应用STEP与XML标准建立资讯整合架构於船厂协同作业环境.pdf

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1、1 應用應用 STEP 與與 XML 標準建立資訊整合架構於船廠協同作業環境標準建立資訊整合架構於船廠協同作業環境 卓 秉 弘1 邵 揮 洲2 王福盈3 1國立成功大學 系統及船舶機電研究所研究生 2國立成功大學 系統及船舶機電研究所教授 3中國造船股份有限公司資訊課課長 摘要 摘要 近，中國造船公司面國際激的競爭，營運極為艱辛，虧損嚴重；爲提升船廠本身的競爭，在民國九十一使用一套 B2B 供應鏈(SCM)系統，讓船廠與廠商之間的資訊能緊密的整合，透過電子化的方式，讓供應商提供適時、適及正確品質的艤品；以提高工作效及低成本，使得船廠能在盡可能短的時間內，以好的品質滿足客戶的需求，做為中國造船公

2、司改進與發展的重點；為達到此一目標，船廠的各部門必須要能快速並正確的取得各種所需的資訊。但是，這些資訊是分散在各個同系統上的，使用者必須分別從同的源取得所需的資訊。往往必須花費許多人與時間在資格式的轉換上，造成資訊溝通的。目前中國造船公司系統的整合部分偏向於整個船隻生產程的後期階段，並無向上游與設計結合；因此，運用協同作業的觀整合中國造船公司上下游資訊，並以 STEP 當作製造的全面準則，作為設計部門設計資交換的標準；資訊傳遞方面則透過 XML 的輔助整合船廠設計，物與生管部門等內部資訊系統，增加資訊傳遞的效，減少人工作業的缺失與質系統的限制；使得船廠的機能活動如物採購、生產資訊能緊密的控管，

3、各部門所需的資訊也能快速的傳達到船廠相關的部門以及上下游供應商，而受質環境之限制，進而整合船廠內部環境與船舶產業上下游原本散的結構，以促成船舶品質提升、達成效和船廠的競爭的提升。並依照中國造船公司現況分成短、中、長期完成。短期目標使得原本 B2B 供應鏈系統功能趨於完善，整合廠家與船廠之間的資訊；在此架構下將系統整合架構向上延伸,並用 STEP 與 XML 標準技術為基礎，整合船廠設計、物與供應鏈相關的資訊，建起船廠的資訊整合架構，與初步的協同作業環境。而中期目標則是在 STEP 標準的基礎下運用 XML Web Services 技術，擴大船廠協同作業的架構；從業務與船東談造船規範開始，一直

4、到船隻交船，包含業務、設計、物管、採購、品保、生產製造、會計等，整合所有相關的機能活動，完成整個船廠內部資訊化與標準化的協同作業環境。最後的長期目標是以船廠的資訊架構為基礎，向外擴大到船廠對船廠之間，建起國內造船產業的標準，發展整個造船產業協同作業的環境與資訊的整合架構。關鍵字：協同作業、供應鏈、XML、STEP2 1.緒 緒 開放的國際造船市場使得船東具有大的選擇空間，因為船東有各自的營運策以及對船型的需求，使得船舶設計會有變，導致船舶工作排程，又加上少多樣的採購，如果能將船舶研發設計、生產製造及程控管過程之中所有的資給予規劃及整合，保持產品資訊一致性與正確性，並快速正確的傳遞資訊給供應商的

5、話，很容會造成購買成本提高，而大採購，又會增加存貨成本。爲適應這些變化，船廠必須在盡可能短的時間內，以創新性産品滿足客戶特定、多變的需求；因此，船廠的各部門必須要能快速的找到各種所需的資訊。然而，這些資訊是分散在各個同系統上的，使用者必須分別從同的源取得所需的資訊。往往必須花費許多資源在資格式的轉換，造成資訊傳遞的困難。針對這些問題美國造船業有提出一些相關的研究計畫；如通用動(General Dynamics)與國家造船研究計劃(The NSRP Advanced Shipbuilding Enterprise)等組織都有提出以 STEP 建產品資標準並發展針對造船產業應用協定(Applica

