機裝生產設計管理革新

王 彥, 賈紫鈺, 晉昊翔, 林建中, 王章建

(上海外高橋造船有限公司， 上海 200137)

0 引 言

一個完整的船舶設計體系涵蓋了初步設計、詳細設計和生產設計。在船舶企業變革與創新中，設計工作是首要問題。生產設計作為設計環節中直接面向施工部門的一環，非常重要。當前各船廠生產設計存在諸多不足：設計細化程度偏低，信息表達不充分；設計質量欠佳，后期返工修改較多；過程管理不到位，邊設計邊修改現象普遍……機裝專業是眾多專業中難度較高的一個專業，機裝生產設計工作量大，自主性要求高，受限條件多，后期修改率偏高。改善機裝生產設計，提高整體設計水平，是設計向生產轉換過程中必須面對的難題。

1 機裝生產設計特點

(1) 系統多、設備多、舾裝件多。機(泵)艙、機艙棚區域涵蓋了燃油、滑油、貨油、空氣、淡水、海水、通風、排氣等幾大類數十個系統；涉及的設備種類廣、數量多，致使該區域的舾裝件種類、數量遠超其他區域；多數舾裝件需根據實際情況“量身定制”，標準化程度低。

(2) 空間有限，受線型影響大，設計難度高。出于航速和燃油經濟性考慮，多數船型尾部線型較窄。受其影響，尾機型船舶機艙區域，尤其是機艙底層區域空間十分有限，要在這些狹小的空間里同時布置眾多的設備和舾裝件，設計難度高。

(3) 后續船設備更換頻率高，修改工作量大。受船舶所有人設備選用意向、設備價格波動、設備供貨情況、設備布置空間、設備技術升級等諸多因素的影響，使得機艙設備的更換始終處于較高的頻率。表1為某型散貨船主要設備更換率。

表1 某型散貨船主要設備更換率 %

表1所述的主機、鍋爐、主發電機，即所謂的機艙“三大件”更換甚為頻繁，而這些設備均涉及多個系統，可見修改工作之巨。

(4) 設計周期短，設計條件不成熟[1]。船舶所有人從下單到開工，要求的時間間隔非常短。在非常規設計周期下，各項計劃無法按線性排布。圖1為某型船設計計劃節點，整個項目的設計周期已壓縮在10個月以內，各項前后道工作之間都會出現周期重疊，生產建模的時間只有3個月左右，極其緊張。多數圖紙資料在生產設計開始后才陸續提供，并時常出現“斷供”現象，設計條件不夠成熟。

圖1 某型船設計計劃節點

(5) 計劃準時性要求高。各項計劃節點的準時性直接影響著舾裝件納期、生產部門的施工節奏和進度。無論輸入條件如何，圖紙、訂貨計劃都必須充分保證。

(6) 船舶所有人個性要求多。船舶市場屬于典型的買方市場，處于強勢地位的船舶所有人在整個過程都具有較強的話語權。船舶所有人會將其船舶管理習慣、使用經驗等諸多個性化要求在各個環節向船廠提出并要求滿足。多數意見只適用于該船舶所有人自身的項目，不具代表性，鮮有借鑒推廣的價值，對標準化設計產生不利影響。

深入分析機裝生產設計專業特點，針對當前凸顯的問題，在專業技術管理方面，通過推行標準化設計、建立大數據庫、深化專業合作、強化過程和質量控制以及細化人員管理等措施，探索解決問題之道。

2 設計作業標準化

設計作業標準化是指在設計以及與設計相關的技術、科學和管理作業活動中，對重復性的事物和概念，對實際的或潛在的問題，制訂、發布和實施共同的、可重復使用的規則的行為[2]。通過這類行為，對設計或與其相關的工作起到促進作用，甚至帶來直接的效益。加大新標準制訂和已有標準使用更新力度，建立標準數據庫是設計作業標準化過程中兩項至關重要的工作。

2.1 加大新標準制訂、已有標準應用及更新力度

船舶產品是一個集合了眾多標準件和非標件的復雜綜合體，從其本質屬性來說，它屬于定制的非標準化產品。國家標準、行業標準、公司標準等各類標準在船舶設計、建造過程中得到了廣泛的應用，但各類船舶舾裝件中，尤其是機艙內部的眾多舾裝件中，非標件仍占有很高的比例。

