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1協(xié)同設(shè)計(jì)的需求分析

目前海洋工程平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常存在這樣一種問(wèn)題，當(dāng)一個(gè)專業(yè)的模型數(shù)據(jù)發(fā)生修改且未及時(shí)反饋到其他專業(yè)去時(shí)，這就導(dǎo)致了其他專業(yè)的模型出現(xiàn)問(wèn)題。海洋工程裝備制造企業(yè)期望提高目前各專業(yè)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)程度，包括開孔、補(bǔ)孔、現(xiàn)場(chǎng)開孔和開孔變更以及板材余料的管理和模型信息的檢查，以提高各專業(yè)內(nèi)部、專業(yè)之間的協(xié)同性，使得數(shù)據(jù)及時(shí)同步更新共享，整個(gè)信息的流動(dòng)減少依靠設(shè)計(jì)人員人工的書面報(bào)告類溝通的過(guò)程。

2協(xié)同設(shè)計(jì)組織分析

大型海洋工程裝備的研制過(guò)程通常分為初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)和制造等4個(gè)階段，各個(gè)階段涉及到大量的部門和專業(yè)。協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中各部門之間的聯(lián)動(dòng)如表1所示。為了使產(chǎn)品的式樣、配合性、裝配性、品質(zhì)等問(wèn)題早期發(fā)現(xiàn)、早期解決，提高圖紙正確率。在開發(fā)設(shè)計(jì)階段，船體、管系、舾裝、電氣、制造等相關(guān)人員聚到一起，共同探討圖紙問(wèn)題并實(shí)施對(duì)策，以謀求品質(zhì)水平提高及后工程對(duì)應(yīng)方法。

3協(xié)同設(shè)計(jì)情景分析

以初步設(shè)計(jì)階段為例，如圖1所示，海洋工程裝備企業(yè)作為主制造商，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研和需求進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)立項(xiàng)，開發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)信息收集、分析，提出創(chuàng)意和初步方案。結(jié)合企業(yè)自身實(shí)際情況和產(chǎn)品功能特點(diǎn)，進(jìn)行產(chǎn)品分解，尋找合作伙伴，主制造商確定設(shè)計(jì)要求和主要參數(shù)，供應(yīng)商需要確認(rèn)是否滿足企業(yè)所提出的設(shè)計(jì)要求和主要參數(shù)，經(jīng)確認(rèn)后，主制造商需要分析現(xiàn)有技術(shù)難點(diǎn)和產(chǎn)品成本，以及是否開發(fā)產(chǎn)品平臺(tái)。通過(guò)線上與供應(yīng)商討論技術(shù)難點(diǎn)解決方案和產(chǎn)品成本是否滿足要求，最后確定是否有必要開發(fā)產(chǎn)品平臺(tái)方案。之后主制造商企業(yè)研發(fā)部門進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)并與設(shè)計(jì)院、供應(yīng)商、客戶反復(fù)溝通，修正設(shè)計(jì)。

