船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)及管理技術(shù)研究

摘 要：造船信息化是現(xiàn)代造船模式的發(fā)展方向，是未來造船模式的主題。就現(xiàn)代造船模式而言，船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)度是其核心。本文主要對船舶建造的生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)管理關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究；針對船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)度過程，重點(diǎn)解決模型建立問題和優(yōu)化算法問題，并在此基礎(chǔ)上嘗試開發(fā)船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)及管理系統(tǒng)。本文主要針對船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)及其管理技術(shù)進(jìn)行研究與分析，提出一點(diǎn)意見。

關(guān)鍵詞：船舶建造；生產(chǎn)設(shè)計(jì)；管理技術(shù)

最早的造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)源于日本造船業(yè)。1978年，我國對“造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)”概念的引入，并對其進(jìn)行科研、實(shí)踐并推廣，并在此基礎(chǔ)上，加以提升。目前，我國造船業(yè)已經(jīng)普遍推行造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)已然成為造船企業(yè)的主要管理手段。

一、船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)及管理

（一）船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容。船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)依照工程類別主要分為船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及舾裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)。

1.船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)。船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)是指從船體放樣開始到船體總裝的一些生產(chǎn)程序中所需的準(zhǔn)備工作，包括船體型線放樣、繪制套料切割圖以及各種工作圖紙與管理圖表的繪制與準(zhǔn)備等。船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)涉及的圖表是船體制造工藝與管理的重要體現(xiàn)，也是重要依據(jù)，如零件邊緣加工與焊接的方法，通焊孔布置等。

2.舾裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)。舾裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)的劃分依據(jù)為設(shè)計(jì)繪制的綜合布置圖，按照單元形式將一個(gè)區(qū)域的綜合部件與管路進(jìn)行劃分，或以需要現(xiàn)場安裝的零件進(jìn)行劃分。綜合布置圖的主要內(nèi)容包括事先準(zhǔn)備、單元組裝圖、船上舾裝圖等。

（二）船舶建造過程中的管理方法。船舶的建造大多數(shù)是建立在訂單的基礎(chǔ)上，具有限定工期，生產(chǎn)時(shí)間緊迫。根據(jù)用戶的特殊要求，船舶的建造具有針對性，其研制量大，具有較大的不確定性。由于一所船廠，在同一時(shí)間內(nèi)，船舶建造工作一般為多型號(hào)產(chǎn)品交叉、并行研制，給資源配置與產(chǎn)品控制帶來了一定的困難。

根據(jù)上述船舶建造特點(diǎn)，造船企業(yè)若向縮短研制時(shí)間，并在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，提高生產(chǎn)力，采取項(xiàng)目管理思想中的動(dòng)態(tài)計(jì)劃管理手段成為重要選擇。

二、船舶建造項(xiàng)目管理

（一）項(xiàng)目管理。船舶建造項(xiàng)目管理是指在一定時(shí)間內(nèi)，利用有限的資源，通過有效地計(jì)劃、組織與控制，實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的系統(tǒng)管理手段。其工作復(fù)雜，具有創(chuàng)造性與周期性。項(xiàng)目管理的主要手段是甘特圖（又稱橫條圖或橫道圖），繪制甘特圖時(shí)需考慮各項(xiàng)活動(dòng)的先后順序。

（二）船舶建造過程管理模式。造船廠接受MRP形成的外購計(jì)劃與生產(chǎn)訂單，依照實(shí)際生產(chǎn)能力，制定生產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)行組織生產(chǎn)。船舶建造過程管理則是指在生產(chǎn)過程中，采集數(shù)據(jù)，并對建造速度與質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測控制，確保按時(shí)保質(zhì)保量按照訂單要求完成生產(chǎn)。

根據(jù)船舶建造過程的特殊性，對其管理也有較高要求，根據(jù)船廠的實(shí)際生產(chǎn)，總結(jié)出了船舶建造過程管理的基礎(chǔ)流程。

企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃大綱（建造線表）-生產(chǎn)計(jì)劃-數(shù)據(jù)分析-生產(chǎn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備-生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度-物資供應(yīng)計(jì)劃（下料、成型，舾裝、總裝工場等）-生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃-監(jiān)測質(zhì)量進(jìn)度與數(shù)據(jù)采集，經(jīng)數(shù)據(jù)分析后，再進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備等，循環(huán)監(jiān)測，以確保生產(chǎn)質(zhì)量。

生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備主要是指生產(chǎn)計(jì)劃所需的物料、零部件以及工裝設(shè)備等進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備計(jì)劃。合理的生產(chǎn)準(zhǔn)備計(jì)劃是指在進(jìn)行其他作業(yè)的同時(shí)，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，達(dá)到高效率生產(chǎn)。

數(shù)據(jù)采集的實(shí)施監(jiān)控的基礎(chǔ)，采集來加工過程中的數(shù)據(jù)，是進(jìn)行監(jiān)控重要依據(jù)；監(jiān)測質(zhì)量進(jìn)度主要是為確保順利按照計(jì)劃完成生產(chǎn)。

數(shù)據(jù)分析是進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度與監(jiān)控的重要數(shù)據(jù)依據(jù)。

