超大型集裝箱船船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化工時(shí)研究

張 陽，魏 雷，于 洋

（江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，上海 201913）

0 引 言

近年來，隨著船舶和航運(yùn)市場進(jìn)入低谷期，船公司的船舶訂單數(shù)量明顯下降，世界各大船廠之間的競爭日趨白熱化。一方面，船東越來越傾向建造超大型船舶以節(jié)省運(yùn)營成本；另一方面，各船廠為爭取更多訂單，不得不滿足船東對縮減船舶建造周期的要求，這使得船舶設(shè)計(jì)的工作量和難度在單位時(shí)間內(nèi)大大增加。對于船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)從業(yè)人員來說，如何適應(yīng)造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期短、節(jié)奏快的發(fā)展趨勢，同時(shí)設(shè)計(jì)出滿足規(guī)范和現(xiàn)場生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)要求、質(zhì)量有保證的產(chǎn)品，是當(dāng)前必須考慮的重要問題。

目前，國內(nèi)外各大船廠和船舶設(shè)計(jì)公司大多采用AVEVA 公司的TRIBON 軟件開展船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作。對于生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)，國內(nèi)外相關(guān)從業(yè)人員進(jìn)行過一定的探索，取得了相應(yīng)的成果。但是，船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)不同于船舶生產(chǎn)工時(shí)，不易被量化。長期以來，船舶行業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)沒有行之有效的精確計(jì)算手段，這使得生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)管理工作的難度比較大。當(dāng)前，生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)物量大多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過粗放式估算得出的，與真實(shí)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)物量相差較大。

對于船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)物量，常用的分析計(jì)算方法有2 種：

1）類比估算法，按以往設(shè)計(jì)同類型區(qū)域分段所需工時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行增減之后搬到新船上使用。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平高低的反饋隨時(shí)調(diào)整計(jì)劃，直至任務(wù)完成。該方法適于在建造新型船舶時(shí)使用，缺點(diǎn)是工時(shí)數(shù)量預(yù)估偏差大。

2）統(tǒng)計(jì)計(jì)算法，按新造船舶的船型和噸位，從工時(shí)數(shù)據(jù)庫中找出規(guī)格、尺寸最接近的1 ～2 型船的數(shù)據(jù)，將新船分段與參照船分段一一對應(yīng)。根據(jù)參照船分段零件數(shù)量和分段總工時(shí)，精確推算新造船分段零件數(shù)量，按比例縮放計(jì)算之后得到新造船分段工時(shí)。該方法適于在建造成熟船型時(shí)使用，缺點(diǎn)是適用面較窄，需在積累較多的船型工時(shí)數(shù)據(jù)庫之后方能奏效。

21 000 TEU集裝箱船在設(shè)計(jì)時(shí)是世界第一大集裝箱在制船型，第二種方法并不完全適用，而第一種方法需借助可靠的計(jì)算方法才能得到滿足適用要求的工時(shí)。

利用標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)對新船型設(shè)計(jì)總工時(shí)進(jìn)行類比估算，一方面能消除設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平對結(jié)果的影響，另一方面能借助舊船型的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對新船型設(shè)計(jì)工時(shí)進(jìn)行有效的估算和修正，從而得到精準(zhǔn)的工時(shí)數(shù)據(jù)。

1 集裝箱船的設(shè)計(jì)工時(shí)管理

標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)是指由能力中等的人員完成一項(xiàng)工作所需時(shí)間。采用標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)進(jìn)行研究，可有效避免不同個(gè)體間能力差異帶來的統(tǒng)計(jì)誤差。

本文研究的主要內(nèi)容是TRIBON平面建模出圖工作標(biāo)準(zhǔn)化工時(shí)數(shù)據(jù)庫的建立。

將以往設(shè)計(jì)船型時(shí)得到的成熟工時(shí)數(shù)據(jù)庫作為參考，采用類比計(jì)算法進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓r(shí)轉(zhuǎn)換修正，可得到整船的分段工時(shí)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，按分段建模及校對、分段出圖及校對的設(shè)計(jì)分工，對分段工時(shí)進(jìn)行細(xì)分，形成分段標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，方便派分設(shè)計(jì)任務(wù)。將整船的分段工時(shí)拆分之后，即可形成全船的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)數(shù)據(jù)庫。

