船舶建造的計劃管理及優(yōu)化方法

1、船舶建造的計劃管理及優(yōu)化方法江蘇科技大學(xué)機械與動力工程學(xué)院江蘇鎮(zhèn)江2120()3陳寧 曲浩摘要木文針對屮小型船廠，分析了船舶建造計劃管理屮涉及的相關(guān)問題，詳述了設(shè)計計劃與生產(chǎn)計劃建立的過 程及彼此的關(guān)系，給出了對計劃進(jìn)行動態(tài)的控制與合理的優(yōu)化相應(yīng)的方法。關(guān)鍵詞：船舶建造計劃管理動態(tài)控制0引言隨著卅:界造船市場需求量的増加和我國政府對船舶行業(yè)的支持和推動，國內(nèi)建起了人批的 屮小型船廠。對于這類船廠，由于經(jīng)驗上的缺乏，在船舶建造的管理上非常的混亂，生產(chǎn)效率 極低，造成大量人力和財力資源i：的浪費。計劃管理是船舶建造管理的核心，通過建立合適的 計劃，將復(fù)雜的設(shè)計過程和生產(chǎn)活動冇序的聯(lián)系在一起，能夠冇

2、效地降低成本，縮短工期。但 是對于一個優(yōu)秀的計劃，必須要與船廠的實際情況相吻合，雖然一些大的船廠能花費巨資建立 自己的計劃體系，但對于屮小型船廠來說，這種計劃體系不適合自己的生產(chǎn)和運作方式，顯然 不能進(jìn)行生搬碩套，必須在探索中建立起適合口己的計劃體系。本文依據(jù)筆者近年來在屮 小型船廠進(jìn)行船舶監(jiān)造過程中所了解的國內(nèi)中小型船廠的建造情況，圍繞中小型船廠計劃建立 過程中的船舶建造標(biāo)準(zhǔn)時間估計、設(shè)計計劃、牛產(chǎn)計劃、物資需求計劃的建立以及計劃的動態(tài) 控制方法進(jìn)行分析，給出了中小型船廠編制建造計劃的優(yōu)化方法。1計劃建立涉及的相關(guān)問題1.1分段場地的安排原則分段場地的安排與建造計劃直接相關(guān)，小小型船廠由于場

3、地的限制，不可能一卜子就將所 有的分段同時開始建造，只能根據(jù)場地的實際情況，進(jìn)行有計劃的安排。國內(nèi)很多船廠制造場 地安排非?；靵y，降低了場地的利用率，也很難管理。分段場地的安排要充分考慮分段的具體 形狀，采用梯形的布置可以更冇效的利用場地的曲積，對于單層的分段，占用與分段投影面積 相當(dāng)?shù)膱龅鼐妥銐?，而對于雙層的分段要給了兩倍的面積用于上下兩層鋼板在平面上的拼板和 組裝小構(gòu)件。同吋還要考慮分段進(jìn)場的順序，分段堆放的場地，分段的合攏順序，分段的吊裝 等等，對于先進(jìn)場的分段在設(shè)計計劃上也要先設(shè)計。1.2建造區(qū)域的劃分船體制造的區(qū)域的劃分，要結(jié)合船廠實際的能力，不能一概而論。總體來說船舶區(qū)域劃 分主要

4、是根據(jù)船體的基木結(jié)構(gòu)形式、分段劃分和總段組裝的范圍及綜合考慮胭裝件的密集程 度、設(shè)計工作量、勞動力的分配、設(shè)計出圖計劃、生產(chǎn)程序等要素后制定出來的，它與計劃的建立直接相關(guān)。対一條萬噸左右的油船來說，人區(qū)域的劃分通常為機艙區(qū)域，泵艙區(qū)域，循部 區(qū)域，妮部區(qū)域，上層建筑區(qū)域，貨艙區(qū)域。為了設(shè)計工作和生產(chǎn)管理的平衡，述要將大區(qū)域 劃分為小的區(qū)域。泵艙和赭錠部區(qū)域一般較小，可以同時作為獨立的小區(qū)域，而機艙區(qū)域和上 層建筑區(qū)域通常以層為單位進(jìn)行劃分，貨艙可根據(jù)油艙數(shù)量分為左右對稱的幾個區(qū)域以及雙層 底和邊艙區(qū)域。1.3船舶設(shè)計和建造時問的估計對于設(shè)計和建造時間的估計可以采用負(fù)荷法積累原始數(shù)據(jù)，通過負(fù)荷計