生產(chǎn)調(diào)度是促使生產(chǎn)過程嚴(yán)格按照計(jì)劃而行的主要措施，具有短期性與動(dòng)態(tài)性。

三、船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)的總體功能

（一）船舶建造過程的業(yè)務(wù)流程。本系統(tǒng)采用建模的方式，合理運(yùn)用系統(tǒng)思想，以高效、快捷的方法實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)船舶建造管理模式的進(jìn)化，順應(yīng)了造船界的時(shí)代需求。船舶建造過程主要被分為產(chǎn)品與生產(chǎn)決策，技術(shù)與生產(chǎn)準(zhǔn)備與制造與裝配三個(gè)層次。主要流程為：

產(chǎn)品與生產(chǎn)決策層：企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃大綱、（船舶設(shè)計(jì)）建造續(xù)表、（分段圖紙）主生產(chǎn)計(jì)劃。

技術(shù)與生產(chǎn)準(zhǔn)備層：生產(chǎn)設(shè)計(jì)與技術(shù)準(zhǔn)備計(jì)劃、生產(chǎn)設(shè)計(jì)（船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)、舾裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)等）、生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度（工時(shí)定斷）、物資供應(yīng)計(jì)劃。

制造與裝配層：下料工場、成型工場、分段工場、船臺(tái)總裝、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。

船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)調(diào)度是本系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。

1.船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)。船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)是主要是針對造船施工過程中的各項(xiàng)技術(shù)問題進(jìn)行分析與研究，提出相應(yīng)的制造方法與技術(shù)措施，采用圖表或技術(shù)文件等方式體現(xiàn)出來，作為編制生產(chǎn)計(jì)劃與指導(dǎo)限產(chǎn)施工的參考文件。

2.生產(chǎn)調(diào)度。生產(chǎn)調(diào)度的靜態(tài)調(diào)度為確定生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)的工場與下達(dá)的時(shí)間；其動(dòng)態(tài)調(diào)度主要是在生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差后，采取相應(yīng)的改正措施。生產(chǎn)調(diào)度的主要目的是合理安排生產(chǎn)作業(yè)的工場與班組，并對其加工次序與加工時(shí)間進(jìn)行合理安排。使生產(chǎn)作業(yè)滿足約束條件，并提高一些性能指標(biāo)。

調(diào)度作業(yè)根據(jù)調(diào)度對象的輸入/出可分為開環(huán)調(diào)度與閉環(huán)調(diào)度；依照性能指標(biāo)可分為兩類，即基于調(diào)度費(fèi)用與調(diào)度性能的指標(biāo)；據(jù)其車間類型可分為Flow Shop與Job Shop調(diào)度兩種。目前，船舶建造生產(chǎn)調(diào)度為以調(diào)度性能為指標(biāo)的Job Shop閉環(huán)調(diào)度問題。

（二）生產(chǎn)調(diào)度問題與算法 。

1.靜態(tài)調(diào)度問題算法。靜態(tài)調(diào)度問題：班組與作業(yè)環(huán)節(jié)分別有M個(gè)與N個(gè)，按照各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的工作要求，依次在各作業(yè)環(huán)節(jié)中使用M個(gè)班組。即給定各作業(yè)環(huán)節(jié)執(zhí)行時(shí)間，使某個(gè)特定指標(biāo)最小的情況下，該如何在各班組安排N個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)。

當(dāng)M、N值較小時(shí)，建立整數(shù)規(guī)劃模型，通過枚舉思想分析界定法與動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)行解答，該方法稱為確定性最優(yōu)化方法；當(dāng)M、N值較大時(shí)，應(yīng)采用遺傳算法解決。

2.動(dòng)態(tài)調(diào)度問題算法。動(dòng)態(tài)調(diào)度問題主要為影響船舶建造生產(chǎn)作業(yè)過程，且事前無法預(yù)知的一系列干擾因素的消除問題。針對來自客戶生產(chǎn)訂單的更改導(dǎo)致的船舶建造生產(chǎn)作業(yè)任務(wù)改變，可按照新訂單調(diào)整或重新制定既可；針對技術(shù)或機(jī)器故障等客觀原因造成的船舶建造生產(chǎn)作業(yè)偏差，應(yīng)建立交互式調(diào)度決策系統(tǒng)。

如確定調(diào)度決策-確定調(diào)度準(zhǔn)則-采取調(diào)度措施。

四、結(jié)語

若能充分集成計(jì)劃與調(diào)度，將二級(jí)計(jì)劃升級(jí)為一級(jí)計(jì)劃，能有效解決局部最優(yōu)的問題，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的全局最優(yōu)，提高船舶建造質(zhì)量與建造效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]戰(zhàn)德臣，喻小光，聶蘭順，初佃輝，徐曉飛，武沛哲. 船舶建造分層生產(chǎn)計(jì)劃體系[J]. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2012，03：497-506.

[2]李剛. 船舶設(shè)計(jì)變更管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 中國水運(yùn)（下半月），2012，10：40-41.

[3]趙海. 安徽省船舶建造精度控制發(fā)展現(xiàn)狀分析[J]. 交通科技，2014，05：152-155.