6、tion Protocol )的研究專案，像是 Marin STEP、ESTEP 與 Electronic Boat等，建造船廠業應用的標準傳遞船廠 CAD 系統的資，解決應用系統間溝通的問題；此外，通用動與國家造船研究計劃還進一步用 STEP 為標準並以 XML WEB SERVICES 為基礎，發展一 XML-Based 的資訊整合架構，將船廠各部門資源整合為一個單一的資訊源，可提供多具有標準性與整合性的資訊；因此，是船廠內部或是企業之間(供應商)皆能透過網的輔助，受限質作業環境而獲取所需資訊，資訊的取得也加的快速；使得產品在整個生命週期內能夠共同開發管，讓物源能夠透明化、正確化，以達成增

7、進效和提高船舶產能的最終目的。2.船廠資訊整合相關研究 船廠資訊整合相關研究 2.1 建 STEP 為基礎的 XML Schema 建 STEP 為基礎的 XML Schema 現今造船產業面的挑戰之一就是如何在同的系統間做資的交換與溝通，用 WWW 技術，特別是 XML，提供一種革命性的方法在解決應用系統資交換或是資訊呈現方面，因為 XML 強調資結構的完整，嚴謹，與可無限擴充的特點，也因為 XML 格式表現的中性，得以讓 XML 格式的資受系統與平台的限制而在系統間通使用，加上可以快速與現有的網際網結合的優點，可使得船舶的產品資訊能夠在船廠內部各個獨的部門交換與整合，達到整合船廠環境(In

8、tegrated Shipbuilding Environment)的目的；而製造的全面準則則是 ISO10303(STEP)，STEP 能用完整的表達出產品生命週期的中結構，其完整性包含檔案交換，資建構，產品資庫結構之分享與存取之標準格式與方法，因此為達到應用系統間的整合必須以 STEP 為標準規範【1】，建 XML 文件，而此 XML 格式文件可由 DTD(或 XML Schema)做資交換時的驗證；透過 XML 允許船廠內部應用程式間基於標準的方式通信和交換資訊。將訂單管、物採購所需的資文件 XML 格式快速的傳達到船廠相關的部門以及上下游供應商而受質環境之限制【2】。最後達成與船廠相關

9、的上下游廠商的資訊交換及整合【2】。2.2 協同作業協同作業 協同作業的概最早由美國 Aberdeen Group 諮詢公司 1999 10 月提出，根據 Aberdeen 公司的定義，協同作業是指一軟體和服務，它使用 Internet 技術，使每個相關人員在産品的全生命週期內互相協同地對産品進開發、製造和管，管這些人員在産品的商業化過程中擔任麽樣的角色、使用麽電腦工具、身處的地位置或處在供應鏈的麽環節【3】。3 3.以中國造船公司為進系統整合以中國造船公司為進系統整合 3.1 現運作系統現運作系統 船廠大多分為四個部門，為業務部門、設計部門、製造部門及管部門。業務部門負責有關訂單的處，設計部

10、門進設計繪圖，製造部門以生產船舶為主要工作，管部門以物與會計人事管為主。在整個船舶建造過程中，最先開始於初步設計階段，當業務人員與定船的船東確認出船舶的使用需求與目的後，船廠必須有效且迅速的提出一個規格符合船東需求的船型。當船型決定之後初步設計所產生的線圖將提供給設計部門人員作其他的各項設計工作，如結構設計、機、管設計、艤裝等主要圖(Key plan)的繪製，之後才進入製造生產的程。3.2 中國造船公司系統分析中國造船公司系統分析 在民國九十一七月，中船公司與成大造船研究所合作，針對造船產業之特性進功能之規劃，並運用 Windows DNA 的網架構和其相關技術，使用一套 B2B 電子商務供應

