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1、船舶建造的方案管理及优化方法江苏科技大学机械与动力工程学院 江苏 镇江 212003 陈宁 曲浩摘 要本文针对中小型船厂，分析了船舶建造方案管理中涉及的相关问题，详述了设计方案与生产方案建立的过程及彼此的关系，给出了对方案进行动态的控制与合理的优化相应的方法。关键词：船舶建造 方案管理 动态控制 0 引言 随着世界造船市场需求量的增加和我国政府对船舶行业的支持和推动，国内建起了大批的中小型船厂。对于这类船厂，由于经验上的缺乏，在船舶建造的管理上非常的混乱，生产效率极低，造成大量人力和财力资源上的浪费。方案管理是船舶建造管理的核心，通过建立适宜的方案，将复杂的设计过程和生产活动有序的联系在一起，
2、能够有效地降低本钱，缩短工期。但是对于一个优秀的方案，必须要与船厂的实际情况相吻合，虽然一些大的船厂能花费巨资建立自己的方案体系，但对于中小型船厂来说，这种方案体系不适合自己的生产和运作方式，显然不能进行生搬硬套，必须在探索中建立起适合自己的方案体系12。本文依据笔者近年来在中小型船厂进行船舶监造过程中所了解的国内中小型船厂的建造情况，围绕中小型船厂方案建立过程中的船舶建造标准时间估计、设计方案、生产方案、物资需求方案的建立以及方案的动态控制方法进行分析，给出了中小型船厂编制建造方案的优化方法。1 方案建立涉及的相关问题1.1 分段场地的安排原那么 分段场地的安排与建造方案直接相关，中小型船厂
3、由于场地的限制，不可能一下子就将所有的分段同时开始建造，只能根据场地的实际情况，进行有方案的安排。国内很多船厂制造场地安排非常混乱，降低了场地的利用率，也很难管理。分段场地的安排要充分考虑分段的具体形状，采用梯形的布置可以更有效的利用场地的面积，对于单层的分段，占用与分段投影面积相当的场地就足够，而对于双层的分段要给予两倍的面积用于上下两层钢板在平面上的拼板和组装小构件。同时还要考虑分段进场的顺序，分段堆放的场地，分段的合拢顺序，分段的吊装等等，对于先进场的分段在设计方案上也要先设计。1.2 建造区域的划分 船体制造的区域的划分，要结合船厂实际的能力，不能一概而论1。总体来说船舶区域划分主要是
4、根据船体的根本结构形式、分段划分和总段组装的范围及综合考虑舾装件的密集程度、设计工作量、劳动力的分配、设计出图方案、生产程序等要素后制定出来的，它与方案的建立直接相关。对一条万吨左右的油船来说，大区域的划分通常为机舱区域，泵舱区域，艏部区域，艉部区域，上层建筑区域，货舱区域。为了设计工作和生产管理的平衡，还要将大区域划分为小的区域。泵舱和艏艉部区域一般较小，可以同时作为独立的小区域，而机舱区域和上层建筑区域通常以层为单位进行划分，货舱可根据油舱数量分为左右对称的几个区域以及双层底和边舱区域。1.3 船舶设计和建造时间的估计对于设计和建造时间的估计可以采用负荷法积累原始数据3，通过负荷方案确立设
5、计和建造方案。即将一定时间段设计部门或建造部门的所有设计人员或建造人员的劳动力负荷以工时量为单位相加后求平均值，所求得的值称为算术平均负荷()。其计算按下式进行： 其中：= 一定时期内设计或建造人员的方案劳动力负荷 = 该设计或建造部门的设计或建造人员个数作为设计或建造方案的制定和管理者，关注的往往不是方案或建造负荷而是设计或建造人员的实际负荷，因此就需要计算设计或建造部门劳动力的加权平均负荷。其计算按下式进行：其中： = 劳动力的加权平均负荷 = 一定时期内设计或建造人员的方案劳动力负荷= 设计或建造人员的劳动力负荷权值注：设计或建造人员的劳动力负荷权值由设计部门根据以往的设计或建造负荷统计
6、得到，。那么表示该设计或建造人员的设计或建造效率高于设计或建造部门的平均水平；那么低于设计或建造部门的平均水平；那么表示该设计或建造人员的设计或建造效率与该工作中心的平均水平相等，随着设计或建造人员的熟练程度和设计或建造部门的平均熟练程度的改变而改变 。当所有设计或建造任务都编制了进度方案以后，以工作部门为单位编制负荷图。 计算工作部门负荷。首先对每个工作部门，按一定的周期将各设计或建造任务所需的负荷定额工时累加，获得各工作部门各周期的方案负荷需求。例：工作部门1 有A、B、C、D、E、F 共6个工作人员，其各个周期的设计或建造负荷已确定，根据累计负荷的方式按周期累加其负荷如表1.所示。 负荷
7、以工时为单位：小时周 期以周为单位 12345678910A0304020000000B01040104000000C004028403240000D0003240284040020E0003040200404020F0003040404004040累计040120150200120120808080除按方案产生的方案负荷工时外，还应考虑方案外实际已下达设计或建造任务产生的工作部门负荷。二者之和为工作部门总负荷。 计算工作部门可用能力。每周期工作部门可用能力可用下式计算假设设计或建造人员的劳动力负荷权值均为1：可用能力 =每周期内可用天数*每天可用工时假设以一天8小时工作制，即*8*工作部门人