5、劃確立設(shè)計和建 造計劃。即將一定時間段設(shè)計部門或建造部門的所冇設(shè)計人員或建造人員的勞動力負(fù)荷（以工 時量為單位）和加后求平均值，所求得的值稱為算術(shù)平均負(fù)荷（tl）其計算按下式進(jìn)行:%4叫+叫其中：s *7° + 7厶 ?。?+匸""厶二勞動力的算術(shù)平均負(fù)荷7厶=一定時期內(nèi)設(shè)計或建造人員i的計劃勞動力負(fù)荷m =該設(shè)計或建造部門的設(shè)計或建造人員個數(shù)作為設(shè)計或建造計劃的制定和管理者，關(guān)注的往往不是讓劃或建造負(fù)荷而是設(shè)計或建造人 員的實際負(fù)荷，因此就需耍計算設(shè)計或建造部門勞動力的加權(quán)平均負(fù)荷（兀叭）。其計算按下式進(jìn)行：e tlto+tl2to2+ +tlnton1 _ 一

6、*ro.其屮：嘰旦tlmw =勞動力的加權(quán)平均負(fù)荷tlj = 一定時期內(nèi)設(shè)計或建造人員i的計劃勞動力負(fù)荷toi =設(shè)計或建造人員i的勞動力負(fù)荷權(quán)值注：設(shè)計或建造人員j的勞動力負(fù)荷權(quán)值09,由設(shè)計部門根據(jù)以往的設(shè)計或建造負(fù)荷統(tǒng)計 得到，70 =實際負(fù)荷。7p, <1則表示該設(shè)計或建造人員的設(shè)計或建造效率高于設(shè)計或建造部 '計劃負(fù)荷門的平均水平；：to, >1則低于設(shè)計或建造部門的平均水平；t0i = 1則表示該設(shè)計或建造人 員的設(shè)計或建造效率與該工作中心的平均水平相等，t0i隨著設(shè)計或建造人員的熟練程度和設(shè) 計或建造部門的平均熟練程度的改變而改變。當(dāng)所有設(shè)計或建造任務(wù)都編制了

7、進(jìn)度計劃以后，以工作部門為單位編制負(fù)荷圖。 計算工作部門負(fù)荷。首先對每個工作部門，按一定的周期將各設(shè)計或建造任務(wù)所需的 負(fù)荷定額工時累加，獲得各工作部門各周期的計劃負(fù)荷需求。例：工作部門1有a、b、c、d、e、f共6個工作人員，其各個周期的設(shè)計或建造負(fù)荷已 確定，根據(jù)累計負(fù)荷的方式按周期累加其負(fù)荷如表1.所示。農(nóng)1.累計負(fù)荷表負(fù)荷（以工時為單位：小吋）周期（以周為單位）12345678910a0304020000000b01040104000000c004028403240000d0003240284040020e0003040200404020f0003()40404004040累計0401

