船舶建造行业PDM系统解决方案

在造船行业中,传统造船模式的设计和生产是根据船、机和电等专业门类来划分,按放样、加工、装配、焊工和机加工等专业工种来组织生产,它必然导致生产周期长、设备利用率低等

在造船行业中,传统造船模式的设计和生产是根据船、机和电等专业门类来划分,按放样、加工、装配、焊工和机加工等专业工种来组织生产,它必然导致生产周期长、设备利用率低等弊端。产品数据管理(PDM)是以产品为中心,通过计算机网络和数据库技术,把企业生产过程中所有与产品相关信息和过程集成起来,统一管理,使产品数据在其生命周期内保持一致、最新和安全,为丁程技术人员提供一个协同工作的环境,从而缩短产品研发周期,为企业赢得竞争优势。在造船业中利用PDM技术可以很好地管理在生产过程中的相关信息,增加各系统的协同工作能力,从而使生产模式更加符合现代造船模式所要求的以统筹优化为指导的原则。
 
1 系统的模型分析
船舶生产的主要节点有初步设计、详细设计、开工、上船台和交船等,面向船舶建造的PDM是船舶产品详细设计从开始到结束整个周期中,对相关数据和相关过程进行查询、计划、管理和控制的管理系统,是船厂、船研所的信息集成平台。在结构上,面向船舶建造的PDM系统分为四层,如图1所示。其中系统层提供操作系统和网络环境的支持,数据层提供数据的存取与访问,应用层包括系统的各个应用模块,用户层包括统一的用户界面。
PDM系统结构层
图1 PDM系统结构层
 
PDM是产品数据管理系统,从广义角度看,包括产品的设计资源、制造资源和各种相关的资源的管理,是一个管理工程数据的理念。从狭义来看,是着重管理产品设计资源的一个系统,即先解决产品设计资源的集成,再与其他系统进行更高层次的集成。目前,我国船厂着重解决与Tribon软件集成问题,具体办法如图2所示。
Tfibon与PDM集成方案
图2 Tfibon与PDM集成方案

船舶产品按船、机和电专业在Tribon系统中建模完成以后,形成各专业的零件套料信息、原材料BOM表。各专业设计人员根据建模规则生成组装BOM表,同时形成零件表、零件套料明细表及切割BOM表。通过统计切割BOM表中各种原材料数据,进行材料领用和汇总。图3所示为面向船舶建造的PDM作业流程。
面向船舶建造的PDM作业流程
图3 面向船舶建造的PDM作业流程
 

2 系统主要功能模块
面向船舶建造的PDM依据全局信息强调共享的观点,扩大了船舶开发建模的含义,其范围已包括资源(含人力)配置、生产制造、计划调度、采购销售和市场开发等方面。PDM系统主要由系统管理子系统、数据管理子系统、产品管理子系统、项目管理子系统、组织管理子系统、交流工具子系统以及封装工具等组成,其总体组成如图4所示。
PDM系统整体组成
图4 PDM系统整体组成
 

2.1 系统管理子系统
系统管理子系统主要实现对系统用户的管理。在面向船舶建造的PDM系统中,将用户分成两类,一类是可以创建、编辑和浏览的对象;另一类是只能浏览的对象。可以根据用户的不同职能分配相应的权限,该权限确定了用户允许执行哪些活动、应该得到和可以查询、浏览哪些范围的信息等。用户权限可以根据PDM系统用户的工作性质发生变化。
 

2.2 图文档管理子系统
产品文件来自于参与船舶开发的不同部门,具有不同的格式和动静态特征,并且具有种类多、数量大、涉及范围广、存在形式和存储介质多样等特点。因此产品图文文件管理应当具备文档的浏览与导航、文档的分类归档管理、文档的安全控制等主要功能。
 

2.3 产品结构配置管理子系统
2.3.1 产品结构配置管理对象模型
船舶产品是由一系列相互关联的零/部件组成,因此船舶产品可以按照部件进行分解,部件再进一步分解成子部件,直到零件为止,由此形成的分层树状结构,成为产品结构树。图5所示给出了产品结构及其基本属性的示例。产品结构树图可以分层展开,走不同的分枝,直观地找到自己所要的数据,而不用考虑其物理位置。
产品结构及其基本属性
图5 产品结构及其基本属性
 

