船体分段制造质量信息追溯及软件实现

郭 威，刘 坚，王鹏宇，任文彬

(1.上海申博信息系统工程有限公司，上海 200032； 2.上海船舶工艺研究所，上海 200032)

0 引 言

质量信息反应出来的企业生产运行状态在很大程度上影响造船企业内部的管理方法模式。当前国内船厂船体分段制造质量信息大多是人为记录和整理，由于质量业务的种类繁多，在过程中产生的质量信息门类杂且涉及专业面广、数据结构不统一，分析过程具有非结构性和不确定性等特点，所以难以形成固定、通用的质量信息分析流程和模式，船体分段制造质量信息的综合分析统计工作比较粗放、准确性低，质量信息追溯工作更是无法开展[1]。

1 船体分段制造质量信息追溯技术

1.1 技术方案

建立船体分段制造质量信息追溯需求框架，对每项质量信息追溯内容建立追溯方案。研究设计信息、生产信息、质量检验信息的关联，实现船体分段制造质量信息的可追溯。

通过分析分段制造实际生产过程中质量信息追溯的具体需求，明确追溯所需的设计信息、生产信息、质量检验信息，建立船体分段制造质量信息追溯需求框架，如材料追溯所需的材料信息、证书信息、炉号和批号信息、报验信息等[2]。

基于船体分段制造质量信息追溯需求框架，研究所需质量信息之间的关联关系，建立质量信息追溯方案，明确从质量信息数据库中需要抽取的检验信息内容，分析材料、零件、焊缝等在报验、检验过程中的数据格式及关联规则[3]，实现追溯对象信息的快速提取及追溯内容的重新组织。

1.2 关系模型

针对船体分段制造质量信息追溯技术的研究，主要包含原材料信息追溯和焊缝信息追溯两方面。建立船体分段制造质量信息数据库模型的步骤如下：(1)针对质量信息数据库的设计开展需求分析，通过逐步设计，确定质量信息数据库的数据流程、交互方式和设计范围；(2)以数据分析过程为导向，比较并确定相应的数据分析方法，通过梳理分析船体分段制造质量的相关过程，得到船体分段制造质量管控的流程图；(3)根据质量信息数据库的要求，分析各种概念型数据模型的优劣并开展概念设计；(4)将概念设计的结果作为输入，选用关系型模型即实体-联系(Entity-Relationship Diagram,E-R)数据模型进行描述，以确定船体分段制造质量信息追溯的各实体及相互关系，并绘制出关系图；(5)根据船体分段制造质量信息追溯的需求分析和概念设计结果确定船体分段制造质量信息数据系统的各模块及对应实体的全部属性，实现E-R数据模型向关系型数据模型的转换，并初步确定质量信息数据库系统的模块图。

1.3 追溯方式

(1) 追溯指定批次钢材生产的具体零件及分段中的具体位置。该方式可追溯某批次钢材在分段中的分布及对应的组立关系。由于一般的质量分析和追溯软件并不能关联材料的证书信息，在分段结构出现质量问题时，往往不能分析问题区域材料的质量信息，更无法排查对应批号钢板在其他结构的质量情况。

(2) 在缺陷发生时，追溯施工日期当日另外进行的焊接施工。该方式可考虑天气环境因素对焊接质量产生的影响，并且在缺陷发生时可对相应工作进行重点检查。因为焊接施工在船体分段制造过程中的占比非常大，用传统纸质记录的追溯方法很难进行此项追溯分析。

(3) 追溯问题焊缝施工记录，包括焊工、焊机、焊材、焊接电压、焊接电流、焊接速度等。该方式基于对船体分段制造过程中工作量较大的焊接过程历史数据进行监控记录，实现对问题焊缝施工记录的追溯分析。

(4) 追溯统计各分段易出现的质量问题，便于进行重点跟踪和寻找解决方案。由于不同焊接结构形式在焊接过程中，大多会产生不同的拘束形式，可形成不同的变形和应力，所以常出现不同的质量缺陷。该方式可将质量问题按照结构类型、材料/材质、工艺方法、焊接方法、人员水平等因素分别进行统计分析。

(5) 追溯某焊工的焊接工作和产生的焊接问题。该方式依托焊接实名登记，对焊工的质量考核进行量化，实现将质量指标细化分解的目标。

1.4 模型实现

通过建立原材料和焊接质量数据的信息数据库，明确船体分段制造质量信息管控的业务过程和数据流程，可实现原材料和焊缝质量的信息追溯。针对发生质量问题的焊缝，在焊缝库管理界面输入焊缝编号后，可追溯焊缝的相关信息。通过组立零件结构树查询问题焊缝相邻的零件信息，在原材料管理界面中查询对应零件使用的钢材批号，通过关联的原材料证书追溯该批钢材的成分、性能和生产制造等信息，实现对发生质量问题的焊缝完成其装配零件的原材料信息追溯。另一方面，问题焊缝的焊工、焊接施工情况及相应的检验记录、缺陷情况等，需要从焊工管理、施工管理、无损检测(Nondestructive Testing,NDT)、质量检验等过程数据中分别进行追溯，完成焊接过程和焊接施工责任的信息追溯。在上述数据模型实现的过程中，由于船体分段制造质量信息追溯涉及多个数据表的信息调用，所以如何进行信息追溯优化也是模型能否实现的关键因素之一。