8、20150200120120808080除按計劃產(chǎn)綸的計劃負(fù)荷工吋外，還應(yīng)考慮計劃外實際已下達(dá)設(shè)計或建造任務(wù)產(chǎn)住的工作 部門負(fù)荷。二者之和為工作部門總負(fù)荷。 計算工作部門可用能力。每周期工作部門可用能力可用下式計算（假設(shè)設(shè)計或建造人 員的勞動力負(fù)荷權(quán)值均為1）：可用能力二每周期內(nèi)可用天數(shù)*每天可用丁時（假設(shè)以一天8小時t作制，即將）*工作部門人 數(shù)此例中：可用能力=5*8*6=240 （小時） 負(fù)荷報告。根據(jù)工作部門總負(fù)荷及工作部門可用能力可以算岀每個工作部門每周期的 負(fù)荷情況，確定何處（哪個工作中心）何時超過能力或低于能力，形成如表2.的工作部門負(fù)荷 報告。表2.工作部門負(fù)荷報告工作部門號：

9、1間負(fù)荷計算周期（周為單位）12345678910超計劃負(fù)荷工時 計劃負(fù)荷工時 總負(fù)荷工時 可用能力 超/欠能力 能力利用率（）100010024014041.780401202401205060120180240607501501502409062.502002002404083.3120120240240050180120300240-60125208010024014041.70808024016033.30808024016033.31.4設(shè)計計劃的建立（1）技術(shù)部門組織結(jié)構(gòu)的劃分和人員的配置對于屮小型船廠來說，初步設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計通常都由其他專業(yè)的設(shè)計公司來完成，而企業(yè) 只進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計

10、，借鑒國外的經(jīng)驗，可以把設(shè)計部門由原來按照專業(yè)設(shè)査的船，機，電體制 改為按區(qū)域設(shè)置，對侮個大的區(qū)域配置相應(yīng)的設(shè)計人員，按照區(qū)域進(jìn)場施工的先后順序排列出 圖計劃。同時由于設(shè)計人員的流動性，對許多中小型船廠來說，新的設(shè)計人員的比例非常高， 因此對熟練的設(shè)計人員和新手要進(jìn)行合理的搭配，在工作的分配上也要考慮工作的復(fù)雜程度， 難易情況進(jìn)行合理的分配。（2）設(shè)計計劃的建立設(shè)計計劃的建立要依據(jù)生產(chǎn)計劃中各個分段在場地施工的先后順序，早進(jìn)場的分段，在出 圖計劃上也要捉前，并且要盡量保證施工的完整性，減少分段合攏后的工作量。牛產(chǎn)設(shè)計開始 的前提必須是詳細(xì)設(shè)計已經(jīng)完成并且通過船東和船級社的認(rèn)可，在通常的情況下設(shè)

11、計圖紙的認(rèn) 可需要相應(yīng)的時間，不同的船級社和船東有不同的要求，審圖的周期也不盡相同，這些可以通 過與船東和船級社的溝通來獲得相應(yīng)的信息。對于一個區(qū)域來說，首先應(yīng)當(dāng)完成的是船體結(jié)構(gòu) 的套料圖和施工圖，管系的放樣也可以同步進(jìn)行，但管系放樣的另一個前提是設(shè)備和附件的樣 木要及早的提供，而且管系放樣要在整個區(qū)域的范i韋i內(nèi)進(jìn)行整體的協(xié)調(diào)后，在沒有互相的干 涉，布置也比較合理的情況下才能出圖。1.5牛產(chǎn)計劃的建立在確定負(fù)荷的基礎(chǔ)上采用倒排的方法進(jìn)行建立生產(chǎn)計劃，根據(jù)合同中規(guī)定的交船h期，確 定兒個大的節(jié)點，包括交船計劃，碼頭試驗和試航計劃，碼頭般裝計劃，船臺人合攏計劃。船臺大合攏計劃是整個牛產(chǎn)計劃的關(guān)鍵