4協(xié)同設(shè)計(jì)層次分析

層次分析法是將每個(gè)大系統(tǒng)逐步分成小系統(tǒng)，主要是挖掘每個(gè)子系統(tǒng)過(guò)程中的任務(wù)都會(huì)對(duì)各個(gè)參與專業(yè)人員進(jìn)行交叉，通過(guò)細(xì)分任務(wù)，可以找到任務(wù)之間的關(guān)系，各個(gè)專業(yè)人員之間的關(guān)系，最終通過(guò)各個(gè)相關(guān)專業(yè)的協(xié)同交互使得資源互補(bǔ)。經(jīng)層次分析，在海洋工程裝備研制中各個(gè)專業(yè)的協(xié)同屬于“多項(xiàng)目—多層次”協(xié)同。以船體開孔為例，項(xiàng)目、各專業(yè)人員、產(chǎn)品任務(wù)層次之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖2所示，從縱向看同一個(gè)專業(yè)（例如管系專業(yè)），參與電纜管道圖、查詢與套料、開補(bǔ)孔、現(xiàn)場(chǎng)開孔、開孔變更等任務(wù)；從橫向來(lái)看，某一子任務(wù)也可能由多個(gè)專業(yè)共同完成（例如，任務(wù)開補(bǔ)孔由管系、船體、舾裝共同實(shí)現(xiàn)）。可得到如下4個(gè)協(xié)同要素，即協(xié)同對(duì)象、協(xié)同場(chǎng)所、協(xié)同者、協(xié)同時(shí)間。1）協(xié)同對(duì)象。協(xié)同項(xiàng)目需要處理的信息包括：各專業(yè)的計(jì)劃、審核執(zhí)行情況、時(shí)間和建議、資源利用情況、庫(kù)存情況等。2）協(xié)同場(chǎng)所。各專業(yè)通過(guò)協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行TRI⁃BON模型數(shù)據(jù)交互，主要采用3種工作方式，包括虛擬的集中工作方式、中立協(xié)同工作方式或者簡(jiǎn)單的工作包交換工作方式等。船體專業(yè)人員需在完整的項(xiàng)目執(zhí)行期內(nèi)始終與其他專業(yè)人員保持緊密聯(lián)系，形成真正的虛擬專業(yè)聯(lián)盟，并以船體專業(yè)為核心，建立集中式項(xiàng)目管理平臺(tái)。各專業(yè)采用物理集中或者虛擬集中的方式與管理平臺(tái)相連，船體專業(yè)人員、舾裝專業(yè)人員、管系專業(yè)人員之間可對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)和信息來(lái)直接訪問(wèn)，從名義上來(lái)集中工作。該協(xié)同方式具有高效率、高安全性的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)船體開孔進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段后，不需要船體專業(yè)時(shí)刻與舾裝管系等專業(yè)保持緊密聯(lián)系，采用中立的協(xié)同工作方式以滿足各專業(yè)間協(xié)同的需要，以便基于虛擬的項(xiàng)目管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。總部提供協(xié)同平臺(tái)，各專業(yè)訪問(wèn)平臺(tái)，船體、舾裝、管系等專業(yè)之間數(shù)據(jù)與信息不直接交互，通過(guò)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計(jì)中各專業(yè)協(xié)同。這需要協(xié)同雙方在協(xié)同之前定義數(shù)據(jù)/信息接口，并保證進(jìn)行的數(shù)據(jù)包雙方都可讀取。3）協(xié)同者。舾裝、管系、船體、電裝等專業(yè)人員由于責(zé)任不同，相互之間的制約合作關(guān)系各不相同，故通過(guò)互動(dòng)溝通平臺(tái)來(lái)交流，使整個(gè)項(xiàng)目“和諧”運(yùn)作。4）協(xié)同時(shí)間。在船體開孔的生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段中管系、船體、舾裝、電裝等專業(yè)的協(xié)同下完成協(xié)議圖中的分段工序圖、板材套料圖、開孔加強(qiáng)圖、電纜管道圖，各種管理信息文件，例如：前期資料整理和系統(tǒng)配置；板材登記、查詢與套料，出報(bào)表；開孔計(jì)劃、開補(bǔ)孔、現(xiàn)場(chǎng)開孔、開孔變更，最后出圖紙，并通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)模型交互。

5協(xié)同設(shè)計(jì)互動(dòng)分析

UML（UnifiedModelingLanguage）分析圖通過(guò)將協(xié)同過(guò)程的場(chǎng)景活動(dòng)詳細(xì)的描述出來(lái)，畫出與之相對(duì)應(yīng)的序列圖，從中取出事件或者活動(dòng)的執(zhí)行主角、信息傳遞方向等信息，結(jié)合后續(xù)協(xié)同信息流分析，可以構(gòu)建出完整的協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景。以船體開孔過(guò)程為例，抽取出各專業(yè)協(xié)同化的本質(zhì)屬性，即本體由項(xiàng)目信息、協(xié)同流程、組織機(jī)構(gòu)及文檔組成。部門分為專業(yè)類型、專業(yè)角色以及專業(yè)層級(jí)。協(xié)同流程的本體則由計(jì)劃、活動(dòng)、協(xié)同過(guò)程狀態(tài)和協(xié)同過(guò)程流組成。計(jì)劃的安排囊括了內(nèi)部計(jì)劃、協(xié)同計(jì)劃、時(shí)間節(jié)點(diǎn)；活動(dòng)為組成任務(wù)的各個(gè)基本活動(dòng)單元，包括如圖3所示：矩形上方輸入信息、矩形下方輸出信息、上級(jí)活動(dòng)和本活動(dòng)細(xì)節(jié)以及活動(dòng)發(fā)生的先后次序。當(dāng)開孔計(jì)劃存在著問(wèn)題（比如遺漏孔）或者孔的位置出現(xiàn)錯(cuò)誤等要進(jìn)行開孔變更或者補(bǔ)孔時(shí)，協(xié)同設(shè)計(jì)互動(dòng)如圖4所示。在規(guī)定期限內(nèi)船體專業(yè)根據(jù)管系、電裝、舾裝等專業(yè)要求的預(yù)開孔和預(yù)加強(qiáng)原則和相關(guān)信息，駁回舾裝專業(yè)的開孔計(jì)劃，舾裝專業(yè)需要進(jìn)行檢查并且重新申請(qǐng)補(bǔ)孔計(jì)劃或者開孔變更計(jì)劃，與此同時(shí)還要通知管系、電裝等專業(yè)。船體專業(yè)人員對(duì)申請(qǐng)補(bǔ)孔計(jì)劃或者開孔變更計(jì)劃進(jìn)行確認(rèn)，并更新信息平臺(tái)中的Tribon模型信息。最終信息更新后反饋給各專業(yè)。通過(guò)平臺(tái)獲取開孔信息后，各專業(yè)進(jìn)行活動(dòng)間所依存關(guān)系的溝通并獲得反饋，優(yōu)先是信息傳遞到協(xié)同項(xiàng)目管理平臺(tái)，其次接受信息并處理信息，通常方法是確認(rèn)或者拒絕、刪除或者更改，最后把信息更新給所有需求專業(yè)人員。

