船舶曲面分段车间作业计划调度仿真研究(附件)
摘 要摘 要在整个船舶建造过程中，船体分段建造占有重要地位，分段建造的质量与效率直接体现了企业的造船水平。曲面分段由于结构复杂、工艺要求高、建造难度大，更加成为重点研究对象。对曲面分段车间的作业计划进行完善和优化，能够极大的提高曲面分段车间的生产效率，节约造船成本，提高我国造船企业的竞争力。本文以国内曲面分段制造车间的现状为背景，详细研究了曲面分段目前的加工工艺和建造流程，基本上弄清楚了曲面分段车间的整个作业流程，然后提出了曲面分段车间的作业计划体系，强调作业计划在车间生产活动中的重要性。利用仿真软件eM-Plant，建立曲面分段车间仿真模型，将作业计划导入模型中仿真运行，对仿真结果进行分析，发现仿真模型运行时的问题，寻求解决方法。关键词： 曲面分段；作业计划；eM-Plant；仿真研究；目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.1.1 国内分段建造现状 2
1.1.2 国内曲面分段车间生产调度现状 3
1.1.3 研究意义 3
1.2 国内外研究现状与发展趋势 4
1.3 本文主要研究内容和方法 5
1.3.1 研究内容 5
1.3.2 研究方法 6
1.4 论文的内容与结构 6
第二章 曲面分段车间生产组织形式及建造流程 8
2.1 现代造船模式背景 8
2.2 分段车间生产组织形式 8
2.2.1 两种生产组织模式 8
2.2.2 船体分段生产组织模式 9
2.3 曲面分段建造流程 10
2.4 曲面分段成组技术 12
第三章 曲面分段车间仿真基础 13
3.1 离散系统 13
3.2 仿真技术的应用 13
3.3 仿真软件 14
3.3.1 仿真软件选择 14
3.3.2 eM-Plant中的对象与控制 15
3.3.3 曲面分段车间生产系统仿真难点 15
3.3.4 仿真流程 16
第四章 曲面分段车间作业计划研究 17
4.1 仿真技术在生产计划控
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13
3.2 仿真技术的应用 13
3.3 仿真软件 14
3.3.1 仿真软件选择 14
3.3.2 eM-Plant中的对象与控制 15
3.3.3 曲面分段车间生产系统仿真难点 15
3.3.4 仿真流程 16
第四章 曲面分段车间作业计划研究 17
4.1 仿真技术在生产计划控制中的应用 17
4.1.1 分段车间生产作业计划体系 17
4.1.2 拉动式生产计划制定 18
4.2 曲面分段车间作业计划问题 19
4.2.1 生产节拍的确定 19
4.2.2 作业班组 20
4.2.3 生产资源的均衡使用 21
4.3 基于计算机仿真的生产计划控制 21
第五章 仿真实例 23
5.1 曲面分段制造车间建模 23
5.1.1 分段建造生产线 23
5.1.2 建模对象 23
5.1.3 曲面分段车间评价指标 26
5.1.4 建模要点 27
5.2 曲面分段车间仿真模型 27
5.3 作业计划仿真研究 29
5.4 模型中生产计划的导入 32
5.5 作业计划调度问题 33
结 论 35
致 谢 36
参 考 文 献 37
第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
二十一世纪被称作“海洋的世纪”，海洋成为人类未来发展的方向，船舶工业在其中扮演着重要的角色。船舶工业具有劳动力、资金、技术密集的特点，是一个国家经济和技术实力的体现。目前亚洲成为了全球造船基地，韩国、日本和中国建造的船舶占到了世界的80％以上。在国际造船市场兴旺的背景下，给造船行业的发展带来了难得的机遇。我国船舶行业也迅速扩大产业规模，学习国外先进的造船技术，不断提高我国造船行业的水平。经过十几年的发展，我国现代造船工业取得巨大成就，已经超越日韩，成为世界造船总量第一大国。图1-1显示了我国2000—2007年的造船产量，从图中可以直观的看出我国造船产量的明显增加。
但是在2009年以后，受到国内外各种因素的影响，我国造船企业遇到了不少的挑战与冲击，国际造船市场的竞争也变得更加激烈。在面对各种挑战的情况下，我国造船行业必须加快信息化改革，采用高新技术对传统的制造方式进行改造，才能在市场激烈的竞争下生存下去。然而我国造船工业在技术水平和生产效率等方面与日韩等发达国家还存在较大差距，尤其是造船生产效率低，已经成为制约我国船舶工业进一步发展的重要因素。只有不断学习国外先进的造船技术与管理经验，才能提高我国造船行业的水平，从世界造船大国转变为世界造船强国。
