机装生产设计管理革新

王 彦, 贾紫钰, 晋昊翔, 林建中, 王章建

(上海外高桥造船有限公司， 上海 200137)

0 引 言

一个完整的船舶设计体系涵盖了初步设计、详细设计和生产设计。在船舶企业变革与创新中，设计工作是首要问题。生产设计作为设计环节中直接面向施工部门的一环，非常重要。当前各船厂生产设计存在诸多不足：设计细化程度偏低，信息表达不充分；设计质量欠佳，后期返工修改较多；过程管理不到位，边设计边修改现象普遍……机装专业是众多专业中难度较高的一个专业，机装生产设计工作量大，自主性要求高，受限条件多，后期修改率偏高。改善机装生产设计，提高整体设计水平，是设计向生产转换过程中必须面对的难题。

1 机装生产设计特点

(1) 系统多、设备多、舾装件多。机(泵)舱、机舱棚区域涵盖了燃油、滑油、货油、空气、淡水、海水、通风、排气等几大类数十个系统；涉及的设备种类广、数量多，致使该区域的舾装件种类、数量远超其他区域；多数舾装件需根据实际情况“量身定制”，标准化程度低。

(2) 空间有限，受线型影响大，设计难度高。出于航速和燃油经济性考虑，多数船型尾部线型较窄。受其影响，尾机型船舶机舱区域，尤其是机舱底层区域空间十分有限，要在这些狭小的空间里同时布置众多的设备和舾装件，设计难度高。

(3) 后续船设备更换频率高，修改工作量大。受船舶所有人设备选用意向、设备价格波动、设备供货情况、设备布置空间、设备技术升级等诸多因素的影响，使得机舱设备的更换始终处于较高的频率。表1为某型散货船主要设备更换率。

表1 某型散货船主要设备更换率 %

表1所述的主机、锅炉、主发电机，即所谓的机舱“三大件”更换甚为频繁，而这些设备均涉及多个系统，可见修改工作之巨。

(4) 设计周期短，设计条件不成熟[1]。船舶所有人从下单到开工，要求的时间间隔非常短。在非常规设计周期下，各项计划无法按线性排布。图1为某型船设计计划节点，整个项目的设计周期已压缩在10个月以内，各项前后道工作之间都会出现周期重叠，生产建模的时间只有3个月左右，极其紧张。多数图纸资料在生产设计开始后才陆续提供，并时常出现“断供”现象，设计条件不够成熟。

图1 某型船设计计划节点

(5) 计划准时性要求高。各项计划节点的准时性直接影响着舾装件纳期、生产部门的施工节奏和进度。无论输入条件如何，图纸、订货计划都必须充分保证。

(6) 船舶所有人个性要求多。船舶市场属于典型的买方市场，处于强势地位的船舶所有人在整个过程都具有较强的话语权。船舶所有人会将其船舶管理习惯、使用经验等诸多个性化要求在各个环节向船厂提出并要求满足。多数意见只适用于该船舶所有人自身的项目，不具代表性，鲜有借鉴推广的价值，对标准化设计产生不利影响。

深入分析机装生产设计专业特点，针对当前凸显的问题，在专业技术管理方面，通过推行标准化设计、建立大数据库、深化专业合作、强化过程和质量控制以及细化人员管理等措施，探索解决问题之道。

2 设计作业标准化

设计作业标准化是指在设计以及与设计相关的技术、科学和管理作业活动中，对重复性的事物和概念，对实际的或潜在的问题，制订、发布和实施共同的、可重复使用的规则的行为[2]。通过这类行为，对设计或与其相关的工作起到促进作用，甚至带来直接的效益。加大新标准制订和已有标准使用更新力度，建立标准数据库是设计作业标准化过程中两项至关重要的工作。