11、鏈(SCM)系統，讓船廠與廠商之間的資訊能緊密的整合，透過電子化的方式，將無效的購買、繁複的程、雜的搜尋方式轉變為高效益的採購程。提供適時、適及正確品質的艤品，並節與廠家溝通協調及追的時間，以提高工作效及低成本【6】。其系統運作方式，如圖 1，對外透過供應鏈系統整合供應商，對船廠內部則與內部 ERP 系統做整合，並用 XML 的資交換技術，讓船廠與廠商之間的資訊能緊密的整合。而中船公司目前系統運作程方面需改善之處，明如下:上下游資訊的整合:目前中船公司系統的整合部分偏向於整個船舶生產程的後期階段，並無向上游與設計作整合；對於施工單位的計管形成一個棘手的問題，對於下游包括物的資訊與採購合約等相關

12、機能活動也無法確保資源的正確性與及時性。增加資訊傳遞的效:在中船公司設計處艤裝物作業方式主要是依賴中船自己的系船或是由其他造船廠獲取建造資預估所需艤品的總，再成為實際的物統計資訊。由於人工統計物是一件相當繁瑣的工作，而且當設計送出採購需求以及物系統對供應商做物的採購也多是由人工完成作業，因此常造成資的重複輸入與人為的缺失。資訊標準的建:中國造船公司目前 3D 設計應用系統主要有 TRIBON 與 PDMS 套系統，PDMS 在中船已使用多而 TRIBON 則是之後才引進進的，但者各有其優點也有其存在的價值；但是問題所在也因此而生，因為套系統都有自己的檔案格式，而且套軟體有其似的功能，常會造成重

13、複性的的工作，而費時間與人資源。圖 1 中船公司供應鏈系統運作方式架構【6】4 3.3 規劃目標與功能規劃目標與功能 以現有的供應鏈系統為基礎，擴大中船公司的整合架構。並依照現況分期完成，如圖 2，詳細目標計畫明如下【7】:(1).短期目標:使 B2B 供應鏈系統功能趨於完善，整合廠家與船廠之間的資訊；在此架構下將系統整合架構向上延伸，整合船廠設計、物與供應鏈相關的資訊，建起船廠的資訊整合架構，與初步的協同作業環境。(2).中期目標:用 STEP 標準整合之後，建完整的 3D 生產模型；僅 TRIBON 與 PDMS 可做資訊與圖檔之間的傳遞與應用，也可用於生產，維護及分析，使得許多設計過程中

14、重複性的工作需要；而船隻建造的前期作業時間(設計、放樣、生產)也可獲得縮短；此外，以往設計模糊的地方也獲得改善，艙區的配置可及時的呈現，即可找出艙區配置是否有合適之處。目前中船設計系統的 TRIBON 與 PDMS 套系統，都有支援 STEP 標準並匯出資並以 XML 格式呈現的功能，可作為以後設計系統整合的依據，如圖 2。運用 XML Web Services 技術擴大船廠協同作業的架構；從業務與船東談造船規範開始一直到船舶交船，包含業務、設計、物管、採購、品保、生產製造、會計等，整合所有相關的機能活動，完成整個船廠內部資訊化與標準化的協同作業環境。(3).長期目標:以船廠的資訊架構為基礎向

15、外擴大到船廠對船廠之間，建起國內造船產業的標準，發展整個造船產業協同作業的環境與資訊的整合架構。圖 2.Tribon 與 PDMS 均支援 STEP 的標準 支援支援 AP216 支援支援 AP218 支援支援 AP227 5 4.系統整合相關技術系統整合相關技術 4.1 作業平台作業平台 本研究架構在網際網的環境之上，前端服務層除可以使用瀏覽器操作系統之外，另外也支援XML 的呈現與資交換。應用程式層使用 ASP 網頁技術，且透過呼叫 XML DOM 元件，以處 XML 之文件。資服務層則透過 ADO 與 OLEBD 存取 Oracle 資庫，如圖 3。各項服務所使用之技術詳述如下：圖 3

16、作業平台 1.用戶端：HTML：用製作前端使用者介面。DHTML：強化使用者介面之效果，加強互動。JavaScript：用戶端表單輸入檢查，協助網頁互動效果之呈現。XML：將資庫之資以 XML 資傳出，以資交換之用。XSL：用於在瀏覽器上呈現 XML 之資。2.系統平台：IIS：網頁伺服器，提供網頁服務。ASP：動態網頁技術，回應前端服務之請求，並與後端資服務層溝通。XML DOM：解析 XML 文件內容以存入資庫中或將資組合成 XML 文件格式往用戶服務層傳送。3.資服務：ADO：用透過 OLE DB 抓取資庫或其他型之資。OLE DB：可用存取所有型資的低階介面 Oracle Databa