1.5 解决方案

船体分段原材料信息追溯，追溯内容包括设计物料清单(Bill of Material,BOM)分段零件信息、采购中心原材料信息、原材料检验信息、下料车间切割信息，利用分段零件编号的唯一性，基于质量管控数据库，自动关联相关信息，实现原材料信息追溯，如图1所示。

图1 原材料信息追溯流程

船体分段焊缝信息追溯，追溯内容包括BOM数据中心焊缝集合信息、焊接工艺信息、焊工信息库个人信息、焊工持证信息、NDT检验信息、装配检验信息、外观检验信息等，利用焊缝编码和焊工信息的唯一性，实现船体分段焊缝信息追溯[4]，如图2所示。

图2 焊缝信息追溯流程

2 船体分段制造质量信息追溯软件实现

根据业务模型的需要，以浏览器-服务器结构(Browser-Server,B/S结构)作为船体分段制造质量信息追溯软件架构，结构化查询语言(Structured Query Language,SQL)Server 2008R2作为数据库存储工具。经过前期的技术调研，Google的前端JS框架AngularJS具有的模型-视图-控制器(Mode-View-Controller,MVC)框架、自动数据双向绑定、依赖注入等特性[5]，适合船体分段制造质量信息追溯软件数据衔接、信息大量调用的需要。

2.1 原材料信息追溯

2.1.1 原材料信息管理

原材料信息管理包括材料类型、技术协议编号、采购合同号、采购单号、规格、型号、等级、数量、炉号、批号、重量、备注、项目编号、录入时间等信息，如图3所示。

2.1.2 原材料证书信息管理

原材料证书信息管理包括证书类型、证书编号、页码、中文名、英文名、过期时间、页数、备注、对应技术协议号、对应采购单号、关联物资、附件等信息，如图4所示。图4中无底色的证书记录表示证书在有效期内，浅底色的证书记录表示证书即将过期(一周内)，深底色的证书记录表示证书已经过期。

2.1.3 信息关联管理

为在下一步的原材料信息追溯工作中可直接查看对应零件的材料及证书信息，在上述原材料信息管理界面和原材料证书信息管理界面中可将原材料信息和原材料证书信息进行关联。

2.1.4 原材料信息追溯管理

原材料信息追溯界面可通过组立结构树对分段节点进行新增、编辑、删除操作。选中已经添加/导入过零件信息的分段，点击删除所有零件，即可清空该分段节点下所有零件信息。选中未导入零件信息的分段，在右侧界面中可一键导入零件表，实现对零件的零件号、所属分段号、所属组立号、设计材质、原材料材质、规格、数量、重量、套料号、批号、关联的证书号、对应证书页码等信息进行追溯管理，如图5所示。原材料信息追溯管理将炉号相同的材料证书信息自动匹配到列表中，可通过点击对应的证书号查看原材料证书信息。

图3 原材料信息管理界面

图4 原材料证书信息管理界面

图5 原材料信息追溯管理界面

2.2 焊缝信息追溯

2.2.1 焊缝信息维护管理

焊缝信息维护管理界面可通过结构树对船体分段的分类编码节点进行新增、编辑、删除操作。对需要追溯的焊缝按照结构-重要、结构-普通、舾装结构、舾装管系、舾装电气、舾装轮机等分类编码，下一级结构树可对船体分段进行维护，右侧界面记录焊缝对应的图纸编号、零件号、设备名或管件号，得到完整的焊缝编码库，如图6所示。

2.2.2 焊缝报验管理

在检报验过程中可选取已维护的焊缝信息，包括对应焊缝的剖面/管件号、焊缝号(检测点)、检测长度、单双面、件数、接头类型、坡口形式、焊接方法、材质、板厚/规格、焊工号、焊接完成时间等。其中，通过焊缝号与焊工号的关联实现焊接实名制，可追溯焊工的基本信息，包括姓名、身份证号等，以及焊接资质信息，包括焊工的持证情况、对应证书编号、授予焊接方法、发证机关、证书在厂状态、证书是否有效等，如图7所示。

2.2.3 焊缝信息追溯管理

在焊缝信息追溯管理界面可完成对焊缝库维护的焊缝信息与检验过程调用焊缝信息的自动匹配，实现按船体分段的分类类型、按分段对焊缝号、检验类型、剖面/管件号、班组、最终检验状态、最终检验日期、初检日期、返修日期等信息进行追溯管理，如图8所示。

图6 焊缝信息维护管理界面

图7 焊缝报验管理界面

图8 焊缝信息追溯管理界面

3 结 语

质量追溯是造船企业质量管理较为重要的工作之一，且利用信息化系统进行质量信息的追溯是提高质量管理效率的必要条件。基于对船体分段制造质量信息追溯需求的梳理，开展船体分段制造质量信息追溯技术研究，依托其他信息系统，将质量信息记录到数据库内，按照需求统计、处理这些数据信息，可对船舶制造质量管理状态提供评价，为造船企业管理决策提供数据支撑。