2.1 加大新标准制订、已有标准应用及更新力度

船舶产品是一个集合了众多标准件和非标件的复杂综合体，从其本质属性来说，它属于定制的非标准化产品。国家标准、行业标准、公司标准等各类标准在船舶设计、建造过程中得到了广泛的应用，但各类船舶舾装件中，尤其是机舱内部的众多舾装件中，非标件仍占有很高的比例。

设计部门作为公司主要技术部门，在标准应用、升级更新等方面起着主导作用。结合机装生产设计的特点，加大各类已有标准的应用、升级更新，以及经验向标准的转化力度非常重要。在设计过程中，最大限度实现舾装件标准化，才能最大程度地固化某些工艺流程，提高设计和现场施工的效率。设计标准化程度越高，舾装件的通用性和互换性就越高，受纳期的影响程度也越低，为公司的建造提速、节点连续性提供有力保障。对现有标准定期进行升级更新，与时俱进，保证最新、最符合现阶段造船需求的技术及时得到应用。将日常积累的经验适时向标准进行转化，通过制订新标准，将小众化的经验进行大众化推广，可对设计效率、水平提升起到推动作用。

2.2 建立标准数据库

各类标准数据库是设计工作的基础，其完善程度、正确率对设计效率的提升和模型、图纸的正确率有着直接影响。图2为标准数据库结构框架。

图2 标准数据库结构框架

2.2.1 设备库

机舱设备众多，不同船型间设备差异大，每一型新船的设计，设备建模工时约占整个铁舾专业建模工时的1/4。

设备库是将近几年各船所有机舱设备按类别进行整理，梳理出清单，并将模型存于指定的数据库中。清单的梳理重点突出设备型号、参数、生产厂家这些易比对的特征。在应用时，可通过这3个关键特性进行快速检索[3]。在设备资料齐全的情况下，可以查找完全相同的设备直接利用或相似度很高的设备稍加修改后利用。在设备资料不全的情况下，可以根据选定的厂家信息及技术协议中的相关参数，从设备库中查找相似的设备临时应用。在有限的设计周期内，最大限度避免设计人员因等待而浪费时间。

随着船型的增加，设备库的数据将会越来越全面，检索出相同或相似设备的概率也越来越高，设备建模周期也将逐步缩短，为后续设计提供有利条件。表2为设备库清单中主柴油发电机组部分节选。

表2 主柴油发电机组设备库清单(节选)

2.2.2 部件库

部件库对生产设计尤为重要。部件库涵盖的板材、型材、管材、管附件、阀附件等专业间的通用数据达数十个大类数千项之巨，再加上各专业的专用数据，整个部件库的数据量非常庞大，因此部件库的整理和维护是一项繁琐的系统性工程。此前新设计船所用部件库一般会从最近类型相同的项目进行拷贝，且数据库权限开放导致管理较为困难、错误率偏高，直接影响着模型、图纸的准确率。

标准部件库是将各船型、各专业通用的部件数据进行汇总、梳理、复核，存于指定数据库，由专人进行维护和管理。在新船设计时，以此为部件库拷贝数据源。通过提高源头数据正确率来保证后续设计工作的正确率[4]。

2.2.3 标准模型库

生产设计建模风格、模型布置形式因人而异，没有完全统一的标准。但是，不同船型同一类设备的布置以及与其相关的舾装件类型、数量和布置形式存在一定的相似性，具备一定的借鉴价值。

标准模型库包含标准STRUCTURE、标准箱柜、单元模块库等。通过对多型船同类别舾装件或相同设备的布置进行比较，找出相同点，并结合配建、使用等情况反馈，将部分舾装件或设备的布置形式进行固化并形成数据库[5]。对于较为简单的模型，比如各种形式的直梯、拉手、栏杆等可以直接从数据库插入。对于较为复杂的独立箱柜、模块单元等，在标准形式基础上进行修改。通过上述手段实现部分模型的快速建模，缩短过程时间。图3为单/双大气冷凝器热井单元模块形式。

