船舶建造敏捷策略

陳大偉， 柳存根

(上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院， 上海 200240)

0 引 言

隨著造船產業發展和航運市場的不斷變化，船舶建造企業必須面對不斷更新的船舶產品建造需求和產量需求。這些市場需求不可能圍繞企業固有的生產要素資源來提出，而是企業必須按照市場的需求來調整。眾所周知，船舶企業基建工程量大、周期長、改造提升空間小，在去產能的政策指導下，當前基本不會出現投資改變企業固有生產要素資源的狀況。因此，對于不斷變化和提高的市場需求，生產要素資源總是有限的。對于新老船舶企業，或早或晚都要面臨在建造流程的某些階段出現生產要素資源制約計劃執行的現象。船舶企業的生產管理工作必須優化資源配置，在優化計劃的基礎上必須形成自己的計劃落地執行措施文化，敏捷應對生產過程中的變化，抓重點環節，及時調整，形成動態的生產組織和計劃優化模型，滿足企業內部供應鏈最終客戶的生產組織需求，實現整體效益的提升優化。

1 船舶總段制造階段是敏捷制造落地的關鍵階段

1.1 船塢和碼頭是企業的核心資源

船塢和碼頭是船舶產品成型和完成的施工區域，決定了企業建造完工船舶的數量和交付能力。在船舶建造流程中通過生產制造形成許多中間產品，這些中間產品最終流向船塢和碼頭。同時，船塢的大小和碼頭的長度很難在后期再度開發。因此，對大多數船舶企業而言，船塢和碼頭是企業的核心資源。

1.2 提高核心資源利用效率

縮短船塢和碼頭周期是提高核心資源利用率的有效方法。從產出指標方面分析，假設當年船塢建造的船舶條數為n，造價為Qi，船塢面積為A，則可得出船塢面積產出O的公式表達為

(1)

同理，人均產值、碼頭長度產出、總噸工時產出也可以使用類似公式表達。

由式(1)分析可知：在企業接單明確的情況下，必須縮短在船塢和碼頭的制造周期，實現產出指標上升。

船塢作業量向總段制造階段前移和碼頭作業量向船塢前移是實現船塢和碼頭作業量下降、提高企業生產效率、降低周期失控風險的有效措施。船塢和碼頭的施工環境趨于封閉，施工作業需要花費的作業準備時間(如作業能源皮帶拉設回收、輔助作業工裝設置等)、施工作業的監護要求等都會導致施工成本上升和勞動效率下降。在這2個階段完成相同作業量往往需要花費數倍于前面幾個作業階段的成本和時間。從企業的內部生產管理來講，在生產組織過程中：一方面要在這2個階段合理組織生產，有序地、有節奏地投入物量和相互協作，不出現讓工、等工、返工等有礙生產推進的情況；另一方面要求碼頭的物量向船塢轉移、船塢的物量向總段制造轉移，實現在施工環境好、可用技術手段多、安全質量管理投入要求低的場所和施工階段完成施工的物量。

1.3 船舶總段制造階段的關鍵作用

在生產要素資源勢弱時，船舶生產建造流程需要敏捷的制造管理策略來推動。船舶總段制造階段是關鍵的落實階段。船舶總段制造階段制造的產品“總段”直接供應給船塢生產，是船塢生產的基礎。總段供應如供應日期、供應順序、殼舾涂完整性情況、船塢作業量前移的程度等都會對船塢的生產造成直接的影響，進而間接影響到碼頭。船舶總段制造的材料來源是前道的產品“分段”，總段制造階段的生產材料需求最接近于船塢生產需求，能夠將船塢生產需求的變化傳遞到“分段”制造階段，間接輻射到“加工”階段。

在總段制造階段應用敏捷制造策略，能夠及時地響應和傳遞前后道生產階段的變化，在流程中落實變化，有力地執行優化生產計劃的落實，在現代造船模式船舶建造生產流程中起著關鍵作用。

2 基于敏捷制造理念的船體總段制造流程和響應機制

2.1 建立前后聯系的計劃管理體系

根據敏捷制造理念的特點，在船體總段制造階段工作開展時，首先必須分析客戶需求和生產資源能力。對于計劃，必須系統性地編制、落實、監控分析和反饋(見圖1)。

圖1 一體化計劃管理模型圖

這項工作首要主動分析后行船塢需求，結合當前生產要素資源配置情況，抓主要因素，制定對策，旨在研究和應用船塢生產滿意度高的總段制作方案；監控前道生產情況及供應日期數據，提前發現影響項目計劃的關鍵問題，及時糾正計劃偏差，應急響應，實現按照船塢需求和施工資源配置組織的合拍生產。

2.2 基于系統計劃管理的響應機制

基于敏捷制造理念，從客戶需求、及時制造的角度，對于生產流程中發生的變化，圖1表述的計劃管理流程可以形成如下敏捷的動態平衡優化生產計劃管理和落實的虛擬決策流程(見圖2)。

圖2 船體總段敏捷制造模型圖

通過該決策流程，對建造流程中的變化形成動態響應的管理機制，實現3個層面的計劃優化和生產組織優化：

(1) 分段供應計劃和總段胎位計劃動態平衡，結合船塢生產作業量需求，調整船塢搭載計劃。有計劃有節奏地開展搭載吊裝工作，根據可用勞動力資源情況，及時調整吊裝的節奏，提高勞動力投入量，控制和減少負荷高峰峰值，實現船塢大節點計劃并提高船舶下水時的完整性。

(2) 分段供應計劃和船塢搭載計劃動態平衡，優化總組資源的使用效率需求，編制落實總段胎位計劃。在滿足船塢施工時間節點要求的前提下，策劃總段制作的方案和控制場地占用的周期，提高總段制造率和完整性程度，實現效率提升。

