基于动态库存钢板的设计变更技术及应用1

王炬成，李续鹏，周 红

0 引言

钢板是船舶建造的重要物资，考虑到其占用资金量巨大，钢板的采购往往是根据设计、生产需求分批次采购[1-3]。但是船舶设计期间通常会遇到船东需求变更、船级社图纸图审、技术部门设计出错等不可控状况，而此时待采购的钢板已然处于采购中或已完成采购的状态，若不能及时止损，此类钢板可能会就此长久堆积，造成不必要的浪费。本文通过钢板堆场数字化管理系统的构建，针对钢板的出入库进行实时监控，实现钢板堆场的动态管控，当突发设计变更时，系统将根据堆场库存数据分析给予使用者一定的决策支持，无论是面对采购前或是采购后的计划变更都能给予最合时宜的方案，提高在库钢板的利用率，减少恶性占库或因紧急采购钢板消耗的时间成本等造成的不必要的经济损失。

1 钢板堆场数字化管理系统

通过对钢板堆场管理系统的需求和业务分析，进行该系统的模块设计。如图1 所示，钢板堆场数字化管理系统主要包含5 个模块：钢板信息管理模块、钢板堆场规划模块、钢板入库模块、钢板出库模块、库存动态管控模块。

图1 钢板堆场数字化管理系统模块

钢板信息管理模块主要负责采集并保存钢板的信息，建立规范的钢板信息体系，保证船厂与钢板供应商之间在信息传输时不出现信息偏差。钢板堆场规划模块主要是制定钢板的使用计划、追踪钢板的使用、在库情况等。钢板的入库模块主要负责管理从钢板卸货、钢板预入库到钢板入库的全过程[4-5]。钢板出库模块则是包含了钢板的移动、出库规划等，可以实现钢板的计划出库。库存动态管控模块目的是尽可能消耗大量在库钢板以降低库存并减少恶性占库，能够实时采集并存储钢板出入库时的信息，包括钢板型号、尺寸、出入库时间、出入库位置、数量等，以实时库存信息为基准，对在库钢板进行实时动态管理。

2 钢板出入库信息管理应用

钢板的库存动态管理的基础是建立钢板出入库管理信息库，通过钢板到货清点、钢板实时掌握钢板的出入库信息。在必要情况下可追溯每一块钢板的所属船级、规格、批次等基础信息。

2.1 钢板到货

船厂采购部根据技术部制定的钢板材料清单来制定相应的采购计划，并制定好钢板采购清单。之后采购部会根据采购清单与钢材供应商签订钢板订单，且船厂采购部与钢材供应商会提前进行协商，采购部会在钢板采购清单中将船厂生产计划的多批量钢板汇总在一个合同中交由钢材供应商来进行钢材的生产。生产完毕后钢材供应商会按照采购合同将钢板送到造船厂的钢板卸货区。某船厂的钢板堆场示意图见图2。

图2 某船厂钢板堆场示意图

钢板订货后采购员将把钢板的采购清单上传至钢板堆场数字化管理系统，所采购的钢板将会被录入成为在途钢板信息，被系统所记录，采购员录入相关信息时会包含大约的到货日期，系统将会在到货日期前及时提醒采购员进行跟踪，确保钢板的及时到货。

2.2 钢板入库

1）钢板预入库

钢板即将到达船厂前，库管员将会进行钢板到货信息的核对情况，同时根据到货单完成钢板的预入库工作，将即将到货钢板录入钢板堆场数字化管理系统之中，同时开始打印钢板信息条形码，在一批次钢板到货前将条形码打印完成，条形码通常包含钢板规格、船级、钢印号、材料编码等信息，见图3。

图3 钢板条形码

上述信息确认完成后，库管员开始进行到货钢板的信息采集，采集钢板的包括装船编号、到货清单编号、物资编码、规格尺寸、船级、材质、车船号、材料编号、船号、分段号、源船号、源分段号、财务组织、重量、到货厂区、供应商、合同编号、订单号、炉批号、钢印号等信息。

库管员将提前打印好的条形码贴在钢板之上，通过掌上电脑（Personal Digital Assistant，PDA）等手持设备扫描条形码即可将数据录入钢板堆场数字化管理系统，钢板预入库完成。

2）钢板入库

钢板完成预入库后即等待入库。根据钢板入库计划，将钢板吊入堆场的堆位需要进行合理的安排，以往都是凭借库管员的经验，很难考虑到生产计划的影响，随意性大，因此导致翻板次数增加，降低了钢板堆场的作业效率，带来了额外成本的增加。钢板入库计划交由钢板堆场数字化管理板的入库进行分类规划，使得不同规格的钢板能够合理入库，堆放在合适的钢板堆场堆位之上，降低翻板次数，提高效率。

完成了预入库的钢板按照入库规划即可被吊运至相应的钢板堆位，在系统中选择相应的钢板，在选择好相应的库存位置后即可完成钢板的入库操作。

3）钢板余料入库

加工部在钢板完成套料工作之后，由下料工按照技术部设计的图纸在钢板上进行切割套料工作。下料工作完成之后会产生余料，余料也需要完成入库操作。库管员填写余料回收的入库单，余料入库操作完成。

