基于eM—Plant的船塢建造系統(tǒng)仿真

1、基于eM-Plant的船塢建造系統(tǒng)仿真計(jì)劃體系、勞動(dòng)力資源、物流，甚至過程控制進(jìn)行虛擬建造分析，來實(shí)現(xiàn)壓縮周期、提升效率、降低成本等目標(biāo)。eM-Plant是一款完全采用面向?qū)ο蠓椒ǖ碾x散系統(tǒng)仿真軟件，能夠分析和優(yōu)化生產(chǎn)線的多種性能指標(biāo)，幫助用戶評價(jià)和規(guī)劃方案4。因此，國內(nèi)外也有很多學(xué)者將其運(yùn)用在船舶建造領(lǐng)域，建立不同層面的系統(tǒng)模型，從預(yù)處理流水線到船塢、碼頭，鋼板原材料逐步成船的建造流程進(jìn)行系統(tǒng)仿真。2建造系統(tǒng)的構(gòu)建為了方便地說明eM-Plant的應(yīng)用，將系統(tǒng)仿真建立在國內(nèi)某船廠真實(shí)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品計(jì)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，為建立準(zhǔn)確的生產(chǎn)建造模型，對該船廠的建造系統(tǒng)進(jìn)行分析。2.1 建造流程的構(gòu)建

2、該船廠為現(xiàn)代化造船模式下的大型總裝造船企業(yè)。其生產(chǎn)建造流程框架如圖1所示。其中分段總組（P階段）和船塢搭載（D階段）是船體建造入水前最后兩個(gè)階段，是決定了整個(gè)建造生產(chǎn)鏈進(jìn)度的關(guān)鍵所在，其生產(chǎn)建造既要求節(jié)拍明確，又必須擁有柔性化的調(diào)整空間，圖1所表示的PD建造階段就是作為建模仿真的對象系統(tǒng)。2.2 總組搭載建造特點(diǎn)分析平臺總組建造生產(chǎn)活動(dòng)是指分段在預(yù)陋裝及涂裝結(jié)束后流轉(zhuǎn)至平臺胎位進(jìn)行總段合攏。此階段包含了總段吊裝入塢前的中間產(chǎn)品的全部工作。船塢搭載建造生產(chǎn)活動(dòng)則是指平臺總段或分段按照搭載網(wǎng)絡(luò)順序吊裝，在船塢內(nèi)進(jìn)行主船體合攏成型。此階段的工作內(nèi)容和平臺總組大致相同，在主船體合攏后還需完成船舶起浮條

3、件的檢驗(yàn)及艙室油漆、外板噴涂等工作。顯然，無論總組，還是搭載，其生產(chǎn)建造的方式明顯區(qū)別于先行內(nèi)場流水線式的作業(yè)模型，具有自身的鮮明特點(diǎn)。3建造系統(tǒng)建模3.1 平臺總組建造胎位模型的建立平臺總組主要的生產(chǎn)工序包括總組定位、裝配、電焊、無損探傷、板錠真空、目視檢驗(yàn)、曬裝件安裝、涂裝、OTS預(yù)修割。在生產(chǎn)建造模型中可以用singleproc來建模，可以對該工序的施工工時(shí)，工序工種需求，協(xié)調(diào)的管理人員、施工排班等方面進(jìn)行設(shè)定以貼合實(shí)際系統(tǒng)。總組胎位流轉(zhuǎn)的特點(diǎn)是總段一旦入胎，所有工序完成后才會(huì)通過吊車搭載入塢。這在模型中等同于總組胎位模型中只要有中間產(chǎn)品未離開，該總組胎位的入口就是關(guān)閉狀態(tài)。為此，總組胎

4、位的模型前端需要設(shè)置一個(gè)場地的緩沖來模擬涂裝堆場的分段儲(chǔ)備狀態(tài)并用Method進(jìn)行胎位入口控制。3.2 搭載吊裝模型的建立船舶總段完工后將通過龍門式起重機(jī)吊裝入塢，吊裝的方式主要根據(jù)總段重量區(qū)分為單車起吊和雙車聯(lián)吊兩種，其模型如圖2所示。搭載吊裝仿真模型中的吊裝分流工作主要依靠FlowControl來完成。模型建立過程中，在中間產(chǎn)品的清單中加入吊裝方式的屬性"way",并對FlowControl的退出策略選擇根據(jù)MU屬性選擇后續(xù)對象。3.3 船塢建造總流程模型的分析根據(jù)批次產(chǎn)品狀態(tài)和生產(chǎn)計(jì)劃，總組胎位共計(jì)61個(gè)胎位，分為8個(gè)管理區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。利用eM-plant的層式結(jié)構(gòu)特