图1-1： 2000-2007我国造船产量
1.1.1 国内分段建造现状
分段建造是船体建造的重要环节，也是影响造船效率和造船质量的关键因素。随着我国造船技术的提高，分段建造将会是未来各个船厂的研究的重点。
船体分段建造时，按照结构特点可将船体分段分为平面分段和立体分段。平面分段结构相对简单，加工的流程和工艺相似，因此大多采用流水线式作业方式，比如双层底分段、上层建筑等，船厂在实际生产中建立平面分段流水线，将平面分段建造所需要的所有工序按照合理的顺序组织起来，极大提高了生产效率。曲面分段结构上的差异性较大，加工的流程和工艺复杂，采用的设备繁多，因此难以形成流水线式生产。目前国内各船厂进行曲面分段建造时，普遍采用的是固定工位加工方式，即围绕胎架进行加工制作。曲面分段的体积和重量一般较大，吊运和翻身很困难，因此曲面分段从上胎架拼板开始到最后建造完成基本上都是在固定的胎架上。人员和设备围绕胎架进行加工作业，这就不可避免的造成了生产效率低以及调度管理混乱等问题。同时由于曲面分段本身结构复杂，内部构件和舾装件数量多，外板弧度大，具有一定的加工难度，所以曲面分段的生产周期普遍较长。国内曲面分段建造的特点可总结为：
（1）固定工位加工，配备大量加工设备。这是因为曲面分段很多体积和重量都十分巨大，建造过程中如果需要移动或者翻身等十分困难，并且曲面分段的结构差异性很大，难以形成固定的加工流程。图1-2为曲面分段固定工位建造。
（2）建造周期长，效率低。目前国内的曲面分段制造大多都是放置在固定的胎架上进行，分段从上胎架拼板到最后切割余量下胎架始终离不开固定的胎架，这就要求作业人员和相关加工设备一直围绕胎架运转，难以做到资源的充分利用。
（3）结构复杂，加工难度大。曲面分段的外板型线弧度大，内部构件数量繁多，结构紧凑，很多焊接工作必须采用手工焊接或者半自动焊接。此外，在曲面分段建造过程中，由于车间内场的存储能力有限，对物料配送的要求十分高。
图1-2： 曲面分段固定工位建造
1.1.2 国内曲面分段车间生产调度现状
车间调度问题简单的说就是在一定的约束条件下，比如完工日期等，将生产任务分解，通过合理的资源分配以及统筹加工时间和加工顺序等，以此来取得各项生产指标的最佳化。我国对分段建造作业计划的调度研究还不成熟，国内船厂对曲面分段的生产调度采用项目管理
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.1.1 国内分段建造现状 2
1.1.2 国内曲面分段车间生产调度现状 3
1.1.3 研究意义 3
1.2 国内外研究现状与发展趋势 4
1.3 本文主要研究内容和方法 5
1.3.1 研究内容 5
1.3.2 研究方法 6
1.4 论文的内容与结构 6
第二章 曲面分段车间生产组织形式及建造流程 8
2.1 现代造船模式背景 8
2.2 分段车间生产组织形式 8
2.2.1 两种生产组织模式 8
2.2.2 船体分段生产组织模式 9
2.3 曲面分段建造流程 10
2.4 曲面分段成组技术 12
第三章 曲面分段车间仿真基础 13
3.1 离散系统 13
3.2 仿真技术的应用 13
3.3 仿真软件 14
3.3.1 仿真软件选择 14
3.3.2 eM-Plant中的对象与控制 15
3.3.3 曲面分段车间生产系统仿真难点 15
3.3.4 仿真流程 16
第四章 曲面分段车间作业计划研究 17
4.1 仿真技术在生产计划控
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
13
3.2 仿真技术的应用 13
3.3 仿真软件 14
3.3.1 仿真软件选择 14
3.3.2 eM-Plant中的对象与控制 15
3.3.3 曲面分段车间生产系统仿真难点 15
3.3.4 仿真流程 16
第四章 曲面分段车间作业计划研究 17
4.1 仿真技术在生产计划控制中的应用 17
4.1.1 分段车间生产作业计划体系 17
4.1.2 拉动式生产计划制定 18
4.2 曲面分段车间作业计划问题 19
4.2.1 生产节拍的确定 19
4.2.2 作业班组 20