2.2.4 标准图库

对于只有一级工艺的船厂，生产设计图纸直接面向施工人员，对图纸细致程度、信息完整程度要求极高。各种施工工艺、过程文件、节点详图等都须在图纸中进行详尽表达，这些工作是生产设计图纸设绘过程中不可或缺的环节。

标准图库集合子图库和标准图样，将图纸中通用的、共性的、出现频率极高的图面信息归纳成多个模块，根据需要进行选取、组合或直接填入舾装件参数，最大限度缩短图纸设绘时间，提高图面信息正确率。

图3 单/双大气冷凝器热井单元模块形式

3 专业界限模糊化

在目前部门组织框架下，各科室设计工作按类型主要分为详细设计和生产设计，前者为先行专业，指导生产设计工作的开展。各专业内部又细分为多个平行专业。专业间有明确的分工职责和归口要求。受专业分工和设计人员自身专业能力的影响，普通设计人员更多地局限于自己领域的工作，缺少全局性，专业间出现了一道无形的壁垒。推诿、拖延现象时有发生，这已成为一种通病。

在精益设计的大背景下，借鉴国外先进船厂“大机装”的理念，机装设计可尝试专业界限模糊化，通过下述措施形成专业间的融合[6]。

(1) 专业培训开阔视野。通过各种专业技术培训，了解其他专业的技术知识，丰富自身知识构成，突破专业局限性。在设计过程中，立足本专业，充分考虑其他专业。

(2) 前期介入。在详细设计阶段，生产设计人员主动参与，结合自身特点、配建经验等，将生产设计诉求提前反馈，将后续可能出现的设计问题提前解决，保证生产设计的流畅性。

(3) 后续延伸。详细设计人员可利用其系统知识丰富的专业优势，在图纸设绘时，将细节性内容或生产设计容易忽视的知识点等，在图纸中反映或通过其他手段向生产设计过程进行反馈，降低生产设计出错概率。

4 过程管理规范化

生产设计过程是指从生产设计前期介入到施工图纸输出结束这一完整时间段内的所有工作。在这一时间段内，设计人员、项目主管需完成的工作复杂且多样化。各项工作间既相互关联又相互影响。理清各环节内在联系、理顺各输入输出条件是保证项目有序推进的先决条件[7]。

(1) 注重梳理。制约生产设计开展的外部因素、每一阶段设计工作开展所需的具体输入条件、影响其他专业开展的输出条件、设计工作主次顺序等均需重点梳理形成指导性文件，作为阶段工作开展的参考。表3为机装铁舾专业通道部分设计输入条件节选。

表3 机装铁舾专业通道部分设计输入条件节选

(2) 规范项目主管的管理行为。在各船型生产设计过程中，项目管理工作内容大同小异，项目管理行为却因人而异，个性化明显，亮点与不足并存。按求同存异原则，将共性工作进行梳理并规范化，形成作业细则供参考。各项目主管在此基础上结合项目特点和自身优势进行差异化管理。

(3) 明确分工职责、制订时间节点。明确设计人员和项目主管的工作内容及各自职责，为职责范围内的各项工作制订合理的时间节点，并按节点进行进度管控。表4为生产设计管系建模进度控制表节选(第2月工作内容及进度要求)。

表4 生产设计管系建模进度控制表节选(第2月工作内容及进度要求)

对过程内容进行梳理、对过程行为进行规范、对过程职责进行明确和对过程关键点进行监督，让各项工作处于全面可控状态。

5 质量管理多元化

质量是企业生存的根本，是企业竞争力的核心。设计质量关乎着成本控制、施工周期、一次报验合格率等多个环节或指标的顺利实现。

以往机装生产设计质量管控措施较为单一且滞后，设计人员更多依赖后期的模型平衡和图纸校对。由于整个质量管控环节处于设计周期的中后期，效果一般，边出图边修改模型成为了常态，这也是机装生产设计A类(设计考虑不周)修改率长期居高不下的关键所在。