8、数此例中：可用能力=5*8*6=240小时 负荷报告。根据工作部门总负荷及工作部门可用能力可以算出每个工作部门部门负荷报告。表2. 工作部门负荷报告 工作部门号：1时间负荷计算周 期周为单位12345678910超方案负荷工时方案负荷工时总负荷工时可用能力超/欠能力能力利用率%1000100240140804012024012050601201802406075015015024090020020024040120120240240050180120300240-6012520801002401400808024016008080240160 设计方案的建立 技术部门组织结构的划分和人员的配置
9、对于中小型船厂来说，初步设计和详细设计通常都由其他专业的设计公司来完成，而企业只进行生产设计， 借鉴国外的经验，可以把设计部门由原来按照专业设置的船，机，电体制改为按区域设置，对每个大的区域配置相应的设计人员，按照区域进场施工的先后顺序排列出图方案。同时由于设计人员的流动性，对许多中小型船厂来说，新的设计人员的比例非常高，因此对熟练的设计人员和新手要进行合理的搭配，在工作的分配上也要考虑工作的复杂程度，难易情况进行合理的分配。 设计方案的建立设计方案的建立要依据生产方案中各个分段在场地施工的先后顺序，早进场的分段，在出图方案上也要提前，并且要尽量保证施工的完整性，减少分段合拢后的工作量。生产设
10、计开始的前提必须是详细设计已经完成并且通过船东和船级社的认可，在通常的情况下设计图纸的认可需要相应的时间，不同的船级社和船东有不同的要求，审图的周期也不尽相同，这些可以通过与船东和船级社的沟通来获得相应的信息。对于一个区域来说，首先应当完成的是船体结构的套料图和施工图，管系的放样也可以同步进行，但管系放样的另一个前提是设备和附件的样本要及早的提供，而且管系放样要在整个区域的范围内进行整体的协调后，在没有互相的干预，布置也比拟合理的情况下才能出图。1.5 生产方案的建立 在确定 负荷的根底上采用倒排的方法进行建立生产方案，根据合同中规定的交船日期，确定几个大的节点，包括交船方案，码头试验和试航方
11、案，码头舾装方案，船台大合拢方案。船台大合拢方案是整个生产方案的关键，先期的工作都要根据船台大合拢方案倒排，确定各个区域建造的方案。对于每个区域，建立如分段制造方案，部件裝焊方案，托盘制造方案，内场加工制造方案等等。生产方案的安排要做到细致有序，对施工的各个环节也要考虑周到，保证工艺的正确性，防止施工的重复和失误。 生产方案的建立要进行相应的平衡，即用工时负荷方案曲线所谓的“S曲线进行平衡14。通过与已有的历史资料比拟，选择与新船相似的“S曲线，估算新船建造各个阶段的时间， 同时将方案中的工作量负荷与能力工时进行比拟，通过调整方案，采用“削峰填谷的方法将负荷顶峰的一局部工作转移，放到负荷较低的
12、时间段去做。对于过高的工作量负荷，为了保证大的节点，也可以将某一局部的工作外包给其他的外协生产厂去做。通过建立设计建造过的典型船种和船型的实际工时统计出的工程管理标准S曲线见图1和工程管理曲线S曲线见图2，将1年或2年的每个月的各种船舶S曲线的负荷值叠加，就可以得出1年内或2年内各主要部门、车间的负荷分布累计图见图3。即可确定超过工厂8小时能力线以及加班2小时超负荷线时，的船舶建造日程和方案。 图1. 标准S曲线 图2. S曲线图3. 负荷分布累计图1.6 物资需求方案船舶在建造过程中需要大量的物资，大到主机发电机，小到螺栓，这些物资的及时到位，是保证生产连续性的关键因素之一。物资需求方案必须
13、充分运用托盘集配管理，由设计部门编制托盘信息，交给采购部门进行订购。物质需求方案的建立要注意以下几点： 对于一些高强度的特殊材料的钢材，由于工艺制造上的难度，很多国内的钢厂没有能力生产出来，而国外的钢厂订货，生产周期，运输的过程都要花费很长的时间，所以在设计之初就应当仔细的查看详细设计中图纸的要求，及早的订货。 一些重要设备，如主机，发电机，控制台，轴系，舵浆等等，对于不同的船舶的用途，船东经常提出一些特殊的要求，一般都需要生产厂单独设计，这种设备生产周期通常也都很长，也需要及早的订货以保证及时供货。 对于普通的舾装件和标准件，由于需求量比拟大，而且需要在生产设计完成后才能有准确的数量，所以这
14、些材料的订货可以分批分次来订购。 物资需求方案要进行严格的控制，尤其是对于能够严重影响后续工作的一些重要物资的供货情况要对生产厂 进行有效的跟踪，建立纳期预警机制， 以防范可能导致的对生产的延期。2 方案的动态控制与优化2.1 方案的动态控制由于船舶建造过程中存在着大量影响施工的不确定性因素，以及管理上的失误，施工的网络方案会不断地发生变化5，这就使方案的动态控制显得尤为重要。方案的动态控制主要包括以下两个方面：(1) 工程进度数据的收集，施工进度的检查和分析。船舶建造过程中通常都以一周的时间作为周期来了解工程的实际进展情况，形成报表上报给上层管理部门，同时也要与最初方案的工期进行比拟，分析实际进度与方案进度的偏差，以便采取控制措施。施工进度检查和分析的主要内容包括：是否严格按方案要求执行，关键工作进度及对总工期是否有影响，非关键工作进度及时差利用情况，工作逻辑关系有
