一种船舶数字样机成熟度管理系统

技术领域

本发明涉及管理系统领域，尤其涉及一种船舶数字样机成熟度管理系统。

背景技术

数字样机(digital mock-up)也称虚拟样机，是通过对产品整机或具有独立功能子系统进行数字化描述，建立全三维数字化模型，实现产品或子系统的功能性能、几何属性、装配过程等仿真模拟与虚拟表达。数字样机成熟度则是指数字样机的模型绘制、空间分配、空间预留、干涉分析、安装位置和接口匹配的准确度和协调情况。

国内船舶行业自上世纪90年代引入三维设计技术，经过近几十年的发展，设计模式已从基于二维图纸的串行设计逐步升级为基于数字样机的并行协同设计。数字样机成熟度作为产品协同开发过程规划和控制的依据，在船舶并行协同设计过程中具有重要作用，上游设计单位根据数字样机成熟度，将产品设计相关信息实时发放给下游生产单位，使得生产单位能及时开始工艺、工装和装配等可制造性设计与协调工作，尽可能的降低设计反复的工作量，缩短产品开发时间。

目前，船舶数字样机成熟度主要按照“设备决定系统、系统影响总体”的原则划分为五级，一级为完成基础资源库配置；二级为完成结构方案设计和主要设备布置；三级为完成重要设备基座、开孔、大型管路及主干通道设计；四级为完成主要设备布置、大型管路和主干电缆通道状态固化；五级为完成全船数字样机构建，具备数据发厂条件。各级成熟度分级原则及并行协同工作如表1所示：

表1成熟度分级说明

该数字样机成熟度的分级主要存在三方面不足：

一是与船舶并行研制模式不匹配，总装厂无法根据成熟度并行开展生产设计与建造。当前大型船舶普遍采用施工设计与总装建造并行、船体分段与舾装模块建造并行的方式提高研制效率，设计数据从技术设计阶段末期，按照耐压结构-大型舾装模块-其它区域的顺序逐步固化与发放，而该成熟度划分中需完成整个数字样机构建并达到M5后才发放数据包，无法实现数据按并行研制流程分步固化、按需发放；

二是缺乏量化评价标准，无法准确评估数字样机设计状态。成熟度作为产品协同开发过程规划和控制的依据，总体设计单位将基于成熟度开展三维设计节拍管理，但当前成熟度定义仅针对数字样机整体进展作了顶层描述，颗粒度无法支撑具体成熟度评价，导致数字样机设计状态掌握在建模人员脑中，产品管理人员、用户等第三方无法实时掌握数字样机设计的最新进展；

三是各级成熟度提升与数字样机状态固化过程不完全匹配，无法准确反映数字样机设计进展。该成熟度按照产品各组成单元的重要性逐步固化、逐级提升，但实际产品(特别是空间狭小产品)数字样机构建过程中，各系统管路、通道胶黏在一起，无法仅对系统的部分管路或通道进行平衡固化，最终状态往往按区域进行固化。

发明内容

为了提高船舶数据样机设计建造的并行度，实现高效管理，本发明提出一种船舶数字样机成熟度管理系统，系统包括：

成熟度分级模块、成熟度评价模块和成熟度升降级管理模块；

成熟度分级模块，根据船舶数字样机的成熟度描述对象和组织方式不同，将船舶设备进行自动分级；

成熟度评价模块，基于专家评估法，根据船舶设备的分级级别对船舶设备进行量化评价；

成熟度升降级管理模块，根据船舶数字样机设计过程的进度，对已分级的船舶设备进行级别的重新评定。

本发明提供的有益效果是：提供了一种与总段模块化并行建造相匹配的数字样机成熟度管理系统，下游建造厂可根据不同成熟度开展相应的生产设计、工艺设计和建造，提高了设计建造的并行度，同时与现有的船舶成熟度定义和管理方法相比，以模块/区域作为成熟度基本管理单元与产品状态固化流程更加匹配，可直接支持产品管理部门开展三维设计节拍管理。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图；

图2是升降级流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，图1是本发明系统结构示意图。

本发明提供了一种船舶数字样机成熟度管理系统，包括：

成熟度分级模块、成熟度评价模块和成熟度升降级管理模块；

成熟度分级模块，根据船舶数字样机的成熟度描述对象和组织方式不同，将船舶设备进行自动分级；

成熟度评价模块，基于专家评估法，根据船舶设备的分级级别对船舶设备进行量化评价；

成熟度升降级管理模块，根据船舶数字样机设计过程的进度，对已分级的船舶设备进行级别的重新评定。

本发明中根据成熟度描述对象及组织方式的不同，船舶数字样机成熟度定义分为模型成熟度、设计成熟度两大类，其中模型成熟度对应于设备模型的成熟度定义，设计成熟度对应于产品结构树定义的产品、总段、模块/区域级装配节点的成熟度定义。

也即，所述成熟度描述对象包括：设备模型、模块/区域级节点、总段级节点和产品级节点.