12、，先期的工作都要根據(jù)船臺人合攏計劃倒排，確定各個區(qū) 域建造的計劃。對于每個區(qū)域，建立如分段制造計劃，部件裝焊計劃，托盤制造計劃，內(nèi)場加 工制造計劃等等。生產(chǎn)計劃的安排要做到細(xì)致有序，対施工的各個環(huán)節(jié)也要考慮周到，保證工 藝的i:確性，避免施工的重復(fù)和失誤。生產(chǎn)計劃的建立要進(jìn)行相應(yīng)的平衡，即用工時負(fù)荷計劃曲線（所謂的“s”曲線）進(jìn)行平 衡山。通過與已有的丿力史資料比較，選擇與新船相似的“s” ilh線，估算新船建造各個階段的 時間，同吋將計劃中的工作量負(fù)荷與能力工吋進(jìn)行比較，通過調(diào)整計劃，采用“削峰填谷” 的辦法將負(fù)荷高峰的一部分工作轉(zhuǎn)移，放到負(fù)荷較低的時間段去做。對于過高的工作量負(fù)荷， 為了保

13、證大的節(jié)點，也町以將某一部分的工作外包給其他的外協(xié)生產(chǎn)廠去做。通過建立設(shè)計建造過的典型船種和船型的實際工時統(tǒng)計出的工程管理標(biāo)準(zhǔn)s曲線（見圖1）和t程管理曲線slw線（見圖2）,將1年或2年的每個月的各種船舶siw線的負(fù)荷值疊 加，就可以得出1年內(nèi)或2年內(nèi)各主要部門、車間的負(fù)荷分布累計圖（見圖3） o即可確定超 過工廠8小吋能力線以及加班2小吋超負(fù)荷線吋，的船舶建造日程和計劃。圖1.標(biāo)準(zhǔn)s曲線圖2.s曲線1 2 3 4 3 6 7 8 9 w1m2 12 3 4 5 6 7 8 9 101112圖3負(fù)荷分布累計圖1.6物資需求計劃船舶在建造過程中需要大量的物資，大到主機發(fā)電機，小到螺栓，這些物資

14、的及時到位， 是保證生產(chǎn)連續(xù)性的關(guān)鍵因素之一。物資需求計劃必須充分運用托盤集配管理，山設(shè)計部門編 制托盤信息，交給采購部門進(jìn)行訂購。物質(zhì)需求計劃的建立要注意以下幾點：對于一些高強度的特殊材料的鋼材，由于工藝制造上的難度，很多國內(nèi)的鋼廠沒冇能力生 產(chǎn)出來，而國外的鋼廠訂貨，生產(chǎn)周期，運輸?shù)倪^程都要花費很長的時問，所以在設(shè)計z初就 應(yīng)當(dāng)仔細(xì)的查看詳細(xì)設(shè)計中圖紙的要求，及早的訂貨。一些重要設(shè)備，如主機，發(fā)電機，控制臺，軸系，舵漿等等，對于不同的船舶的用途，船 東經(jīng)常提出一些特殊的耍求，一般都需要生產(chǎn)廠單獨設(shè)計，這種設(shè)備生產(chǎn)周期通常也都很長， 也需要及早的訂貨以保證及時供貨。對于普通的舸裝件和標(biāo)準(zhǔn)件，

15、由于需求量比較大，而且需要在生產(chǎn)設(shè)計完成后才能有準(zhǔn)確 的數(shù)量，所以這些材料的訂貨可以分批分次來訂購。物資需求計劃耍進(jìn)行嚴(yán)格的控制，尤其是對于能夠嚴(yán)重影響后續(xù)工作的一些重要物資的供 貨情況要對生產(chǎn)廠進(jìn)行冇效的跟蹤，建立納期預(yù)警機制，以防范可能導(dǎo)致的對生產(chǎn)的延期。2計劃的動態(tài)控制與優(yōu)化2. 1計劃的動態(tài)控制山于船舶建造過程中存在著大量影響施工的不確定性因素，以及管理上的失誤，施工的網(wǎng) 絡(luò)計劃會不斷地發(fā)生變化，這就使計劃的動態(tài)控制顯得尤為重要。計劃的動態(tài)控制主要包括 以下兩個方面：(1) 1程進(jìn)度數(shù)據(jù)的收集，施工進(jìn)度的檢查和分析。船舶建造過程中通常都以一周的時間 作為周期來了解工程的實際進(jìn)展情況，形

