柔性化流水线造船可行性分析及其实现

苏 翔等

摘要: 建立“中间产品”专业化生产的柔性化流水生产线,是现代造船模式的本质要求。从造船生产能否实现柔性化流水生产入手,探讨了船舶生产实现柔性化流水生产的可行性,进一步提出船舶生产实现柔性化流水生产的两个保障——造船生产体制保障及工程计划管理保障。

关键词: 柔性化流水线造船;结构分解;生产组织体制;工程管理

中图分类号:U673·2 文献标识码:A

文章编号:1006-4311(2009)11-0114-03

0引言

现代造船模式,是以中间产品组织生产为基本特征的总装造船模式,主要由统筹优化的造船理念、面向生产的设计技术、均衡连续的作业流程、严密精细的工程管理和高效合理的生产组织等基本要素构成,实质上就是在建立“中间产品”专业化生产的基础上柔性化的流水生产线[1]。本文旨在从理论上探讨船舶的柔性化流水生产的可行性。

1船舶实现柔性化流水生产可行性分析

船舶能不能实现柔性化流水生产?如何实现柔性化流水生产?这些并不是新问题。自20世纪70年代美国海军提出船舶工程分解结构概念以来,就一直在研究船舶产品流水生产问题,甚至可以追溯到更早。

1.1 柔性化流水生产的特性分析

柔性是相对于刚性而言的。刚性流水生产是指大批量生产企业制造相同规格尺寸的大量零件、部件和产品,采用专用的工艺装备、混合工种的生产班组和产出不变的流水生产。柔性化流水生产具有以下特点:①制造相同或相似规格尺寸的大量零件、部件和产品;②采用专用的工艺装备;③混合工种的生产班组;④产出相对不变的流水生产。

1.2 现代船舶工程分解结构[2]

船舶本身是一个极其庞大而复杂的系统。要想建立“中间产品”专业化生产的柔性化流水生产线,就必须要把复杂的系统分解为大量相同或相似规格尺寸的零件、部件等中间产品。

20世纪70年代美国海军提出了船舶工程分解结构(Ship Work Breakdown Structure, SWBS)的概念。当时的SWBS按照船舶的功能系统进行分解,最顶层是整个产品——船舶;下一层把整个船舶分解成七大子系统,即船体结构、推进系统、电气系统、辅助系统、附属设施、武器系统、船台辅助系统;再把每一部分进行分解细化,形成船舶工程分解结构。这种分解方式标志着我们向柔性化流水生产方向迈进,然而这种系统导向型的方法对于设计、作业的进度安排和实施是不妥的,它导致作业计划难以平衡,任务包过大,以致影响到有效地控制材料、工时和进度,还不符合建立“中间产品”专业化生产的柔性化流水生产线。

船舶和大多数其他制品的实际生产过程是购买和制造零件,并将它们组装成为部件,这些部件通过几个制造级逐渐组合成更大的部件。因此,分解船舶建造工程的理想方法应着重于所需的零件和部件。如图1所示的现代船舶工程分解结构图(Modern Ship Work Breakdown Structure, MSWBS)是在对船舶建造过程研究的基础上提出来的。

这种结构分解方法着重在于对船舶建造过程的分解,MSWBS第一层首先明确船舶建造的大节点,开工、上船台、下水和交船。第二层是基于现代造船模式的总装造船主流程的分解,如分段制作、分段组立、分段总组、船台搭载、船台舾装、船台补涂、码头舾装、密性试验、系泊试验、航行试验等。第三层是对各主流程所做的工作进行逐步细分,如分段制作细分为钢材预处理,下料加工,部件拼装。直至细化到不能再分的最低一级中间产品生产过程为止。这种着重于船舶建造过程的分解优点不仅能够形成大量的中间产品,而且使中间产品对应于相应的生产过程。

1.3 成组技术和系统工程技术使流水生产成为可能[3]

1.3.1成组技术是实现船舶生产柔性化的技术前提

成组技术是将具有相似特征、相似信息的中间产品,按照一定的准则分类成组,使若干种事物能够用相同的处理方法,以达到节省时间、人力和费用目的的技术,该技术研究事物间的相似性,并将其合理利用。

复杂的船舶产品在成组技术理论的指导下经过结构分解以后,形成大量的零件、部件和中间产品。势必会出现大量具有相似特征、相似信息的中间产品,而成组技术就是将具有相似特征的中间产品按一定准则分类成组,采用专用的工艺装备、混合工种的生产班组,形成产出相对不变的流水生产,因此说成组技术是柔性化流水生产线的建立的技术前提。

1.3.2系统工程技术是实现船舶生产柔性化的技术保障

系统工程是把系统作为研究对象,它的目的在于运用系统的理论和方法,研究、设计新系统或改造现有系统,使系统达到最优化目标。

系统工程技术的基本原理是运用统筹优化理论。统筹优化理论就是把要研究的对象,用概率、统计、运筹和模拟等方法,经过分析、判断和推理等程序,建立某种系统模型,进而采用最优化方法,求得系统的最优化结果。即经过系统分析和系统统计过程,使系统的各个组成部分互相协调、互相结合,从整体上成为技术先进、经济合理、运行可靠和时间节省的实际可行系统。