4）钢板出库

钢板完成预处理之后出库，将会交给船厂的加工部来进行切割、备料工作，在之后会交给组立部门进行分段制作，成为分段的一部分。在系统中选择需要进行出库的钢板，出库后钢板信息将不会存储在该库存中，后续可以在钢板的出库历史查询中查询到相关出库信息，该系统的钢板出库界面包含钢板的唯一编号、物资编码、尺寸规格、材质、重量、装船编号、供应商、合同编号、到货厂区、钢印号、材料编号、船号、分段号等信息，对堆场中已经完成预处理的钢板选中并进行出库操作。

3 钢板库存关联钢板套料过程

船舶在生产、设计的过程之中，技术部门在获得生产计划之后，就会开始进行相应的设计和设计取材工作。设计包括对船体各分段的建模、出图以及制作钢板材料的预估清单，该预估清单包括钢板的船号、分段号、钢板详细规格、需求数量、到货日期以及开工日期等信息，见表1。

表1 钢板材料预估清单

钢板堆场数字化管理系统通过所设计的接口，与设计过程相关联，实时关联钢板套料过程与钢板库存信息。

4 基于安全库存的设计变更技术应用

4.1 钢板安全库存影响因素分析

为了实现在库钢板动态管控，钢板的安全库存量是一个重要参考对象[6-7]。安全库存线的设定取决于该企业在面对临时物资短缺的最大承受能力，在物资低于安全库存线时，企业往往就会面对到设计取材时，物资匮乏不够取材之用的窘境，非常影响企业的生产计划；物资高于安全库存线时，又往往会产生物资长久堆放，出现占用场地资源、物资质量变差等不良影响，造成企业成本的浪费和提高[8]。因此需要把物资的库存量控制在恰当合适的水平之上，并且在遇到物资缺乏时，要保证物资的供应能够及时供应得上[9-10]。

在船厂的钢板堆场管理之中，由设计变更导致的安全库存影响会在多个环节出现。以下分析了钢板管理的业务流程中会对钢板的安全库存量产生影响的原因。

1）生产设计计划的变更导致生产计划不得已提前制造完成了部分分段或者是推迟部分分段的建造。

2）技术部生产设计时出现失误，造成了需求钢板量的偏差，需要临时采购所需钢板。

3）基本设计/详细设计在送审船级社或船东时被退审修改。

4）船东临时弃船造成较大的设计计划变更。

4.2 采购中发生设计变更时的应用

在采购阶段中如若发生了设计变更的情况，系统的应对流程见图4。

图4 采购阶段发生设计变更系统应对流程

采购阶段发生了设计变更的情况时，钢板堆场数字化管理系统会首先对钢板库存进行匹配，如果能够找出钢板规格相似的钢板，系统会结合钢板入库时间，优先推选库存周期较长的钢板作为代用钢板。如果在钢板库存中无法匹配代用钢板，系统会及时更新钢板的采购清单，并通知采购员进行相应的调整，及时完成采购工作。

4.3 采购后发生设计变更时的应用

当采购工作完成后，若发生了设计变更的情况，系统的应对流程见图5。

图5 采购后发生设计变更系统应对流程

采购后若设计工作发生了设计变更，钢板堆场数字化管理系统将会对新需求进行分析，结合套料结果，之后将会在库存钢板中进行相近规格钢板的锁定，如果能够找到规格尺寸相近的钢板，系统将会同时结合钢板的入库时间，综合分析之后，优先推选在库中存放时间较长的预警钢板作为替代钢板。如若钢板库中无符合设计变更设计变更需求的钢板规格，将会对已经采购的在途钢板进行匹配，如果匹配成功，将会锁定在途钢板，等待钢板到货后及时对钢板进行处理以赶上生产进度；如若在在途钢板中也无法匹配合适的钢板规格，系统将会及时的生成钢板采购清单，及时通知采购员进行钢板的采购及跟踪工作。

利用钢板堆场数字化管理系统的库存钢板替代决策模块，当发生设计变更的情况时，在钢板库中进行检索，找到并锁定钢板库存中发生设计变更需求替换的钢板规格相近的钢板，同时对该钢板的入库时间进行分析，优先选择储存于钢板库中存放周期较长的预警钢板作为替代。若发生了设计变更，在分段中更新所需的钢板基本信息内容，选择匹配在库钢板，即可对在库的钢板进行信息匹配。

通过这种方式能够有效的避免因设计变更对整个生产计划产生的影响，及时满足设计变更以及船厂的生产需求，降低时间以及钢板采购的成本。

5 结论

本文基于所设计的钢板堆场数字化管理系统，借助数字化技术，以减少恶性库存钢板占用钢板堆场为目标，研究了基于动态库存钢板的设计变更技术，通过这项技术的应用，帮助船厂更好的实现钢板管理，及时应对设计变更来降低由设计变更所带来的危害，增强钢板管理在遇到设计变更情况时的健壮性，提高船厂的信息化技术水平。