17、se：存放中船 ERP 系統之資 4.2 以以 STEP 建產品資訊標準建產品資訊標準 船廠的產品模型資庫的整合必須用產品資交換標準 STEP；STEP 是一種能夠讓電腦詮釋產品資表示方式和資交換的一種國際標準，主要是提供一中間機制給獨的系統，在其產品生命週期內描述產品的資；也由於這些特性，我們可以用作為資交換以及資庫共享的基礎【5】。4.3XML 概述概述 XML 是一種中介標示語言（meta-markup language），它的主要任務在描述資，特別是結構化的資。在跨平台、分散式或是質性的環境中，XML 提供一種中、標準的交換格式。XML 乃是源自於SGML(Standard Gener

18、alized Markup Language)，所以保作者能自定義標籤、文件具有自我描述的能、與文件的有效性可藉由文件型別定義(DTD)或 Schema 加以確認。並透過 ASP 與 DOM(Document Object Model)解析 XML 文件之內容，以達到資交換之目的。6 5.建船廠協同作業環境建船廠協同作業環境-以中國造船公司為以中國造船公司為 5.1 系統功能架構系統功能架構 中船公司物處，負責採購、運輸、倉儲等環節，因此是供應鏈系統主要的使用單位；目前本研究完成中船初期資訊架構的目標，將原本以物部門為主的供應鏈系統趨於完善，提出供應鏈擴充計畫，結合設計、現場、生管等資訊，使得

19、研發、製造圖檔，與物清單版本能夠達到一致性，讓船隻生產過程中相關的部門都能快速並共同的用這些資訊，建協同作業的環境，如圖 4；透過部門的協同作業，則各部門規劃的作業功能就再重疊，以縮短作業時程、低成本、提高品質、提昇生產及企業競爭，是為本計畫之方向，而執之具體目標如下：圖 4 系統功能架構 5.2 船廠協同作業環境介紹船廠協同作業環境介紹(1)設計與物部門的協同作業:如圖 4 標註的第 1 部分所示，中船公司可透過設計物查詢設計所產生的物資訊，如圖 5，並提供 XML 格式供使用者下載。而設計與物部門也能以 XML 傳遞物資訊，如圖 6。圖 5 設計物瀏覽 1 1 設計與物部門的協同作業設計與

20、物部門的協同作業 2物舾品物舾品 JIT(just in time)3現場舾品現場舾品 JIT(just in time)4生管造船主日程維護生管造船主日程維護XML 資交換資交換 5生管新船裝備日期生管新船裝備日期 7 圖 6 以 XML 傳遞物資訊 (2)物、現場製造與供應商協同作業 JIT(Just in Time)如圖 4 標註的第 2 與第 3 部分所示，物部門提供廠商一個準備交貨時間表，控管廠商的交貨時間，使大型舾品依照配時程由廠商送現場施工，以減少物及倉儲運輸人的人與物。此功能主要先挑出大型舾品作規劃，並由工與圖號取得此舾品所有配的合約交期、現場人員所需此舾品的需用日期、需用的部

21、門單位、以及送的地點，讓供應商能自動依照現場需用的日期送，並直接送達到現場，解決以往人工作業的缺失以及用與送時程無法緊密配合的窘境，如圖 7。圖 7 物、現場製造與供應商協同作業 (3)生管造船主日程維護:如圖 4 標註的第 4 部分所示，將生管部門的造船主日程資訊在供應鏈系統上呈現，以作為建新船裝備備期與長約廠商生產進之依據，如圖 8。8 圖 8 生管造船主日程維護 (4)生產管與現場協同作業 如圖 4 標註的第 5 部分所示，新船裝備器材備期管:將原本生管人員用 Excel 建的新船裝備器材備期資建 web 化介面並在供應鏈系統上呈現，作為現場施工人員與供應商生產之依據，如圖 9。圖 9