5、點(diǎn)，將各平臺區(qū)域模型、搭載吊裝模型、搭載作業(yè)區(qū)模型組成圖3船塢建造總流程模型。4系統(tǒng)仿真結(jié)果分析及優(yōu)化4.1 仿真過程與結(jié)果根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃導(dǎo)入模型，進(jìn)行系統(tǒng)仿真。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，總組計(jì)劃完成情況較好,有少量總段脫期,搭載方面脫期非常嚴(yán)重。display中可以看到在8月中下旬積壓總段物量較多，最多曾達(dá)到19個(gè)總段吊裝后無人施工狀態(tài)。此處的波峰導(dǎo)致有多種原因，一方面，總組物量沒有錯(cuò)峰后集中在8月中下旬出胎吊裝；另一方面，搭載勞動(dòng)力水平偏弱，無法應(yīng)對集中的物量，實(shí)際出塢周期將延后15天。從系統(tǒng)監(jiān)控:可以進(jìn)一步驗(yàn)證瓶頸問題，如A401-404胎位總組開工有滯后現(xiàn)象，完工的總段在胎位上停滯等待等。4.

6、2 反饋與計(jì)劃調(diào)整根據(jù)仿真分析結(jié)果，對原定搭載吊裝計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整、重新調(diào)度5。將某船型筋部區(qū)域12個(gè)總段的28個(gè)分段進(jìn)行散吊，塢內(nèi)大總組。L環(huán)和M環(huán)搭載雄用模塊運(yùn)輸裝置進(jìn)行移位合攏。以此來調(diào)整并平衡一部分吊車及勞動(dòng)力資源，避免生產(chǎn)波峰的產(chǎn)生。4.3 勞動(dòng)力分布優(yōu)化根據(jù)腦部區(qū)域搭載計(jì)劃的調(diào)整，對平臺區(qū)域的裝配和電焊勞動(dòng)力進(jìn)行了壓縮，并向船塢調(diào)整。增加了搭載一區(qū)和二區(qū)的勞動(dòng)力，對比如表10同時(shí),面對船塢生產(chǎn)高峰，在高峰階段設(shè)置了加班方案。優(yōu)化方案一：周一至周五17:10-19:30;優(yōu)化方案二：周一至周五17:10-20:00;優(yōu)化方案三:周一至周五17:10-20:30。4.4 優(yōu)化結(jié)論計(jì)劃和勞動(dòng)

7、力調(diào)整后運(yùn)行仿真系統(tǒng)，得到如下結(jié)果。綜合上述結(jié)果來看：方案一：在第五批次生產(chǎn)中搭載物量完成仍不足，將影響計(jì)劃出塢周期，所以方案一不合適;方案二：雖然出塢完整性都沒有達(dá)到100%,但在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)，H1336船283曬裝件未完成不制約船舶出塢，到生產(chǎn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)時(shí),4個(gè)半船未完工總段都在檢驗(yàn)階段，符合半船起浮要求；方案三：通過嚴(yán)格核對，物量完成率達(dá)100%。相比方案二勞動(dòng)力有溢出，故三種加班方案中，方案二最合適。由于方案一和方案二對第六批次搭載生產(chǎn)影響很少;所以最終優(yōu)化方案可以定為第五批次搭載高峰期采用加到壬方案二，第六批次則采用加班方案一。隨著搭載計(jì)劃的調(diào)整、勞動(dòng)力和加班方案的優(yōu)化，總組平臺的各胎位

8、指標(biāo)也較原方案有了改善。5結(jié)語本文從現(xiàn)代化造船模式看手，重點(diǎn)對船舶建造的總組、吊裝、船塢搭載生產(chǎn)的流程進(jìn)行了深入研究口分析。根據(jù)國內(nèi)某船廠真實(shí)建造系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行資源、產(chǎn)品計(jì)劃，以eM-plant仿真軟件為平臺進(jìn)行建模何仿真。通過對建造生產(chǎn)活動(dòng)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析和研究，查找了生產(chǎn)瓶頸和計(jì)劃不平衡點(diǎn)，優(yōu)化了建造方案并進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)論以供現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)參考采納。展現(xiàn)了建造系統(tǒng)仿真在船廠實(shí)際生產(chǎn)策劃管理方面的優(yōu)勢和重要性。參考文獻(xiàn)：1呂龍德，中國手持訂單量繼續(xù)領(lǐng)跑世界J.廣東造船，2016,(5):11-13.2羅岱,柳存根，張;鼠基于車間單元的船舶建造系統(tǒng)仿真J.中國造船，2011(3):204-213.3王正中，復(fù)雜系統(tǒng)仿真方法及應(yīng)用J.計(jì)算機(jī)仿真，2001(1):3-5.4姚海鳳,馮勛省，郭丁俊.基于eM-plant的汽車零部件生產(chǎn)線平衡技術(shù)的仿真研究J.物流技術(shù).2011.219(6):114-117,120.