設計部門作為公司主要技術部門，在標準應用、升級更新等方面起著主導作用。結合機裝生產設計的特點，加大各類已有標準的應用、升級更新，以及經驗向標準的轉化力度非常重要。在設計過程中，最大限度實現舾裝件標準化，才能最大程度地固化某些工藝流程，提高設計和現場施工的效率。設計標準化程度越高，舾裝件的通用性和互換性就越高，受納期的影響程度也越低，為公司的建造提速、節點連續性提供有力保障。對現有標準定期進行升級更新，與時俱進，保證最新、最符合現階段造船需求的技術及時得到應用。將日常積累的經驗適時向標準進行轉化，通過制訂新標準，將小眾化的經驗進行大眾化推廣，可對設計效率、水平提升起到推動作用。

2.2 建立標準數據庫

各類標準數據庫是設計工作的基礎，其完善程度、正確率對設計效率的提升和模型、圖紙的正確率有著直接影響。圖2為標準數據庫結構框架。

圖2 標準數據庫結構框架

2.2.1 設備庫

機艙設備眾多，不同船型間設備差異大，每一型新船的設計，設備建模工時約占整個鐵舾專業建模工時的1/4。

設備庫是將近幾年各船所有機艙設備按類別進行整理，梳理出清單，并將模型存于指定的數據庫中。清單的梳理重點突出設備型號、參數、生產廠家這些易比對的特征。在應用時，可通過這3個關鍵特性進行快速檢索[3]。在設備資料齊全的情況下，可以查找完全相同的設備直接利用或相似度很高的設備稍加修改后利用。在設備資料不全的情況下，可以根據選定的廠家信息及技術協議中的相關參數，從設備庫中查找相似的設備臨時應用。在有限的設計周期內，最大限度避免設計人員因等待而浪費時間。

隨著船型的增加，設備庫的數據將會越來越全面，檢索出相同或相似設備的概率也越來越高，設備建模周期也將逐步縮短，為后續設計提供有利條件。表2為設備庫清單中主柴油發電機組部分節選。

表2 主柴油發電機組設備庫清單(節選)

2.2.2 部件庫

部件庫對生產設計尤為重要。部件庫涵蓋的板材、型材、管材、管附件、閥附件等專業間的通用數據達數十個大類數千項之巨，再加上各專業的專用數據，整個部件庫的數據量非常龐大，因此部件庫的整理和維護是一項繁瑣的系統性工程。此前新設計船所用部件庫一般會從最近類型相同的項目進行拷貝，且數據庫權限開放導致管理較為困難、錯誤率偏高，直接影響著模型、圖紙的準確率。

標準部件庫是將各船型、各專業通用的部件數據進行匯總、梳理、復核，存于指定數據庫，由專人進行維護和管理。在新船設計時，以此為部件庫拷貝數據源。通過提高源頭數據正確率來保證后續設計工作的正確率[4]。

2.2.3 標準模型庫

生產設計建模風格、模型布置形式因人而異，沒有完全統一的標準。但是，不同船型同一類設備的布置以及與其相關的舾裝件類型、數量和布置形式存在一定的相似性，具備一定的借鑒價值。

標準模型庫包含標準STRUCTURE、標準箱柜、單元模塊庫等。通過對多型船同類別舾裝件或相同設備的布置進行比較，找出相同點，并結合配建、使用等情況反饋，將部分舾裝件或設備的布置形式進行固化并形成數據庫[5]。對于較為簡單的模型，比如各種形式的直梯、拉手、欄桿等可以直接從數據庫插入。對于較為復雜的獨立箱柜、模塊單元等，在標準形式基礎上進行修改。通過上述手段實現部分模型的快速建模，縮短過程時間。圖3為單/雙大氣冷凝器熱井單元模塊形式。

2.2.4 標準圖庫

對于只有一級工藝的船廠，生產設計圖紙直接面向施工人員，對圖紙細致程度、信息完整程度要求極高。各種施工工藝、過程文件、節點詳圖等都須在圖紙中進行詳盡表達，這些工作是生產設計圖紙設繪過程中不可或缺的環節。

