船舶分段制造車間排產(chǎn)系統(tǒng)研發(fā)

張 巖， 郭衛(wèi)遠(yuǎn)

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海) 船舶與海洋工程學(xué)院， 山東 威海 264209)

船舶分段制造車間排產(chǎn)系統(tǒng)研發(fā)

張 巖， 郭衛(wèi)遠(yuǎn)

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海) 船舶與海洋工程學(xué)院， 山東 威海 264209)

為了提高船舶制造業(yè)生產(chǎn)效率、實現(xiàn)生產(chǎn)管理一體化，基于準(zhǔn)時化生產(chǎn)方式,通過收集分段車間的設(shè)備場地分配和劃分情況及人員能力數(shù)據(jù)，研發(fā)了船舶分段制造車間排產(chǎn)系統(tǒng)，并得出合理的分段制造計劃, 可解決船舶制造業(yè)存在的經(jīng)驗制造周期下生產(chǎn)計劃安排不合理、生產(chǎn)效率低等問題,進(jìn)一步取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

排產(chǎn)系統(tǒng) 生產(chǎn)計劃 船舶 準(zhǔn)時化

1 前言

船舶分段制造是船舶建造的主要過程之一，它直接影響整船的下料、吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)、合攏、舾裝、設(shè)備安裝、質(zhì)量檢測等工作。船舶分段制造是船舶制造的核心部分，其生產(chǎn)計劃的制定和管理影響著船舶建造的效率。國際上，日本和韓國的船舶企業(yè)一直致力于先進(jìn)船舶建造管理理念的研究及其在生產(chǎn)實踐中的廣泛應(yīng)用和推廣[1]。我國對船舶建造計劃的研究起步于20世紀(jì)80年代，引進(jìn)了船舶生產(chǎn)設(shè)計，并逐步開展了相關(guān)研究，主要集中在基于資源約束理論的船舶分段制造計劃系統(tǒng)研究[2～6]，同時也包括對船舶分段制造計劃的模擬與優(yōu)化[6～8]以及準(zhǔn)時化思想在船舶分段建造調(diào)度中的引入[9]。這些研究以理論研究為主，也包括實例的分析，但目前仍未形成船舶分段制造排產(chǎn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系。

現(xiàn)在船廠使用的分段制造計劃是依靠計劃人員的生產(chǎn)經(jīng)驗，根據(jù)分段的噸位簡單評估得來的粗略計劃，對船舶生產(chǎn)的其他活動指導(dǎo)意義不大。如果能夠通過對分段制造計劃的精確計算，明確分段制造的準(zhǔn)確周期，則可以使船廠自船臺倒序推算出各分段的制造周期，從而優(yōu)化生產(chǎn)布局，指導(dǎo)舾裝、合攏、轉(zhuǎn)運(yùn)等各個過程。精確計算的分段制造計劃對于分段車間內(nèi)部來說，可以明確班組工作任務(wù)、指導(dǎo)托盤計劃、測算車間產(chǎn)能負(fù)荷；為全廠經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量提供優(yōu)化和測算的依據(jù)；使技術(shù)部門科學(xué)的、可計算的使用時間指標(biāo)評估分段劃分和分段制造；為項目管理部門提供編制大計劃的準(zhǔn)確時間周期。

本文擬以準(zhǔn)時化理論為基礎(chǔ)，通過對船舶分段的制造工藝和生產(chǎn)次序進(jìn)行研究，對每個工序的時間進(jìn)行精確計算和整體統(tǒng)計，縮短建造周期和提高生產(chǎn)效率，并指導(dǎo)生產(chǎn)。根據(jù)分段設(shè)計結(jié)果推算出分段制造計劃，完成制造計劃計算程序，并以某船廠為實例，研發(fā)船舶制造車間排產(chǎn)系統(tǒng)。

