淺談平面分段流水線的生產管理

摘要：本文以龍穴造船公司造船模式的生產組織形式，結合平面分段流水線批量建造船舶方式，根據現代生產管理理論，對平面分段流水線生產管理進行初步探索，討論了流水線的生產節拍平衡和產品排序問題。

關鍵詞：造船；生產管理；平面分段流水線

Brief Analysis on Production Management of Shipbuilding Panel Production Flow Line

WU Guobin

(CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding co.， Ltd. Guangzhou 511462)

Abstract:This paper analyzes the production management of shipbuilding panel production flow line combined with the production organization form of the panel assembly line in CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding Co.， Ltd. according to modern shipbuilding mode. The Assembly line balancing product sequencing are also discussed.

Key words: Shipbuilding，Production management，Panel production flow line

1概況

在現代造船模式中，從鋼材預處理到下料加工，到分段零部件的制作，到分段制造，到總段組合，到船臺組合，最后是碼頭試驗交船，形成一條總裝造船生產線，這一生產線成為造船生產的主流程。在這一生產線中，按板材、型材和平面、曲面、立體等不同分類，實行空間分道，時間有序，逐級總裝的生產組織形式，進而形成以中間產品為導向，殼舾涂一體化總裝造船的生產線。而管子和其他舾裝件的制作則被從這一主流程中分離出來。管子加工按大管、中管、小管和直管、彎管分類，形成管子加工流水線。其他舾裝件，則分類擴散，實行專業化生產。在需要的時候，將需要的設備、管子和其他舾裝件送到需要的地方，以組裝到總裝造船生產線某一制造級的中間產品上。

平面分段流水線是現代化造船不可缺少的一種重要生產設備，其主要工作對象為船舶分段中的平行舯體分段，包括縱、橫艙壁、甲板等典型平直分段，以及+邊水艙、舭部分段的甲板面、斜板分段等。這類分段的主要特點為：① 一般都 是雙層分段，即由內底板（或斜板）、外板（或甲板）加上中間部件組成的，例如雙層底分段（double bottom block）、下邊水艙分段(deep bilge block )、上邊水艙分段(upper bilge block)等；② 主要焊縫基本呈平行分布，且分段沒有線型或線型很小，適合于使用連續的高效焊接方法； ③ 分段基本相似，工作量基本相當，適合于采用多品種建造方式。

2龍穴造船公司平面分段流水線

龍穴造船公司平面分段流水線在兩跨廠房內各布置一條1x2平面線，平面流水線自縱骨裝焊、橫移工序后由一條線變為兩條線，即肋板裝焊至分段頂出工位每跨兩條線，共計四條線。一跨稱A線、B線；二跨稱C、D線。在1跨與2跨的橫移工位相互接通，用于四條線平面片體的相互移動。流水線長300 m，寬21 m，年設計能力為21 m×21 m×8 m的分段1 506個，即相當于年造7.8艘30萬t級VLCC船（192個平面分段/艘）或15.3 艘23萬tVLOC船（98個平面分段/艘）的生產能力，流水線示意圖見圖1。

流水線共設有12個工位，分別是拼板工位、FCB工位、FCB修補工位、縱骨裝配工位、縱骨焊接工位、緩沖橫移工位、肋板縱桁裝配工位、肋板縱桁焊接工位×2、舾裝工位、舾裝檢查修補工位、成品檢驗頂升運出工位。流水線除了FCB工位、縱骨裝配工位、縱骨焊接為半自動工位外，其他工位都為人工操作，沒有全自動設備或機器，所以實際上平面分段流水線屬于手工裝配流水線。

根據對平面分段流水線的產出需求量的不同，各工位的設備配置、操作方式也不同，見表1。

3平面分段流水線作業分析

平面分段流水線完成的基本作業內容見表2。

假定平面分段流水線按照周期Tc（即生產節拍）移動分段，即按照周期Tc同步傳送。對于流水線而言，只有實際作業屬于對整個產品增加價值有用的作業，而其他的作業則屬于必須的、但沒有價值的作業。流水線各工位都有一個標準生產能力，其生產能力的設計是按照標準分段進行設計的，但如果同一時間在流水線生產的產品不完全相同，就會導致各個工位的工作量不同，不可避免的產生等工，因此我們需要對流水線各工位的負荷進行平衡，即解決流水線的平衡和產品排序問題，以便優化流水線的生產。

4平面分段流水線產品分析

船體結構主要是由各種型材、鋼材組成的鋼結構。船舶的外殼一般是流水線型的，只有船中附近線型趨于平坦。把一般船體劃為分段后，根據其內部的結構特點，有的分段結構復雜，外板曲度大，而有些分段的外型是平直的或近似平直的，結構簡單有序。前者稱為曲面分段或非平面分段，后者稱為平面分段，這是廣義上的概念。從狹義上來說（也既從分段生產的角度來說），平面分段至少有一個面完全平直。另外，結構與結構之間也主要是互相垂直的關系，分段的長寬尺寸明顯大于分段的厚度尺寸（約3倍以上），分段的另外一個面也應該是平直或近似平直的平面，這種分段有利于板與結構分離制造（用框架建造法制造），這就是平面分段。而其它型式的分段都是非平面分段。