標準圖庫集合子圖庫和標準圖樣，將圖紙中通用的、共性的、出現頻率極高的圖面信息歸納成多個模塊，根據需要進行選取、組合或直接填入舾裝件參數，最大限度縮短圖紙設繪時間，提高圖面信息正確率。

圖3 單/雙大氣冷凝器熱井單元模塊形式

3 專業界限模糊化

在目前部門組織框架下，各科室設計工作按類型主要分為詳細設計和生產設計，前者為先行專業，指導生產設計工作的開展。各專業內部又細分為多個平行專業。專業間有明確的分工職責和歸口要求。受專業分工和設計人員自身專業能力的影響，普通設計人員更多地局限于自己領域的工作，缺少全局性，專業間出現了一道無形的壁壘。推諉、拖延現象時有發生，這已成為一種通病。

在精益設計的大背景下，借鑒國外先進船廠“大機裝”的理念，機裝設計可嘗試專業界限模糊化，通過下述措施形成專業間的融合[6]。

(1) 專業培訓開闊視野。通過各種專業技術培訓，了解其他專業的技術知識，豐富自身知識構成，突破專業局限性。在設計過程中，立足本專業，充分考慮其他專業。

(2) 前期介入。在詳細設計階段，生產設計人員主動參與，結合自身特點、配建經驗等，將生產設計訴求提前反饋，將后續可能出現的設計問題提前解決，保證生產設計的流暢性。

(3) 后續延伸。詳細設計人員可利用其系統知識豐富的專業優勢，在圖紙設繪時，將細節性內容或生產設計容易忽視的知識點等，在圖紙中反映或通過其他手段向生產設計過程進行反饋，降低生產設計出錯概率。

4 過程管理規范化

生產設計過程是指從生產設計前期介入到施工圖紙輸出結束這一完整時間段內的所有工作。在這一時間段內，設計人員、項目主管需完成的工作復雜且多樣化。各項工作間既相互關聯又相互影響。理清各環節內在聯系、理順各輸入輸出條件是保證項目有序推進的先決條件[7]。

(1) 注重梳理。制約生產設計開展的外部因素、每一階段設計工作開展所需的具體輸入條件、影響其他專業開展的輸出條件、設計工作主次順序等均需重點梳理形成指導性文件，作為階段工作開展的參考。表3為機裝鐵舾專業通道部分設計輸入條件節選。

表3 機裝鐵舾專業通道部分設計輸入條件節選

(2) 規范項目主管的管理行為。在各船型生產設計過程中，項目管理工作內容大同小異，項目管理行為卻因人而異，個性化明顯，亮點與不足并存。按求同存異原則，將共性工作進行梳理并規范化，形成作業細則供參考。各項目主管在此基礎上結合項目特點和自身優勢進行差異化管理。

(3) 明確分工職責、制訂時間節點。明確設計人員和項目主管的工作內容及各自職責，為職責范圍內的各項工作制訂合理的時間節點，并按節點進行進度管控。表4為生產設計管系建模進度控制表節選(第2月工作內容及進度要求)。

表4 生產設計管系建模進度控制表節選(第2月工作內容及進度要求)

對過程內容進行梳理、對過程行為進行規范、對過程職責進行明確和對過程關鍵點進行監督，讓各項工作處于全面可控狀態。

5 質量管理多元化

質量是企業生存的根本，是企業競爭力的核心。設計質量關乎著成本控制、施工周期、一次報驗合格率等多個環節或指標的順利實現。

以往機裝生產設計質量管控措施較為單一且滯后，設計人員更多依賴后期的模型平衡和圖紙校對。由于整個質量管控環節處于設計周期的中后期，效果一般，邊出圖邊修改模型成為了常態，這也是機裝生產設計A類(設計考慮不周)修改率長期居高不下的關鍵所在。

革新后的生產設計質量管控變被動式質量管理為自發性、持續性、多元化質量管理。質量管理貫穿于整個設計周期[8]。圖4為機裝生產設計質量控制體系中的管系專業區域建模質量管控流程。