2.3.2 产品结构配置管理功能实现
一般描述船舶产品的数据有文字数据、图形数据、数字元数据、表格数据、执行数据和特征数据等类型。产品结构树上的每一个节点都代表物理意义上存在的一个装配体、零件或标准件,必须将有关该节点的相关信息与该节点联系起来,形成整个产品完整的数据体系。对数据的保存采用两种方式:一是操作系统下的文件形式,保存在PDM系统指定的文件服务器中,另一种是数据库的表格形式,保存在PDM系统的底层数据库中,两者之间用特征属性相关联,保证同一产品数据的完整性和一致性。产品结构树及其相关信息,如图6所示。
产品结构树及其相关信息不意图
图6 产品结构树及其相关信息不意图
 
在面向船舶建造的PDM中,采用树控件可以形象地描述产品结构树的构成,通过各节点与数据库的特征关联,及数据库中的特征数据与相应文件关联,形成完整的描述每一个节点的数据体系。其数据模型一般由产品表、部件表、零件表和数据表组成。在生成新的产品结构树时,首先在树控件中添加产品作为根节点,然后根据需求逐步添加各个部件、零件作为子节点,直到形成完整的产品结构树。在配制同时,应同步完成对相应节点的相关描述,这些数据同步存入相关的数据库中。产品结构树可以进行修改操作,在修改时,主要是对相应节点的数据进行修改,修改后的数据直接存人数据库。
 

2.4 项目管理子系统
项目管理是在船舶设计、建造过程中实现其计划、组织、人员及相关数据的管理与配置,项目运动状态的监视和对完成计划的反馈。目前,一般将船舶建造项目划分为方案论证、计划、实施、结束、运行与后评价等五个阶段。项目建设阶段划分如图7所示。
项目建设阶段划分
图7 项目建设阶段划分
 

2.4.1 项目管理子系统总体构成
该子系统主要包括以下几个子系统:项目基本数据管理子系统、项目任务管理子系统、项目资源管理子系统和项目组管理子系统。
 

2.4.2 项目基本数据管理子系统
项目基本数据管理子系统主要有三个功能模块:项目添加模块、项目删除(终止)模块和项目信息查询模块。在项目基本数据管理子系统中,可以对项目的名称确定、项目预期开始及终止时间的确定、项目成员的组成和项目任务等一系列相关信息进行必要的管理。
 

2.4.3 项目任务管理子系统
项目的总任务是要完成确定的技术系统(功能、质量、数量等)的工程,完成这个任务是通过许多相互联系、相互影响和相互依赖的子任务活动实现的。对一个项目进行分解,通常以项目目标体系为主导,以项目的技术系统为依据,由上而下、由粗到细地进行,将项目分解。任务管理子系统主要包括项目分解、任务添加、任务查询、任务修改以及任务删除等模块。
 

2.4.4 项目资源管理子系统与项目组管理子系统
任何一个项目的完成既要使用多种资源,包括人力资源和其他资源,同时也必须消耗时间。考虑到造船属于劳动密集型行业的特殊性,为了方便管理,将人力资源单独列出进行管理,分成两个单独的子系统:项目资源管理和项目组管理。
 

2.5 交流子系统
随着计算机技术特别是网络技术和分布式系统的发展,计算机辅助的项目开发正越来越多地从单用户工作模式向多用户协同工作模式的方向发展。目前在PDM中异地协同设计系统主要是利用电子邮件、白板、聊天软件、视频软件和FI'P软件等实现协同工作。在面向船舶建造的PDM系统中,采用了电子邮件和白板的形式,实现系统用户的离线和在线交流。
 

3 结语
本文介绍的是基于Web面向船舶建造所开发的PDM系统。随着现代造船模式在船舶行业的不断推广,适应与协同制造的PDM系统必然会发挥巨大的作用。


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