2 船舶分段制造車間概述

船舶制造是離散型資源受限生產(chǎn)項目，它的特點(diǎn)是工藝過程分散多變、限制條件多、制造周期長。由于船舶制造企業(yè)受外界條件(如船塢、平臺)和設(shè)備能力(如吊車、平車、油壓機(jī)等)的限制，各企業(yè)在船舶制造工藝方面及生產(chǎn)管理方面存在很多不同，而分段制造是所有工藝過程中受外界條件和設(shè)備能力限制最小的過程。相對來說控制好分段制造過程，使分段制造最大限度地為其他過程節(jié)點(diǎn)讓步，從而為優(yōu)化整個船舶制造工藝過程、縮短周期提供有利條件。本文對某船廠分段制造車間進(jìn)行了系統(tǒng)地數(shù)據(jù)采集與處理分析。

通過對某船廠進(jìn)行調(diào)研，收集和研究了分段車間的生產(chǎn)內(nèi)容與分段劃分方法、實際生產(chǎn)進(jìn)度控制、以及設(shè)備場地的分配和劃分情況。

某船廠分段制造車間人員分配及工種信息如表1所示。

表1 分段車間工種信息

船廠分段制造流程圖如圖1所示。

圖1 某船廠船舶分段制造流程示意圖

船舶分段制造是指分段車間按照制造工藝，合理安排生產(chǎn)設(shè)備和人員，從下料車間接過生產(chǎn)材料，按特定制造工藝過程，有計劃地完成分段制造任務(wù)。分段車間內(nèi)的工作包含工件流轉(zhuǎn)、材料流轉(zhuǎn)、場地分配、設(shè)備和人員分配、質(zhì)量管理、設(shè)備保養(yǎng)檢修等諸多信息流。分段車間要統(tǒng)籌好各個生產(chǎn)作業(yè)單元，使分段制造計劃既要滿足分段內(nèi)作業(yè)需要，又不能與其他分段的制造計劃以及分段車間內(nèi)的其他工作相沖突，控制生產(chǎn)周期和發(fā)揮車間產(chǎn)能。

3 船舶分段制造車間排產(chǎn)系統(tǒng)

船舶企業(yè)生產(chǎn)管理軟件系統(tǒng)包括生產(chǎn)計劃管理、質(zhì)量管理、物流信息管理等系統(tǒng)，船舶分段制造計劃管理系統(tǒng)是生產(chǎn)計劃管理軟件。該系統(tǒng)的主要功能是：根據(jù)生產(chǎn)計劃調(diào)度員設(shè)定的車間設(shè)備生產(chǎn)能力計算和顯示各任務(wù)的完成情況和設(shè)備的使用現(xiàn)狀，協(xié)助分段制造生產(chǎn)計劃調(diào)度員自動生成分段制造計劃，跟蹤和指導(dǎo)生產(chǎn)實踐，提示生產(chǎn)資源沖突避免計劃失效，指導(dǎo)物料和部件的供應(yīng)計劃。

分段制造計劃管理系統(tǒng)的主要功能包括車間參數(shù)設(shè)置、分段制造工藝、計劃自動生成、生產(chǎn)能力平衡等功能。該系統(tǒng)要求詳細(xì)輸入各個分段的具體BOM和制造工藝以及所需設(shè)備的具體信息，系統(tǒng)就可以根據(jù)系統(tǒng)中已設(shè)定的車間產(chǎn)能參數(shù)，自動生成相應(yīng)的分段制造計劃和班組生產(chǎn)計劃。

生產(chǎn)人員在系統(tǒng)中設(shè)定好車間產(chǎn)能參數(shù)，如設(shè)備數(shù)量、人員配置數(shù)據(jù)、班次、生產(chǎn)日歷。車間參數(shù)設(shè)置的輸入、查詢和編輯界面如圖2和圖3所示。

圖2 班組信息編輯頁面

圖3 部分分段工段的班組及設(shè)備信息

車間參數(shù)中的班組和設(shè)備信息就是分段生產(chǎn)中生產(chǎn)能力的約束條件，設(shè)備、班組、班次、車間日歷共同構(gòu)成了分段車間的生產(chǎn)能力。在計劃生成時，軟件會根據(jù)已設(shè)置的生產(chǎn)能力合理排產(chǎn)，超出產(chǎn)能的工作任務(wù)會被系統(tǒng)自動順延。