(1) 加大現有質量控制文件利用率，強化自主質量管理[9]。校審手冊、技術協議談判要點匯編、圖紙設繪要點匯編等集合了設計通用要求、技術協議談判要點及技巧、圖紙設繪要領、各船型配建問題反饋等內容的質量管控基礎文件，設計人員須知道且可熟練運用，并在整個設計過程中自覺應用。

(2) 模型專項平衡與模型校對交替進行。淡化后期區域模型平衡，將該項工作提前并分解，在不同設計階段，對重要舾裝件、設備、工藝等進行專項平衡，如主通道、主機吊裝、軸系安裝及吊出、鍋爐安裝等。在模型初步完成階段，設計人員按校審手冊自檢后，交由其他經驗較為豐富的設計人員進行校對，并完成意見修改。

(3) 出圖前設備核對，降低設備建模錯誤對后期舾裝件安裝的影響。由于設計人員自身差錯、廠家差錯，出現設備無法安裝、管路無法與其連接或其他相關舾裝件無法安裝等問題。這類錯誤在A類修改中占有較高比例。在建模工作結束、出圖工作開始前，按照設備工作圖、最新一版送審圖或退審意見等，對設備模型進行交互核對，將人為錯誤降至最低。

圖4 管系專業區域建模質量管控流程

6 人員管理柔性化

人員管理是科室或團隊日常工作之一。高效的人員管理、合理的人員配置是項目有序推進的必要條件。面對由不同年齡層次、不同能力等級人員構成的團隊，以及隨項目開展而進行的人員頻繁調配，通過柔性化的管理方式[10]，快速形成戰斗力。

(1) 梳理人員能力，明確人員定位。合理的項目人員配置，其前提是對設計人員的能力有充分的了解。因此，對設計人員能力進行梳理和定位并建立履歷檔案[11]十分必要。通過建模效率、模型一次合格率、出圖效率、圖紙一次正確率、現場問題處理及時性和有效性、專業協調能力、解決問題的思維能力等多個指標，采用員工自評、同事互評、主管詳評、領導點評等全方位評測方法，對設計人員綜合素質進行較為合理的定位，并形成履歷檔案，為日常人員調配提供參考[12]。表5為生產設計人員建模履歷節選。

表5 生產設計人員建模履歷節選

(2) 針對性培訓，縮小能力差距。對綜合素質評測反饋出的人員能力短板，進行有針對性的、常態化的專業內部培訓或跨專業培訓，通過培訓縮小設計人員之間的能力差距，使得各能力層次的人員配比處在比較均衡的狀態，讓每個設計人員同時能滿足新船設計、后續船修改、在建船現場配建的崗位需求，為特定時期人員靈活調配奠定基礎。

(3) 定崗不定人，人員調配靈活化。常規的人員崗位管理方法是定崗定員，即明確崗位種類和數量，以及與這些崗位匹配的人員。但是，在當前局勢下，面對多項目并行開展、人力配置不足、設計周期短、計劃準時性要求嚴等不利因素，須打破常規的人員崗位管理方法，定崗不定人，實現人員調配靈活化。新項目建模、出圖，后續船模型、圖紙局部修改，在建項目現場配建人員非完全固定化，都可視當前工作緊迫性合理平衡各崗位的負荷，進行人員靈活流動和短期集中投入，保證緊迫目標快速完成。

7 結 語

立足機裝專業，以專業特性為出發點，以項目為實施載體，對生產設計管理方面的革新措施進行探索。將某30萬噸級原油船項目作為該管理革新措施的首個實施對象，通過系列創新措施的有效應用，該項目在計劃、質量等方面都取得了不俗的成績。尤其在質量方面，A類修改率和總修改率均實現了歷史新低。后續在蘇伊士原油船和阿芙拉成品油船項目上的多次實施，使得這些創新性管理措施的合理性、科學性得到了充分的驗證，各項措施也已成熟并具備全面推廣的可行性。目前，船、電、舾專業以此為藍本，結合本專業實際情況進行了深度推廣應用，在計劃完成率、設計修改率方面均得到了大幅度改善。