船舶生产设计工时管理分析及其信息化

索 哲，滕 勇，刘金华，张虹宇

(江苏熔盛重工有限公司，江苏南通 226532)

船舶生产设计工时管理分析及其信息化

索 哲，滕 勇，刘金华，张虹宇

(江苏熔盛重工有限公司，江苏南通 226532)

设计工时管理是设计管理的重要工具，通过有效的设计工时管理，能缩短设计周期，为设计过程控制创造条件。研究了船舶生产设计环节的图纸工时的构成，并通过基准工时的确立而建立了工时体系模型，对实动工时和基准工时的关系进行了梳理，并通过编程使其收集和分析自动化。通过对某船厂某船型的设计实例进行了实施，证明该系统是有效实用的，最终达到有效的工时管理目的。

设计管理;基准工时;纳什均衡

0 引言

目前船舶行业对生产过程的工时定额管理已有了初步成效，国内外学者也对这方面进行了一定的探索，并取得了一系列成果［1］。但是，一直以来，船舶设计管理未有有效的量化的管理手段，设计的应有的管理依据——设计工时管理，也未能够在各船厂或设计公司有效的实施。这是因为船舶行业的设计为复杂产品的设计工作，需要各个专业大量人员的协同，各专业设计人员的水平能力差异，工作方式不同，从而使工作量的界定变得困难，同时上下道的工序制约很大。因此，船舶设计工作难以量化，统一的测算标准难以建立，设计工时定额也就不易确定［2］。而设计工时管理的重要性却是不容忽视的。通过对设计工时的分析，可以确定设计部门的当前负荷，也可利用设计工时进行将来设计负荷的分析，做好人力资源的预案。通过对反馈工时的分析，可平衡各专业的设计工作量，为组织建设提供参考数据。通过对设计工时的管理，可以促进设计计划的有效运行。

本文通过统计分析法和分析经验评估法提出一套适合生产设计的设计工时管理理念，建立船舶设计工时管理的模型，将基准工时与实动工时通过对船舶的区域划分及纳什均衡理论结合起来，并编制与之相关的信息化程序，从而可以方便的运用此方法完成基准工时的建立及实动工时的收集分析等工作，而不必借助花费巨大的软件系统，从而很好的实现设计工时管理的目的。

1 生产设计工时管理模型

生产设计图纸设计工作的主要内容是:对详细设计图纸和设备资料的消化，进行设计前期策划;完成各专业的生产设计建模以及各类生产设计图纸的设计(包括各类制作图、安装图、托盘表等)［3］。所有这些工作都需要各专业协同完成，包括船体、船装、机装和电装。生产设计的总工时由上述各个环节的工时定额构成。所以对生产设计图纸工时的界定可分为准备、建模、平衡、出图四部分，而在实际的操作中，仅此粗略的分类，是不能对设计管理起到更直接的指导意义，因此就需要对各专业的图纸工作进行更详细的分类。例如船体工作可细分为:结构建模、制作组立图、套料排版、切割图、型钢加工图、曲型加工图、扁钢加工图、托盘表、校对等。

1.1 基准工时表的建立

基准工时，即以一特定的技术等级，完成一特定的工作量，并达到相关标准所需要的有效工时。对专业图纸工作细分后，需要建立相对应的基准工时表来作为工时模型建立的基础。但是对于设计部门来说，因为单份图纸的工时对以后同型船舶不容易进行一一对应的分析处理，对每份图纸都建立相应的基准工时是耗费时间且不精确的工作，而且对以后船舶的建造很难起到指导作用。对此考虑到，因为同型船舶除了吨位的不同，在实际的各个专业对其区域的划分却是类似的，而同样区域的难度总体来说也应该是一致的。基于这种考虑，可以再将图纸进行区域划分，例如船体图纸可分为艉部分段、艉轴包分段、机舱分段、双层底分段等。

下一步即是通过经验评估法对已经过上述分类的图纸及分段进行工时的基准工时的制定。需要说明的是，通过预估而出的基准工时并不精确，但是可以通过纳什均衡在后续的实动工时分析中进行不断地校正。通过对工作进行细分和对图纸的划分后，并建立以设计经验3年的设计师的水平为基准，得到基准工时S，即得到下述基准工时表(以散货船船体为例):

表1 某散货船船体生产设计基准工时表h

1.2 实动工时系统的建立

实动工时系统可以分为实动工时的采集和实动工时的分析。实动工时的采集即是对每个工作阶段和每项工作工时量的采集。具体来说即对每个分段的建模，每份图纸的完成等都需要进行采集。采集的周期应为天，当天数据工作设计人员可以很清晰地填出，从而减少了随意填写的可能性。

对采集到的工时信息进行分析的方法是:将不同技术等级人员填报的图纸工时转化为以同一技术等级为基准的工时，合并同一份图纸所用工时;按照上面的图纸分类，将图纸或分段划分到区域;求得不同区域不同图纸类型的平均工时数:

式中:V为平均实际花费的工时数;ti为单份图纸花费的工时数;Q为技术等级之间的转化常量;n为图纸数。

但是这样的工时采集方法容易使设计人员产生抵触心理，而且由于填写的条数的繁多而导致数据分析的难度加大，所以就必须使填写人性化和分析自动化。

1.3 基于纳什均衡的实动工时准确性处理

有了基准工时S，继而通过实动工时的填写得到了实际所用的工时V，然后用V来修正S。随着工时填写的增加，而V的值也越来越接近能反映出实际的能力，从而用越来越精确的S值来指导计划的制定，预测后续船所可能发生的工时，掌握设计人员的实际工作能力。

上述处理方法从理论上来讲并没有错误，并且方法简单，处理方便，很容易为大家接受，但是实际情况并非如此。在收集到的实动工时中，设计人员出于自身的考虑，会在填写工时方面有一定的出入(例如设计人员会多填工时以增加工作量等)，这些是上述理论无法控制的，而一旦不去控制，整个工时系统的正确性就会丧失。

为了控制上述情况，必须从上述工时的Q入手，使Q变为某区域所有人工时平均值V的一个函数。一旦设计人员多填工时，他就要考虑由此而带来的技术等级降低所产生的风险，而这也变成了每一位员工与管理者之间的博弈。

员工实际所填的实动工时可以通过纳什均衡理论来设计。用G表示一个博弈，如该博弈有n个博弈方，每个博弈方可选择的策略的集合为Si(i从1到n)，Sij表示博弈方i的第j个策略，Pj表示博弈方j的得益，是各博弈方策略的多元函数;在博弈G={Si，Pj}中，如果由每个博弈方的各一个策略组成的某个策略组合{S1，S2，…，Sn}中，任一博弈方 i的策略Si都是对其余博弈方策略的组合的最佳策略对策，则(S1，S2，…，Sn)为 G 的一个“纳什均衡”［4，5］。在实动工时填写的系统中，主要存在某员工和管理者两个博弈方，假设员工A该分段做了t h，实际填报为T h，某区域分段平均填报为V，那么该员工收益为PA:

式中:m为员工每小时工作公司所给的报酬;R是员工的填报数可能影响计划完成等的不确定风险。

那么员工根据自身利益最大化进行填报，其填报工时不一定选t。要使员工自觉填报t，就必须设计Q和R，同时使PA最大化，即对T求导，使导数P'A=0，

当 Q'(T，V)=m+R'(T)=0时，达到博弈的均衡，其中，Q'、R'为 Q、R 的导数。可以看出，为了达到这个纳什均衡，关键是对技术等级函数Q的合理设计以及风险系数R的合理提升。

2 通过修正的基准工时进行工时管理

有了相对准确的基准工时，即可以做出一系列工作，例如提高项目工时成本估算的准确度，有效预测设计负荷峰值［6］，及时制定应对措施;有效反映个人的设计负荷及能力水平，便于合理安排工作，加强计划的可控性;反映员工技能成长曲线和工作态度等。

但是对实动工时的整理分析、基准工时的收集、投入到某船型的工时确定以及基准工时与计划小日程的结合都是任务量相当繁重的过程，所以就必须使实动工时的填写人性化和分析处理的自动化。用VBA编程就可以实现这些功能，使每天的工时填报在2 min内完成，处理分析也是程序自动完成，而不必借助于花费巨大的系统软件。

3 实例验证

以某船厂拟建造的某大型油船的船体专业为例，根据对船体专业建立基准工时，确定新造船舶的图纸设计工时数据，修正了该船型的图纸计划即小日程计划。以船体专业为例，其船体负荷与人员分布图如图1所示。

图1 某大型油船生产设计船体负荷与人员分布图

根据修正的小日程所得到的图1，设绘工时和建模工时用柱形图表示(单位:h)，参照左边坐标轴;人员投入用折线表示(单位:人)，参照右边坐标轴。可以看到，该系统预测了该船设计的每周峰值，对资源进行了平衡处理，为人员安排提供了依据。

4 结论

设计工时管理是设计管理的重要工具，本文研究了船舶生产设计环节的图纸工时的构成，并通过基准工时的确立而建立了工时体系模型。对实动工时和基准工时的关系进行了梳理，并通过VBA编程使其收集和分析自动化，对某船厂某船型的设计实例进行了实施，最终达到有效的工时管理的目的。

［1］ HOWARD B.Study of the causes of man-hour variance of naval shipyard work standards［J］.Journal of Ship Production，1990，6(4):268-272.

［2］ 张志英，李珍，何成能，陈基强.船舶生产设计工时体系及预测模型研究［J］.中国造船，2009，50(4):177-185.

［3］ Liu Bin，Jiang Zuhua.The Man-hour Estimation Models＆Its Comparison ofInterim Products Assembly for Shipbuilding［J］.International Journal of OperationsResearch，2005，2(1):9-14.

［4］ 许岩.基于纳什均衡的管理者薪酬分析［J］.会计之友，2008，(3):96-97.

［5］ 张维迎.博弈论与信息经济学［M］.上海:上海人民出版社，1996.

［6］ 刘淑红，陈进.应用神经网络辅助计算工时定额的方法研究［J］.机床与液压，2007，35(1):81-83.

F406

A

2011-08-01

索哲(1983-)，男，助理工程师，主要从事船舶设计计划管理工作。