系統(tǒng)中對分段制造活動采用項目式管理，分段信息包含噸位、主體材質(zhì)、制造開始日期、制造結(jié)束日期、臺數(shù)等，如圖4所示。

圖4 項目信息編輯頁面

在分段(項目)下，需要給出分段的組合關(guān)系、組合件的數(shù)量即技術(shù)BOM，如圖5所示。

圖5 分段BOM信息制定

在技術(shù)BOM的基礎(chǔ)上，還需要在系統(tǒng)中給出BOM上每個工件需要的制造工藝、工藝次序和標(biāo)準(zhǔn)工時，即所謂的工藝次序或者工藝路線，如圖6所示。表中包含工件數(shù)量、使用設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)工時。

圖6 分段制造的工藝次序

軟件可以自動統(tǒng)籌工廠最大的設(shè)備工時、目標(biāo)分段需要的設(shè)備工時、同期其他分段占用設(shè)備工時，自動生成生產(chǎn)計劃，分配給分段，從而得到分段生產(chǎn)計劃。此外軟件還提供強(qiáng)大的手動調(diào)節(jié)計劃功能，車間計劃人員可以在系統(tǒng)中對計劃進(jìn)行隨意調(diào)整。圖7為系統(tǒng)自動生成的分段生產(chǎn)計劃。

將車間內(nèi)的所有分段生產(chǎn)任務(wù)匯總到一起，就可以得到某一段時間內(nèi)的車間產(chǎn)能平衡分析表，該表為船廠大計劃和分段車間內(nèi)部管理提供了重要的決策依據(jù)。圖8即為2011年11月1日～2012年12月31日某車間的生產(chǎn)能力平衡分析表，從表中可以明確看出此段時間車間最大生產(chǎn)能力和實際生產(chǎn)能力，了解產(chǎn)能瓶頸。

4 結(jié)論

本文根據(jù)對分段工序工作量和車間生產(chǎn)能力的精確計算，使用軟件快速計算出分段制造計劃和車間制造計劃。主要成果體現(xiàn)在以下三個方面。

(1) 通過軟件實現(xiàn)分段制造計劃自動生成及生產(chǎn)計劃動態(tài)跟蹤和調(diào)整，從而保證計劃與實際相符使分段制造計劃成為各個生產(chǎn)活動的重要參考依據(jù)；解決現(xiàn)行的分段制造計劃依賴經(jīng)驗編制、計劃與實際脫節(jié)以及車間無法參考計劃和跟蹤生產(chǎn)進(jìn)度的現(xiàn)狀。

(2) 使用精確計算出的分段制造周期取代原來使用的經(jīng)驗制造周期，使車間計劃人員可以快速準(zhǔn)確地生成分段制造計劃，減輕計劃編制人員的工作量，提高了計劃的準(zhǔn)確性和可行性，提高了船舶企業(yè)的生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)周期。

(3) 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，方便展現(xiàn)當(dāng)前或未來某段時間內(nèi)車間生產(chǎn)狀況，便于實現(xiàn)車間停工和讓步生產(chǎn)，滿足生產(chǎn)管理需求。

圖7 分段生產(chǎn)計劃

圖8 生產(chǎn)能力平衡分析

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Development on Production Schedule System of Block Manufacturing Workshop in Shipyard

ZHANG Yan， GUO Wei-yuan

(School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Harbin Institute of Technology at Weihai，Weihai Shandong 264209, China)

For increasing production efficiency in ship manufacturing industry and realizing integration of manufacture management, production schedule system of block manufacturing workshop in shipyard is developed based on just in time mode and collecting the data of distribution and division of equipment and site and workers’ ability. The reasonable production schedule can be obtained by the system. The system can solve some problems that happen in the ship manufacturing industry, such as unreasonable production schedule under experiential manufacturing cycle, low productivity and etc. It will get the larger economic benefit.

Production schedule system Production plan Ship Just-in-time

威海市科技發(fā)展計劃(2012DXGJ10)。

張 巖(1980-)，女，博士，講師。

U673

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