(3) 船塢計劃和總段胎位計劃動態平衡優化，指導分段按需供應。船塢生產搭載吊裝方案的變化和總段制作方案及場地占用的周期變化必然帶來分段需求的變化，及時跟蹤分段制作信息和反饋需求信息，可以提高分段供需日期的對應率，并幫助分段制作優化資源分配。

3 船體總段制造敏捷應變的方法

3.1 生產過程變化監控方法

分段供應日期是影響總段制作的計劃和產品完成狀態的關鍵因素，因此控制計劃的變動應從分段制作階段抓起。需要較早發現對整體影響較大的關鍵分段并監控重點，根據分段的即時生產供應狀態數據計算建立可視化的總段供應預測看板來識別關鍵分段。如圖3所示，在全船結構總段連續供應看板中，通過對相鄰總段中顯示的色階出現突變的總段構成進行分析，影響最大的分段就是關鍵分段(因此也稱分段供應狀態即時跟蹤分析看板)。通過對關鍵分段的重點跟蹤，在流程中重點組織施工資源，逐步消除影響，實現計劃的控制。

圖3 分段供應狀態即時跟蹤分析看板

在總段制作過程中，同樣需要跟蹤施工狀態，優化資源配置，滿足船塢生產需求，如圖4所示。

圖4 總段準備過程看板

3.2 建立總段制作的動態制造聯盟

合理的總段中間產品儲備量和完整性水平，對滿足船塢和碼頭客戶需求具有非常重大的意義。這項工作的落實對總段制作場地資源、吊車資源的起重能力和運輸資源能力都有較高要求。在生產要素資源不具備時，必須建立有效的動態制造聯盟，實現敏捷生產。

在現代運輸技術的支持下，可以采用2種動態生產聯盟模式：異地總組(見圖5)和本地總組-異地舾涂(見圖6)。通過協作施工，形成廣域的虛擬組織流程，落實總段制作工作，實現總段中間產品儲備量和完整性水平的提升，滿足船塢和碼頭的生產需求。

3.3 建立靈活的總段組成方案

在關鍵分段生產監控過程中如果出現在分段制作階段無法消除的計劃供應問題，這就需要在總段制造階段進行控制，減少對船塢生產計劃的影響；在控制中需要不斷地創造機會將船塢的工作物量向總段制造階段前移，使船塢和碼頭作業量下降；在胎位資源不足時，需要充分利用場地資源，提高總段施工完整性程度。這些需求可以通過在總段制造階段對制造總段的分段構成進行調整。根據每一輪次實際船塢生產狀況和分段制作供應條件，選擇適合的總段組成方案進行總段制造，從而打破單一的總段制造模式。

圖5 異地總段制作組織模型

圖6 本地總組-異地舾涂生產組織模型

如表1所示，相同分段的不同組合方式，都可以實現總段制作和吊裝，但對分段的供應需求和船塢作業量前移到總段制造階段的程度不同。根據場地條件、總段尺寸，選取合適的分段進行總組。在同等情況下，優先考慮以下2個特征的分段組合：(1) 在施工場地尺寸許可范圍內，提高胎位場地利用率，在場地尺寸許可范圍內，場地利用率高，涉及的分段和散裝件數量越多的分段，可以考慮優先總組；(2) 從分段供應角度分析，結構復雜、涂裝周期長的分段要納入總組目標，實現分段計劃提前。

表1 總段組成方案列表

3.4 構造大型結構環段移位施工

根據船體結構搭載吊裝順序，如果先吊裝的分段不能按期供應，就會導致整個吊裝計劃的延遲，造成施工作業量堆積在船塢生產后期的情況。這種狀況不利于生產計劃的推進、不利于生產施工安全的管控、不利于質量標準的落實。

通過應用大型環段塢內移位技術，打破搭載吊裝順序的限制，在總段制作階段和船塢吊裝階段，暫時忽略未能按期供應的分段，先總組和搭載吊裝處于該分段吊裝順序后期的分段。在船塢內形成大型島式結構或環段結構，再利用該技術將施工完成的大型島式結構或環段結構移位到需求的空間位置。

4 船舶建造流程敏捷化的管理落實路徑

結合前文內容，以船體總段制造階段為控制點，形成船舶建造敏捷策略落實路徑(見圖7)。

圖7 船體總段敏捷制造措施實施路徑圖

5 結 論

船體總段制造階段的供需關系決定了在船舶先行和后行建造流程中的關鍵作用。對船體總段制造階段的相關敏捷應變方法進行研究，形成以總段制造生產為聯系點的一體化計劃管理方法，通過生產過程監控、建立生產動態聯盟、構建不同完整程度的總段、大環段移位技術等方式，建立船舶建造敏捷化策略路徑管理和實施模型，解決因生產資源要素變化及其他因素影響導致的供需生產過程中的變化，實現控制計劃變化、合理配置資源、提高總段中間產品完整性程度、總段合理供應，實現有序生產的目標，保證船舶建造流程中計劃執行的敏捷性。

隨著時間的推移，生產要素資源與建造需求的矛盾將是影響企業生產優化的重要因素之一。對于生產要素資源不滿足生產需求時的生產管理工作開展方式，將會是越來越多船舶企業生產管理優化研究的重點。敏捷制造是應變處置的有效方法，但也對生產一線管理人員的計劃與資源關系處理能力提出了很高的要求。未來生產標準化分析將會是頂層設計時的重點工作，在設計階段就須開始考慮生產要素資源的配置與發展，實現均衡生產。

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