船舶生产要实现柔性化流水生产就离不开系统工程技术这一技术法宝。船舶制造本身就是一个极其复杂的系统,从宏观上看就是设计、生产、管理的集合。然而并不是简单相加,必须将设计、生产、管理三者有机结合,系统工程技术在这种结合中将会发挥极其重要的作用。现代造船模式中的两个一体化,即设计、生产、管理一体化和壳、舾、涂一体化,这两个一体化正是系统工程技术发挥作用的真实写照。

2实现柔性化流水造船的两个保障性条件

2.1 建立适应现代造船模式的柔性化流水生产体制

体制是结构体系和运行机制的总称,也即组织结构和行为准则的总称。造船体制是指船舶建造过程中,相关事物所组成的体系结构和它的运行机制。

建立适应现代造船模式的柔性化流水生产体制,是转换现代造船模式的必然结果,也是刻不容缓的。随着现代造船模式的推进,造船周期有了明显缩短。然而,我国对国内和国外船舶市场的占有率仍然很低,造船生产率与国际水平的差距仍很大,其原因是尚未真正建立起现代造船生产体制。

2.1.1柔性化流水生产体制的特点及其组织结构

所谓柔性化流水生产体制,必须具备两个特点:一、要能贯彻现代造船模式的两个一体化,体现出总装造船的特点,二、要使生产关系简化,生产指挥顺畅。如图2所示的柔性化流水生产体制是按照供应链管理思路建构的现代造船生产管理体制。

2.1.2柔性化流水生产体制的运行机制

这一生产体制,体现了总装造船的特点和供应链管理思想。总装工程部完成最终产品,所有工作都围绕总装工程部展开。企划部、生产管理部和技术中心是整个造船实体的基础部门,技术中心为制造工程部和总装工程部提供特殊的中间产品——图纸,也为配套部提供物料和主要设备清单等文件。企划部、生产管理部虽然与其他部门属于平级部门,然而实质上是造船事业部的核心部门,企划部负责制定造船实体的各种计划文件,如建造方针书、年度计划、施工要领等。生产管理部负责制定质量管理标准,并汇总平衡制造工程部和总装工程部的计划。制造工程部生产总装工程部所需要的各级中间产品。配套部及时有效地把各中心所需要的物资在恰当的时刻送达到恰当的地方。

这种生产管理体制有四大优点:①生产关系简化,生产指挥顺畅。②各部门权利与责任对等,这样有利于改变传统的责任制,目的是责任下放,这样有利于提高质量,降低成本。③中心与中心通过供应链的形式连接,这样有利于各中心之间的利益相对分离和绝对统一,相对分离在于各自承担责任,不互相扯皮,绝对统一在于各中心的利益统一于公司的最终利益。④有利于整合内外部供应链,船舶建造过程中有大量设备、材料,甚至零部件要通过外部企业提供,通过外协管理中心,各中心也将融合到企业外部供应链当中去。

这种生产体制的形成是基于流水生产的特点而构建,能够为流水生产的实现提供体制保障。

2.2 建立现代造船模式下的工程计划体系

传统造船模式通常由管理部门制定公司生产计划,然后层层下达计划,由下面制定具体实施计划;这样制定的计划随意性比较大,执行过程控制较难。要建立柔性化流水作业生产线,就需要一套按照客户要求和造船厂实际情况制定出适应流水作业的计划体系。

我们知道,有效地利用船厂的关键约束资源,无疑能够提高造船效率,如果能够按照关键约束资源制定流水节拍,不仅能提高效率,而且能降低库存,从而降低资金占用,降低成本。船台和船坞毋庸置疑是造船厂的关键约束资源,因此如何有效地利用好船台和船坞是造船厂的关键问题。在这里提出一种按照看板管理思想制定的造船工程计划体系,如图3所示。

在该造船工程计划体系中建造计划把船台合拢计划作为重中之重,其他计划的制定都要以此为依据,并且每一道工序的计划的制定都以下一道工序的计划为依据,同时又作为上一道工序计划的依据。譬如分段装配计划,分段制作完成时间,必须不提前,不落后地满足船台搭载时间,分段开始装配的时间也是零件加工完成时间。并且严格按照计划执行,确保使流水生产线不间断,并且要保证前道工序严格按照后道工序的交货要求,不提前,也不拖后地安排生产[4]。

在该计划体系中,建造计划的制定和实施是同一单位;也就是船台搭载计划由总装中心制定,多条船同时建造时,也由总装中心负责平衡协调。这样各中心有相对的权利,也有明确的责任。

3结束语

现代船舶工程结构分解为流水线生产方式提供了可能,现代造船生产管理体制为流水线生产方式提供了制度保障,在此基础上形成的造船工程计划体系明显体现了流水线生产方式的特点。但是在船舶建造过程中实现柔性化流水生产,还需要全员参与,共同致力于流水生产的顺利进行。