6示例驗(yàn)證

以船體零部件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同步為例，船體零部件數(shù)據(jù)功能可以同步指定分段的船體零部件數(shù)據(jù)到系統(tǒng)中間數(shù)據(jù)庫(kù)，以完成以下任務(wù)：1）根據(jù)分段或模塊號(hào)，從Tribon系統(tǒng)中將最新的船體零部件數(shù)據(jù)同步至數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)自動(dòng)生成新版本；2）根據(jù)搜索條件，查詢最新版本的船體零部件數(shù)據(jù)；3）支持船體零部件數(shù)據(jù)的導(dǎo)出功能。【船體零部件數(shù)據(jù)】同步的操作步驟如下：1）從“系統(tǒng)目錄”->“設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同步”進(jìn)入【船體零部件數(shù)據(jù)】界面（見圖5）；2）在圖5所示“同步信息”區(qū)域中，選擇需要同步的零部件模塊名或分段號(hào)；3）如圖6所示，在彈出的“分段及模塊”篩選器窗口中，可通過(guò)模糊查詢，快速檢索到具體的模塊名或分段號(hào)，如：輸入“10%”可檢索出以“10”開頭的所有模塊名或分段號(hào)。根據(jù)搜索出來(lái)的結(jié)果，點(diǎn)擊具體的模塊名或分段號(hào)，同時(shí)“分段及模塊”篩選器窗口將自動(dòng)關(guān)閉，返回到【船體零部件數(shù)據(jù)】界面；4）在【同步船體零部件數(shù)據(jù)】界面中（見圖7），即可看到已選擇的分段或模塊，然后再點(diǎn)擊【同步船體零部件數(shù)據(jù)】按鈕，將Tribon系統(tǒng)中符合要求的最新船體零部件數(shù)據(jù)同步到協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)中。5）若數(shù)據(jù)同步成功，如圖8所示，則在【船體零部件數(shù)據(jù)】界面中可查看已同步成功的數(shù)據(jù)，統(tǒng)將自動(dòng)生成新版本，同時(shí)還將本次同步的數(shù)據(jù)和上次版本進(jìn)行對(duì)比，在“調(diào)整標(biāo)記”中記錄其變更狀態(tài)。

7結(jié)束語(yǔ)

鑒于大型海洋工程裝備研制過(guò)程中，涉及到的組織部門多、各專業(yè)之間信息傳遞不方便、重復(fù)浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重等特點(diǎn)，本文提出了一種協(xié)同設(shè)計(jì)的作業(yè)模式，從組織分析、情景分析、層次分析、互動(dòng)分析等4個(gè)方面進(jìn)行闡述；以船體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同步為例，說(shuō)明這種模式對(duì)于解決大型海洋工程裝備的研制過(guò)程中數(shù)據(jù)傳遞不及時(shí)的問(wèn)題，提高信息傳遞速度和效率，減少返工和重復(fù)的次數(shù)，減少甚至消除其中的浪費(fèi)具有重要意義。

作者：陳國(guó)洋尹導(dǎo)吳欠欠李淼許虓寧單位：上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院