22、新船裝備需求日 6.結與建議結與建議 6.1 結與建議結與建議 1.結結 以中船公司為進測試；運用網際網架構與 XML 相關技術，船廠內部與廠家之間皆透過 XML文件進資交換，加強雙方資訊整合與傳遞。解決原本船廠內部因為缺乏資訊交換的標準並受限於許多各自獨的系統平台及資庫的限制，造成資訊溝通傳遞的的問題；輔以協同作業的觀使得船廠下游的物採買與生產製造的資訊有效的向上游與設計作結整合，使原供應鏈系統資訊的使用人員範圍擴充到物、供應商、生管、現場與設計等使用者，此外，擴大供應鏈系統的資訊範圍到生管、現場與設計，加強船廠內部資訊的分享與控管。生管人員可做新增、刪除、修改等維護 9 2.建議建議 此一

23、計畫牽涉到許多公司內部系統與運作程，因此，需解整個物部門運作方式，以及資位的對應。由於採購程極為繁雜必須做一詳細的系統程分析。因此，各部門之溝通必須要能確實解其中之關性與實際作業程。考文獻考文獻 1.張益慶，“以 STEP 支援產品公差資交換之研究”國中興大學機械工程研究所碩士文，民國 89。2.Ted L.Briggs,USA Thomas C.Rando,”XML Schema for Shipbuilding”,11th International Conference on Computer Applications in Shipbuilding,pp.379-394,2002.3.

24、江憲坤，“Web SERVICE 為核心之電子化企業協同合作研究”大大學資訊管研究所，民國 91。4.Introduction to STEP,http:/sufi.idv.tw/JSTopic/JS_Topic_1.asp 5.Thomas C.Rando,“XML-Based Interoperability in the Integrated shipbuilding Environment(ISE)”,Journal of Ship Production.Vol.17,No.2,May,pp69-75,2001.6.莊，“以 XML 為基礎之大型船廠品供應鏈系統之研究”國成功大學造船及

25、船舶機械工程研究所碩士文，民國 91 7.卓秉弘，“應用 STEP 與 XML 標準建資訊整合架構於船廠協同作業環境”國成功大學造船及船舶機械工程研究所碩士文，民國 92 10 Using STEP and XML Standard to Construct Collaborative Information Integration Framework in Environment of Shipyard Bin-Hone Jwo1 Heiu-Jou Shaw2 Fu-In Wang3 12Department of Navel Architecture and Marine Engineer

26、ing 3China Shipbuilding Corporation Tainan,Taiwan ABSTRACT Recently,CSBC face to the keen competition of an international market.The purchasing of material in the shipyard is a small count and variety.So,we must computerize to manage the design data according to the design,manufacturing drawings and

27、 bills of material are identical and keep the data source are correctness.But,the inside of shipyard and the suppliers always have many independent systems,different program languages and data bases.Therefore different system can communicate each other must via the switch of different formats.But it

28、 often make the communication are inconvenient and lower shipyards competitiveness.By using XML Web Services technology and standard of industry,we can integrate various systems in different operation platform quickly and different program languages can communicate each other via XML Web Services.Fu

29、rther using Collaborative management to integrate the enterprise and relative suppliers and manage product in the produce life cycle thus,inside we can quickly access and use these product information about purchasing,manufacturing,transportation.As to the outside,we develop the business modes exten

30、sion with suppliers according to the integration of joint production and information systems.Therefore,using Collaborative concept and XML Web Services to integrate R&D、material、production etc information systems.Because these system can combine we can close together the source of purchasing are cor

31、rectness and quality of material according to reduce the time of communication with suppliers.Furthermore,it make different systems exchange information and communicate based on the standard via XML Web Services.By using HTTP and TCP/IP,make orders information and purchasing documents transform to related departments in shipyard inside with XML formats quickly without limits.To expect integrating the environment in shipyard and the marine industry.For reaching the final resolve of increasing efficiency and improve shipyards competitiveness.Keywords：Collaboration、SCM、XML、STEP