集裝箱船設(shè)計(jì)工時(shí)數(shù)據(jù)庫是指先將集裝箱船全船生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)按區(qū)域拆分，再按分段拆分，最后按設(shè)計(jì)階段拆分，匯總形成的設(shè)計(jì)工時(shí)矩陣表，簡稱工時(shí)數(shù)據(jù)庫。集裝箱船設(shè)計(jì)工時(shí)拆分原則見圖1。

圖1 集裝箱船設(shè)計(jì)工時(shí)拆分原則

根據(jù)上述原則拆分集裝箱設(shè)計(jì)工時(shí)之后，將各階段工時(shí)與分段一一對應(yīng)，最終匯總形成全船工時(shí)數(shù)據(jù)庫模型，見表1。

表1 集裝箱船全船工時(shí)數(shù)據(jù)庫模型 單位：h

2 集裝箱船工時(shí)估算

2.1 全船分段設(shè)計(jì)工時(shí)計(jì)算

雖然21 000 TEU集裝箱船分段數(shù)量巨大，但通過與對標(biāo)船型同區(qū)域分段相比較可知，二者大小相差不多，因?yàn)閮尚痛侄味际歉鶕?jù)同一套場地和設(shè)備劃分的。因此，對標(biāo)船型的統(tǒng)計(jì)工時(shí)數(shù)據(jù)可作為本文所述系列船型工時(shí)數(shù)據(jù)估算的樣本進(jìn)行借鑒。

下面以船體平面建模生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)為研究對象，對整個(gè)船體分段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)估算。新船總工時(shí)主要采用區(qū)域分段類比估算法估算：利用同區(qū)域分段結(jié)構(gòu)相似性原理，借鑒對標(biāo)船型的區(qū)域分段平均工時(shí)數(shù)據(jù)，將其作為新船區(qū)域分段平均工時(shí)，推算新船分段區(qū)域總工時(shí)，從而得出新船總工時(shí)。

若設(shè)定21 000 TEU集裝箱船代號為a，對標(biāo)型船代號為b，則主要的計(jì)算過程步驟如下：

式（1）中：為各區(qū)域序列號。

式（4）中：Δ為人工修正值。

4）將第一次修正之后的總工時(shí)拆分為區(qū)域總工時(shí)，化整為零，在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行第二次修正，匯總得到新船二次修正總工時(shí)。根據(jù)各區(qū)域間工時(shí)比例，將新船一次修正總工時(shí)人工拆分為各區(qū)域分段總工時(shí)，通過與步驟2）中的各區(qū)域估算總工時(shí)相對比，對新船一次修正總工時(shí)進(jìn)行二次修正，從而逐步向準(zhǔn)確值靠攏。

式（7）中：為區(qū)域內(nèi)分段數(shù)量；Δ為單個(gè)分段相對區(qū)域平均數(shù)的修正值。

對區(qū)域分段平均工時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的工時(shí)增減之后，可得出區(qū)域內(nèi)單個(gè)分段的定額工時(shí)。每個(gè)區(qū)域都進(jìn)行該操作，由此便可得到全船各分段工時(shí)。

2.2 建立集裝箱船設(shè)計(jì)工時(shí)數(shù)據(jù)庫

通過2.1 節(jié)的計(jì)算步驟可得出21 000 TEU集裝箱船全船各分段工時(shí)清單，將單個(gè)分段的設(shè)計(jì)工時(shí)按設(shè)計(jì)階段細(xì)化并匯總，即可得到完整的全船工時(shí)數(shù)據(jù)庫，為下一步的設(shè)計(jì)精細(xì)化管理做準(zhǔn)備。

2.2.1 分段設(shè)計(jì)工時(shí)精細(xì)拆分

由平面建模設(shè)計(jì)工作流程可知，從保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的角度出發(fā)，上述3 類工時(shí)中分別有設(shè)繪工時(shí)、校對工時(shí)和修改工時(shí)。由此，對分段總工時(shí)進(jìn)行拆分：先按建模、裝配圖和結(jié)構(gòu)信息圖等3 項(xiàng)工作進(jìn)行工時(shí)拆分，然后按設(shè)計(jì)、校對和修改等3 項(xiàng)工作進(jìn)行工時(shí)拆分。

