船舶分段制造车间排产系统研发

张 岩， 郭卫远

(哈尔滨工业大学(威海) 船舶与海洋工程学院， 山东 威海 264209)

船舶分段制造车间排产系统研发

张 岩， 郭卫远

(哈尔滨工业大学(威海) 船舶与海洋工程学院， 山东 威海 264209)

为了提高船舶制造业生产效率、实现生产管理一体化，基于准时化生产方式,通过收集分段车间的设备场地分配和划分情况及人员能力数据，研发了船舶分段制造车间排产系统，并得出合理的分段制造计划, 可解决船舶制造业存在的经验制造周期下生产计划安排不合理、生产效率低等问题,进一步取得更大的经济效益。

排产系统 生产计划 船舶 准时化

1 前言

船舶分段制造是船舶建造的主要过程之一，它直接影响整船的下料、吊装转运、合拢、舾装、设备安装、质量检测等工作。船舶分段制造是船舶制造的核心部分，其生产计划的制定和管理影响着船舶建造的效率。国际上，日本和韩国的船舶企业一直致力于先进船舶建造管理理念的研究及其在生产实践中的广泛应用和推广[1]。我国对船舶建造计划的研究起步于20世纪80年代，引进了船舶生产设计，并逐步开展了相关研究，主要集中在基于资源约束理论的船舶分段制造计划系统研究[2～6]，同时也包括对船舶分段制造计划的模拟与优化[6～8]以及准时化思想在船舶分段建造调度中的引入[9]。这些研究以理论研究为主，也包括实例的分析，但目前仍未形成船舶分段制造排产系统的标准体系。

现在船厂使用的分段制造计划是依靠计划人员的生产经验，根据分段的吨位简单评估得来的粗略计划，对船舶生产的其他活动指导意义不大。如果能够通过对分段制造计划的精确计算，明确分段制造的准确周期，则可以使船厂自船台倒序推算出各分段的制造周期，从而优化生产布局，指导舾装、合拢、转运等各个过程。精确计算的分段制造计划对于分段车间内部来说，可以明确班组工作任务、指导托盘计划、测算车间产能负荷；为全厂经济和质量提供优化和测算的依据；使技术部门科学的、可计算的使用时间指标评估分段划分和分段制造；为项目管理部门提供编制大计划的准确时间周期。

本文拟以准时化理论为基础，通过对船舶分段的制造工艺和生产次序进行研究，对每个工序的时间进行精确计算和整体统计，缩短建造周期和提高生产效率，并指导生产。根据分段设计结果推算出分段制造计划，完成制造计划计算程序，并以某船厂为实例，研发船舶制造车间排产系统。

2 船舶分段制造车间概述

船舶制造是离散型资源受限生产项目，它的特点是工艺过程分散多变、限制条件多、制造周期长。由于船舶制造企业受外界条件(如船坞、平台)和设备能力(如吊车、平车、油压机等)的限制，各企业在船舶制造工艺方面及生产管理方面存在很多不同，而分段制造是所有工艺过程中受外界条件和设备能力限制最小的过程。相对来说控制好分段制造过程，使分段制造最大限度地为其他过程节点让步，从而为优化整个船舶制造工艺过程、缩短周期提供有利条件。本文对某船厂分段制造车间进行了系统地数据采集与处理分析。

通过对某船厂进行调研，收集和研究了分段车间的生产内容与分段划分方法、实际生产进度控制、以及设备场地的分配和划分情况。

某船厂分段制造车间人员分配及工种信息如表1所示。

表1 分段车间工种信息

船厂分段制造流程图如图1所示。

图1 某船厂船舶分段制造流程示意图

船舶分段制造是指分段车间按照制造工艺，合理安排生产设备和人员，从下料车间接过生产材料，按特定制造工艺过程，有计划地完成分段制造任务。分段车间内的工作包含工件流转、材料流转、场地分配、设备和人员分配、质量管理、设备保养检修等诸多信息流。分段车间要统筹好各个生产作业单元，使分段制造计划既要满足分段内作业需要，又不能与其他分段的制造计划以及分段车间内的其他工作相冲突，控制生产周期和发挥车间产能。