16、成報表上報給上層管理部門，同時也要與最初計劃的 工期進(jìn)行比較，分析實際進(jìn)度與計劃進(jìn)度的偏差，以便采収控制措施。施匸進(jìn)度檢査和分析的 主要內(nèi)容包括：是否嚴(yán)格按計劃要求執(zhí)行，關(guān)鍵工作進(jìn)度及對總工期是否有影響，非關(guān)鍵工作 進(jìn)度及時差利用悄況，工作邏輯關(guān)系冇無變化及變化悄況等等。(2) t程網(wǎng)絡(luò)計劃的調(diào)幣。根據(jù)工程的實際進(jìn)度，如果偏離了最初的計劃，就要進(jìn)行工程 網(wǎng)絡(luò)計劃的調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)計劃工期調(diào)整的方法是：先對網(wǎng)絡(luò)圖上還未實施的余下工作計算出各節(jié) 點的最早時i'可，然后與規(guī)定工期相比，如果出現(xiàn)工期推遲的情況，應(yīng)按照規(guī)定工期計算各節(jié)點 的最遲時間，通過縮短負(fù)總時差的工作，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)計劃的工期調(diào)整。2.

17、2計劃的優(yōu)化方法最初的網(wǎng)絡(luò)計劃可能總是存在著很多問題，如時間超過了規(guī)定的期限，制造成木過高 等。對于船舶建造這樣復(fù)雜的工程項目來說，耗資巨大，人們總是希望在有限的造船周期內(nèi)成 木盡可能低，這就要求對網(wǎng)絡(luò)計劃進(jìn)行優(yōu)化，通過利用時羌，不斷去調(diào)整和改善網(wǎng)絡(luò)計劃的最 初方案，在滿足既定條件下，按工期和成本為衡量指標(biāo)來尋求最優(yōu)方案，做岀最理想的進(jìn)度安 排。從船舶建造的成本構(gòu)成來看，可以分為直接成本和間接成本。所謂直接成本是指在造船活 動中直接消耗的成本如材料成木，人工成木等，間接成木是指不能直接計入成木中的費用，需 要按一定的方式折算到造船活動屮，如設(shè)備磨損，管理成木，庫存成木，銀行利息支出等。通 常直

18、接成本會隨著工期的縮短而相應(yīng)的增加，而間接成本會隨著工期的增加而大幅的增加，在 工期延長吋對總成本的影響要大很多。對網(wǎng)絡(luò)計劃工期成木優(yōu)化的方法可以采用所謂的最低費 用加快法，它的壟木思想就是不斷地從工作的持續(xù)時間和費用的關(guān)系中，找出能使計劃工期縮 短而又能使得直接費用增加額最少的工作，縮短其持續(xù)時間，然后考慮間接費用隨著工期縮短 而減少的影響，把不同工期的直接費丿ij和間接費用分別疊加，即可求出工程成本最低時相應(yīng)的 最優(yōu)工期和工期指定時相應(yīng)的最低工程成本。其優(yōu)化的過程始終是在網(wǎng)絡(luò)計劃的關(guān)鍵線路上選 擇費用率最低的工作，縮短期持續(xù)時間，從而達(dá)到縮短工期的目的，見圖4所示。圖4網(wǎng)絡(luò)計劃的關(guān)鍵線路上選擇3結(jié)束語船舶建造的計劃管理涉及到船舶建造的方方而而，從整體的角度控制了建造的節(jié)奏，使復(fù) 雜的過程以系統(tǒng)和有序的方式進(jìn)行。對于中小型船廠必須擺脫盲目生產(chǎn)的習(xí)慣，用科學(xué)的方法 建立起