4.2.3 生产资源的均衡使用 21
4.3 基于计算机仿真的生产计划控制 21
第五章 仿真实例 23
5.1 曲面分段制造车间建模 23
5.1.1 分段建造生产线 23
5.1.2 建模对象 23
5.1.3 曲面分段车间评价指标 26
5.1.4 建模要点 27
5.2 曲面分段车间仿真模型 27
5.3 作业计划仿真研究 29
5.4 模型中生产计划的导入 32
5.5 作业计划调度问题 33
结 论 35
致 谢 36
参 考 文 献 37
第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
二十一世纪被称作“海洋的世纪”，海洋成为人类未来发展的方向，船舶工业在其中扮演着重要的角色。船舶工业具有劳动力、资金、技术密集的特点，是一个国家经济和技术实力的体现。目前亚洲成为了全球造船基地，韩国、日本和中国建造的船舶占到了世界的80％以上。在国际造船市场兴旺的背景下，给造船行业的发展带来了难得的机遇。我国船舶行业也迅速扩大产业规模，学习国外先进的造船技术，不断提高我国造船行业的水平。经过十几年的发展，我国现代造船工业取得巨大成就，已经超越日韩，成为世界造船总量第一大国。图1-1显示了我国2000—2007年的造船产量，从图中可以直观的看出我国造船产量的明显增加。
但是在2009年以后，受到国内外各种因素的影响，我国造船企业遇到了不少的挑战与冲击，国际造船市场的竞争也变得更加激烈。在面对各种挑战的情况下，我国造船行业必须加快信息化改革，采用高新技术对传统的制造方式进行改造，才能在市场激烈的竞争下生存下去。然而我国造船工业在技术水平和生产效率等方面与日韩等发达国家还存在较大差距，尤其是造船生产效率低，已经成为制约我国船舶工业进一步发展的重要因素。只有不断学习国外先进的造船技术与管理经验，才能提高我国造船行业的水平，从世界造船大国转变为世界造船强国。
图1-1： 2000-2007我国造船产量
1.1.1 国内分段建造现状
分段建造是船体建造的重要环节，也是影响造船效率和造船质量的关键因素。随着我国造船技术的提高，分段建造将会是未来各个船厂的研究的重点。
船体分段建造时，按照结构特点可将船体分段分为平面分段和立体分段。平面分段结构相对简单，加工的流程和工艺相似，因此大多采用流水线式作业方式，比如双层底分段、上层建筑等，船厂在实际生产中建立平面分段流水线，将平面分段建造所需要的所有工序按照合理的顺序组织起来，极大提高了生产效率。曲面分段结构上的差异性较大，加工的流程和工艺复杂，采用的设备繁多，因此难以形成流水线式生产。目前国内各船厂进行曲面分段建造时，普遍采用的是固定工位加工方式，即围绕胎架进行加工制作。曲面分段的体积和重量一般较大，吊运和翻身很困难，因此曲面分段从上胎架拼板开始到最后建造完成基本上都是在固定的胎架上。人员和设备围绕胎架进行加工作业，这就不可避免的造成了生产效率低以及调度管理混乱等问题。同时由于曲面分段本身结构复杂，内部构件和舾装件数量多，外板弧度大，具有一定的加工难度，所以曲面分段的生产周期普遍较长。国内曲面分段建造的特点可总结为：
（1）固定工位加工，配备大量加工设备。这是因为曲面分段很多体积和重量都十分巨大，建造过程中如果需要移动或者翻身等十分困难，并且曲面分段的结构差异性很大，难以形成固定的加工流程。图1-2为曲面分段固定工位建造。
（2）建造周期长，效率低。目前国内的曲面分段制造大多都是放置在固定的胎架上进行，分段从上胎架拼板到最后切割余量下胎架始终离不开固定的胎架，这就要求作业人员和相关加工设备一直围绕胎架运转，难以做到资源的充分利用。
（3）结构复杂，加工难度大。曲面分段的外板型线弧度大，内部构件数量繁多，结构紧凑，很多焊接工作必须采用手工焊接或者半自动焊接。此外，在曲面分段建造过程中，由于车间内场的存储能力有限，对物料配送的要求十分高。
图1-2： 曲面分段固定工位建造
1.1.2 国内曲面分段车间生产调度现状
车间调度问题简单的说就是在一定的约束条件下，比如完工日期等，将生产任务分解，通过合理的资源分配以及统筹加工时间和加工顺序等，以此来取得各项生产指标的最佳化。我国对分段建造作业计划的调度研究还不成熟，国内船厂对曲面分段的生产调度采用项目管理
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