采用的工時(shí)拆分方法為統(tǒng)計(jì)歸納法，根據(jù)長期生產(chǎn)設(shè)計(jì)實(shí)踐數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)之后，總結(jié)得到建模、裝配圖和結(jié)構(gòu)信息圖的工時(shí)比例大致為3∶4∶3。對于不同船型，可在此基礎(chǔ)上根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。這樣，將建模和出圖工作的設(shè)計(jì)、校對、修改工時(shí)比例覆蓋進(jìn)去之后，便可得到一套新的工時(shí)拆分比例，見表2。

表2 21 000 TEU集裝箱船分段設(shè)計(jì)工時(shí)拆分項(xiàng)及其比例

說明：

1）設(shè)單個(gè)分段設(shè)計(jì)工時(shí)為100%，則設(shè)計(jì)各階段工時(shí)比例如表2 所示。

2）該工時(shí)拆分比例滿足該船設(shè)計(jì)原則的要求，符合科室內(nèi)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)分工范疇和設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)習(xí)慣，僅供參考。對于不同船型或不同設(shè)計(jì)單位，該比例有不同程度的調(diào)整，在此不作詳細(xì)討論。

3）該工時(shí)拆分比例僅表達(dá)了21 000 TEU集裝箱船普通分段的設(shè)計(jì)工時(shí)拆分比例，對于特殊區(qū)域的特殊分段，該比例有所調(diào)整，需根據(jù)分段具體情況具體實(shí)施。例如：對于集裝箱船艏、艉和機(jī)艙區(qū)域中含外板曲面較多的區(qū)域，結(jié)構(gòu)信息圖設(shè)繪工時(shí)比例需適當(dāng)增加；對于舷側(cè)分段抗扭箱區(qū)域，其含有較多85 mm超厚板，結(jié)構(gòu)信息圖校對工時(shí)比例需適當(dāng)增加。

2.2.2 分段設(shè)計(jì)工時(shí)精細(xì)拆分示例

以艉框架102 分段設(shè)計(jì)工時(shí)拆分結(jié)果為例，該分段工時(shí)數(shù)據(jù)庫見表3。

表3 艉框架102 分段工時(shí)數(shù)據(jù)庫 單位：h

從表3 中可看出102 分段從建模開始，每一步設(shè)計(jì)、校對和修改所需標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)。其中，排查工時(shí)為選做任務(wù)，不包含在設(shè)計(jì)主體時(shí)間內(nèi)，可在前三項(xiàng)工作完成后仍有工時(shí)余裕時(shí)選擇進(jìn)行。

由此，利用EXCEL表格功能將21 000 TEU集裝箱船各分段的設(shè)計(jì)工時(shí)按拆分比例一一拆分之后進(jìn)行匯總，便可得到全船平面建模分段設(shè)計(jì)工時(shí)列表，這就是21 000 TEU集裝箱船船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)平面建模工時(shí)數(shù)據(jù)庫。通過建立船體設(shè)計(jì)工時(shí)數(shù)據(jù)庫，一方面能確定船體設(shè)計(jì)工時(shí)的基本物量，另一方面可為下一階段設(shè)計(jì)精細(xì)化管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 結(jié) 語

本文通過對船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)各模塊的工時(shí)占比進(jìn)行分析，選擇平面建模生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)作為重點(diǎn)研究對象，利用對標(biāo)船型對平面建模生產(chǎn)設(shè)計(jì)工時(shí)進(jìn)行系數(shù)換算和人工調(diào)整修正，整理出了一個(gè)符合設(shè)計(jì)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)數(shù)據(jù)庫。同時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比例公式將設(shè)計(jì)工時(shí)進(jìn)一步細(xì)化，得出了整船分段設(shè)計(jì)工時(shí)任務(wù)包，為下一步的設(shè)計(jì)精細(xì)化管理研究打下了基礎(chǔ)。

通過不斷積累各類船型的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立多套船舶標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)數(shù)據(jù)庫，新造船舶的工時(shí)預(yù)估將變得越來越精準(zhǔn)，該方法的應(yīng)用將越來越簡便。