時，需要花費大量時間準(zhǔn)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對于信息的收集和整理還存在不足，缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺乏、不準(zhǔn)確、不合要求等，將使企業(yè)失去了實施ERP的前提條件。ERP系統(tǒng)只有在對合乎要求的數(shù)據(jù)進行處理的基礎(chǔ)上，才能提供企業(yè)所需的管理數(shù)據(jù)供決策參考。PDM系統(tǒng)一體化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺所提供的完整、準(zhǔn)確的物料工時數(shù)據(jù)為企業(yè)ERP系統(tǒng)生產(chǎn)計劃編制、物料需求計劃、物料采購、物料分發(fā)提供準(zhǔn)確及時BOM支持。

7 結(jié)束語

    隨著CAD技術(shù)在造船企業(yè)中的廣泛深入應(yīng)用，給船舶設(shè)計帶來了巨大的變革，設(shè)計所產(chǎn)生的CAD數(shù)據(jù)及文件數(shù)量、種類越來越多，版本不一，形式多樣，零散的分布在服務(wù)器及個人機各個文件下，我們不得不花費大量的時間浪費在海量數(shù)據(jù)中查找設(shè)計所需信息上，對于電子數(shù)據(jù)的存儲和獲取的新方法需求變得越來越迫切，深化PDM的開發(fā)與應(yīng)用，目的是有效的解決數(shù)據(jù)文件的存儲、集中管理、網(wǎng)絡(luò)即時共享，意義重大而深遠。

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本文標(biāo)題：PDM系統(tǒng)中的物量數(shù)據(jù)管理

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