请参考表2，表2为设备模型成熟度分级说明。

表2设备模型成熟度分级说明

模块/区域级节点作为综合平衡和数据发放的基本单元，其成熟度分为M1、M2、M3、M4四级，主要用于反映模块/区域的设计状态，按结构和非结构两类进行定义，结构类主要根据其设计完整性进行评估，非结构类主要根据其完整性、合理性及设备成熟度进行综合评估。

请参考表3，表3为模块/区域数字样机成熟度分级说明。

表3模块/区域数字样机成熟度分级说明

总段级节点成熟度主要用于反映当前总段的设计进展，成熟度划分一般与总段数据发放批次相对应，如总段数据分三批发放，则成熟度划分为S1、S2、S3三级，各级成熟度分别代表对应区域/模块数据达到M4具备发放条件。

请参考表4，表4为总段数字样机成熟度分级说明。

表4总段数字样机成熟度分级说明

产品级节点成熟度主要用于反映产品总体设计进展，成熟度划分与总段成熟度对应，如总段成熟度分为三级，则产品成熟度分为P1、P2、P3三级，各级成熟度分别代表所有总段节点成熟度达到对应级别。

请参考表5，表5为产品数字样机成熟度分级说明。

表5产品数字样机成熟度分级说明

成熟度评价模块中，所述量化评价包括：设备模型的成熟度计算、模块/区域级节点的成熟度计算、总段级节点的成熟度计算和产品级节点的成熟度计算。

作为一种实施例，船舶数字样机成熟度评估价主要根据设备、模块/区域、总段及产品节点的成熟度定义开展，其中设备模型成熟度主要采用估值计算法进行评价，由专家(设备主管工程师、所属系统主任/副主任工程师)对设备模型的名称、型号、外形尺寸、重量、油水电气接口、安装形式及维修空间等综合评估，基于专家评估值及权重计算出最终评估值确定等级。

请参考表6，表6为设备模型成熟度计算说明。

表6设备模型成熟度计算说明

模块/区域级节点成熟度主要采用估值计算法与关键过程域法相结合的模式进行评价，根据模块/区域级节点下所有系统主任/副主任设计师基于成熟度定义给出的估值，加权计算出该模块/区域级节点的成熟度的初步评价值后，由质量检查部门根据签署、评审意见及其落实情况确定模块/区域节点成熟度等级。

请参考表7，表7为模块/区域级节点成熟度计算说明。

表7模块/区域级节点成熟度计算说明

总段级节点基于下属区域/模块节点的产品成熟度计算确定，具体计算方法为：目标值＝min(α

产品级节点成熟度均基于下层级节点的最低成熟度确定，具体计算方法为：目标值＝min(α

数字样机成熟度管理系统主要针对各层级节点成熟度提升和降级进行管理，其中设备模型由专家线下根据成熟度评价方法评估，入库时作为基本属性设置到模型，不纳入成熟度管理系统进行升降级管理。

总段和产品节点由成熟度管理系统自动计算并设置，具体计算方法参见总段和产品节点成熟度评估方法，成熟度提升和降级不进行审核。

模块/区域节点成熟度则采用“线下评估、线上审核”的模式进行管理，具体升降级管理流程参照图2。

图2为成熟度升/降级流程；

模块/区域原始状态为Inwork，升级时由模块/区域综合平衡负责人(舱室长)根据设计状态提出成熟度评价申请，初步评价值如符合成熟度升级要求则发起成熟度升级流程，由质量检查部门根据各类型区域成熟度提升审核规则进行评估，通过则成熟度升级，否则维持当前成熟度不变；成熟度降级时由质量检查部门提出，并将原因通知模块/区域综合平衡负责人后直接降级。

作为一种实施例，针对船体结构区域的升降级过程如下：

Inwork->M1：完成耐压、非耐压参考曲面模型审签，签署意见100％落实，则审核通过；

M1->M2：完成结构初步数字样机内部评审，确认其可为设备布置、系统管路与通道规划提供结构背景，则审核通过；

M2->M3：完成结构详细数字样机评审，评审意见100％落实，则审核通过；

M3->M4：结构模型完成签署，签署意见100％落实，则审核通过。

作为一种实施例，针对非船体结构模块/区域的升降级流程如下：

Inwork->M1：完成总体规划内部评审，评审意见100％落实，则审核通过；

M1->M2：基于各系统原理图对区域/模块设计情况及设备成熟度进行检查，当原理图各设计要素100％建模表达且设备模型成熟度达到B级及以上，则审核通过；

M2->M3：完成区域/模块数字样机评审，评审意见100％落实且设备模型成熟度达到C级及以上，则审核通过；

M3->M4：完成区域/模块数据包签署，签署意见100％落实且设备模型成熟度达到D级及以上，则审核通过。

本发明方案中的关键点是：

1、产品区域划分时要区分结构与非结构、主体与非主体结构，方便后期按并行建造需求制定数据发放计划。

2、模块/区域内数据发放变更，根据变更类型进行成熟度降级，若为修订勘误类变更则降级到M3，若为设计类变更则降级到M2。

3、成熟度升级过程中，要引入第三方进行成熟度评价和审核，避免由数字样机设计人员自身进行评价和审核，造成成熟度管理流于形式，无法反映真实的设计状态和进展。

本发明的有益效果是：提供了一种与总段模块化并行建造相匹配的数字样机成熟度管理系统，下游建造厂可根据不同成熟度开展相应的生产设计、工艺设计和建造，提高了设计建造的并行度，同时与现有的船舶成熟度定义和管理方法相比，以模块/区域作为成熟度基本管理单元与产品状态固化流程更加匹配，可直接支持产品管理部门开展三维设计节拍管理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。