3 船舶分段制造车间排产系统

船舶企业生产管理软件系统包括生产计划管理、质量管理、物流信息管理等系统，船舶分段制造计划管理系统是生产计划管理软件。该系统的主要功能是：根据生产计划调度员设定的车间设备生产能力计算和显示各任务的完成情况和设备的使用现状，协助分段制造生产计划调度员自动生成分段制造计划，跟踪和指导生产实践，提示生产资源冲突避免计划失效，指导物料和部件的供应计划。

分段制造计划管理系统的主要功能包括车间参数设置、分段制造工艺、计划自动生成、生产能力平衡等功能。该系统要求详细输入各个分段的具体BOM和制造工艺以及所需设备的具体信息，系统就可以根据系统中已设定的车间产能参数，自动生成相应的分段制造计划和班组生产计划。

生产人员在系统中设定好车间产能参数，如设备数量、人员配置数据、班次、生产日历。车间参数设置的输入、查询和编辑界面如图2和图3所示。

图2 班组信息编辑页面

图3 部分分段工段的班组及设备信息

车间参数中的班组和设备信息就是分段生产中生产能力的约束条件，设备、班组、班次、车间日历共同构成了分段车间的生产能力。在计划生成时，软件会根据已设置的生产能力合理排产，超出产能的工作任务会被系统自动顺延。

系统中对分段制造活动采用项目式管理，分段信息包含吨位、主体材质、制造开始日期、制造结束日期、台数等，如图4所示。

图4 项目信息编辑页面

在分段(项目)下，需要给出分段的组合关系、组合件的数量即技术BOM，如图5所示。

图5 分段BOM信息制定

在技术BOM的基础上，还需要在系统中给出BOM上每个工件需要的制造工艺、工艺次序和标准工时，即所谓的工艺次序或者工艺路线，如图6所示。表中包含工件数量、使用设备和标准工时。

图6 分段制造的工艺次序

软件可以自动统筹工厂最大的设备工时、目标分段需要的设备工时、同期其他分段占用设备工时，自动生成生产计划，分配给分段，从而得到分段生产计划。此外软件还提供强大的手动调节计划功能，车间计划人员可以在系统中对计划进行随意调整。图7为系统自动生成的分段生产计划。

将车间内的所有分段生产任务汇总到一起，就可以得到某一段时间内的车间产能平衡分析表，该表为船厂大计划和分段车间内部管理提供了重要的决策依据。图8即为2011年11月1日～2012年12月31日某车间的生产能力平衡分析表，从表中可以明确看出此段时间车间最大生产能力和实际生产能力，了解产能瓶颈。

4 结论

本文根据对分段工序工作量和车间生产能力的精确计算，使用软件快速计算出分段制造计划和车间制造计划。主要成果体现在以下三个方面。

(1) 通过软件实现分段制造计划自动生成及生产计划动态跟踪和调整，从而保证计划与实际相符使分段制造计划成为各个生产活动的重要参考依据；解决现行的分段制造计划依赖经验编制、计划与实际脱节以及车间无法参考计划和跟踪生产进度的现状。

(2) 使用精确计算出的分段制造周期取代原来使用的经验制造周期，使车间计划人员可以快速准确地生成分段制造计划，减轻计划编制人员的工作量，提高了计划的准确性和可行性，提高了船舶企业的生产效率，缩短了生产周期。

(3) 强大的数据分析能力，方便展现当前或未来某段时间内车间生产状况，便于实现车间停工和让步生产，满足生产管理需求。

图7 分段生产计划

图8 生产能力平衡分析

[1] 许巨林, 李海婴. 现代中小型造船企业生产管理的方法创新[J]. 航海工程, 2004，4: 30-34.

[2] 徐光前, 江志斌, 胡建耀. 基于约束理论的船舶分段制造管理[J]. 造船工艺, 2006, 3: 51-53.

[3] 姜华, 刘建峰. 基于关键链方法的船舶分段制造计划系统研究[J]. 造船工艺, 2008, 3: 34-38.

[4] 唐德才, 李廉水, 杜凯. 基于资源约束的中国制造业发展路径研究[J]. 江苏社会科学, 2006, 4: 51-58.

[5] 程龙成, 韩文民. 基于虚拟流水线的船舶分段建造调度问题研究[J]. 价值工程, 2011,5: 26-28.

[6] 蔺士忠, 许淼, 吕波. 船体分段制造网络计划最低成本日程[J]. 船海工程, 2007, 36(5): 23-25.

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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

威海市科技发展计划(2012DXGJ10)。

张 岩(1980-)，女，博士，讲师。

U673

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