平面分段流水線的主要產品是平面分段，在概況中已有說明。一個基本的平面分段產品主要包括以下一些部件：

底板，一般由3～6張鋼板拼接而成，特殊產品例外；

縱骨，包括“T”字型材、角鋼、扁鋼等不同的形式，數量一般在6～13根不等，特殊產品例外；縱骨被安裝到底板上。

縱桁，與縱骨平行的立體結構，一般位于肋板之間，數量一般在3～5個不同；縱桁一般安裝在底板上，位于縱骨空擋處。

肋板，與縱桁垂直的立體結構，用于橫向加強，數量一般在3～6個不等。

其他部件或加強結構，包括舾裝件（例如踏步、扶手、梯子、加強道門圈）、加強結構（例如三角板、肘板、筋板），不屬于平面分段的主要結構。

縱骨、縱桁、肋板等主要部件的主要用途是根據船舶設計的要求起到對底板的縱向、橫向加強，其數量的多少一般根據平面分段在船舶中的具體位置和強度要求不同而不同。

在實際生產中，結合平面分段流水線各工位的作業內容，我們一般用FCB焊縫長度、縱骨長度來表示平面分段的工作量或物量數據。

目前，公司平面分段流水線主要進行30.8萬t級VLCC船、23萬t級VLOC船的平面分段制作。據統計，30萬t級VLCC船共有153個平面分段，23萬tVLOC船有103個平面分段。平面分段施工的片段主要分為三類：

① 雙層分段。即包括一個內底片段通過所有工位從運出工位出車間，一個外底片段僅通過部分工位從橫移工位出車間。這種分段定義為A型分段。

② 一類單層分段。僅一個內底片段通過所有工位從運出工位出車間，這種分段定義為B型分段。

③ 二類單層分段。僅一個片段通過部分工位從橫移工位出車間，這種分段定義為C型分段。三種類型分段示意圖見圖2 。

根據這三種定義，我們對30.8萬t級VLCC船、23萬t級VLOC船的所有平面片段進行分類統計，見表3.

根據這種分類，同一類型中的分段也有不同的差異，但可以提供給下道工序的分段數量就是這種分類下的數量，平面分段流水線按照這種分段分類方法設計生產，可以為下道工序組織生產提供更加準確的數據。

為便于流水線生產平衡，我們按照典型分段進行平衡問題的分析，即假定投入流水線的產品為A、B、C三類。根據數據統計，我們可以得到A類分段的平均物量為：FCB焊縫長度144 m，縱骨長度570 m；B類分段平均物量為：FCB焊縫長度70 m，縱骨長度317 m；C類分段平均物量為：FCB焊縫長度57 m，縱骨長度222 m。在流水線的作業優化研究中，我們就用A、B、C三類分段來進行流水線作業優化研究的分析。分段區域劃分示意圖見圖3。

5平面分段流水線作業優化研究

平面分段流水線作業優化主要包括兩個問題：一是單件流水作業各工位之間的流水線平衡問題；二是多品種小批量情況下的計劃安排問題。

平面分段流水線的產品需求主要根據公司大節點計劃來確定，大節點計劃最重要的指數是船塢周期（單位為天），一旦確定船塢周期，則平面分段流水線的產品數量可以很快確定。假定船塢周期Tdc=60天。確定了船塢周期，根據每一批次建造船舶的類型就可以確定具體的分段數量。以30.8萬tVLCC半船起浮為例，假設每一個船塢周期內建造1.5條，根據表3可以計算出各類分段的需求量。即：QA=1.5×76=114（個）、QB=1.5×75=113（個）、QC=1.5×2=3（個）。

據此分析，為滿足船塢搭載計劃需求，一個周期內片體總需求量為Q=343×1.5≈515（個）。假設每周（7天）工作時間為6天，每天2個班次，每個班次為8小時。則每個船塢周期有效的工作時間=（6×2×8×60）÷7=822（h）。假設前道2條平面分段流水線生產同樣類型的產品，則每條流水線每小時的片段需求為Rc=515÷（2×822）≈0.313（片體/小時），即需求的片段生產節拍為Tc=1/Rc=3.2(h)≈192(min)。

因此，按照每一個船塢周期（60天）需求的A、B、C三類片段數量為114、113、3個；按照前面的假定，每天2班次，每個班次8h，同時假定設備故障、事故等原因造成的流水線生產效率下降情況下，流水線生產效率為E=0.96。

則每周的片體產品需求為：Rp=515（一個船塢周期內片體總需求量）×7/60（船塢周期）≈60個/周，大致相當于每周需制作A、B分段的數量各13個。由于C型分段在需求比例中所占的比例較小，且其單個產品的工作量也不均衡，所以在整個需求計劃中可以靈活生產，對流水線的生產計劃影響不大，可以根據實際情況靈活安排，這里不予詳細討論。

依此計算，流水線的節拍時間為：

即流水線節拍為3H，平均每3個小時內應完成一個片體，前道每天起碼需完成2(班次)×8（小時）÷3≈10個以上的片體方可達到計劃要求。

在實際計劃編制過程中，為綜合平衡流水線生產節拍，還需考慮到分段的難易結合和內外結合（指內底和外板），通過勞動力或作業量的適當調整，讓各個作業階段的生產時間基本相等，即A→C→A→C→A→A→C→……→B→A→A這樣就可以按照生產節拍組織連續不斷的流水線生產了。

按照精益造船生產模式理論，隨著生產節奏逐步加快，需要研究多條流水線間的負荷平衡問題，并為上道工序（即中小組立階段）提出部件、零件的需求，與計劃系統進行動態對比，從而實現計劃的可控性，進一步提高龍穴造船公司的計劃管理水平，有利于提高企業市場競爭力，這一課題有待于在下一步的工作當中進行研究。

參考文獻

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