革新后的生产设计质量管控变被动式质量管理为自发性、持续性、多元化质量管理。质量管理贯穿于整个设计周期[8]。图4为机装生产设计质量控制体系中的管系专业区域建模质量管控流程。

(1) 加大现有质量控制文件利用率，强化自主质量管理[9]。校审手册、技术协议谈判要点汇编、图纸设绘要点汇编等集合了设计通用要求、技术协议谈判要点及技巧、图纸设绘要领、各船型配建问题反馈等内容的质量管控基础文件，设计人员须知道且可熟练运用，并在整个设计过程中自觉应用。

(2) 模型专项平衡与模型校对交替进行。淡化后期区域模型平衡，将该项工作提前并分解，在不同设计阶段，对重要舾装件、设备、工艺等进行专项平衡，如主通道、主机吊装、轴系安装及吊出、锅炉安装等。在模型初步完成阶段，设计人员按校审手册自检后，交由其他经验较为丰富的设计人员进行校对，并完成意见修改。

(3) 出图前设备核对，降低设备建模错误对后期舾装件安装的影响。由于设计人员自身差错、厂家差错，出现设备无法安装、管路无法与其连接或其他相关舾装件无法安装等问题。这类错误在A类修改中占有较高比例。在建模工作结束、出图工作开始前，按照设备工作图、最新一版送审图或退审意见等，对设备模型进行交互核对，将人为错误降至最低。

图4 管系专业区域建模质量管控流程

6 人员管理柔性化

人员管理是科室或团队日常工作之一。高效的人员管理、合理的人员配置是项目有序推进的必要条件。面对由不同年龄层次、不同能力等级人员构成的团队，以及随项目开展而进行的人员频繁调配，通过柔性化的管理方式[10]，快速形成战斗力。

(1) 梳理人员能力，明确人员定位。合理的项目人员配置，其前提是对设计人员的能力有充分的了解。因此，对设计人员能力进行梳理和定位并建立履历档案[11]十分必要。通过建模效率、模型一次合格率、出图效率、图纸一次正确率、现场问题处理及时性和有效性、专业协调能力、解决问题的思维能力等多个指标，采用员工自评、同事互评、主管详评、领导点评等全方位评测方法，对设计人员综合素质进行较为合理的定位，并形成履历档案，为日常人员调配提供参考[12]。表5为生产设计人员建模履历节选。

表5 生产设计人员建模履历节选

(2) 针对性培训，缩小能力差距。对综合素质评测反馈出的人员能力短板，进行有针对性的、常态化的专业内部培训或跨专业培训，通过培训缩小设计人员之间的能力差距，使得各能力层次的人员配比处在比较均衡的状态，让每个设计人员同时能满足新船设计、后续船修改、在建船现场配建的岗位需求，为特定时期人员灵活调配奠定基础。

(3) 定岗不定人，人员调配灵活化。常规的人员岗位管理方法是定岗定员，即明确岗位种类和数量，以及与这些岗位匹配的人员。但是，在当前局势下，面对多项目并行开展、人力配置不足、设计周期短、计划准时性要求严等不利因素，须打破常规的人员岗位管理方法，定岗不定人，实现人员调配灵活化。新项目建模、出图，后续船模型、图纸局部修改，在建项目现场配建人员非完全固定化，都可视当前工作紧迫性合理平衡各岗位的负荷，进行人员灵活流动和短期集中投入，保证紧迫目标快速完成。

7 结 语

立足机装专业，以专业特性为出发点，以项目为实施载体，对生产设计管理方面的革新措施进行探索。将某30万吨级原油船项目作为该管理革新措施的首个实施对象，通过系列创新措施的有效应用，该项目在计划、质量等方面都取得了不俗的成绩。尤其在质量方面，A类修改率和总修改率均实现了历史新低。后续在苏伊士原油船和阿芙拉成品油船项目上的多次实施，使得这些创新性管理措施的合理性、科学性得到了充分的验证，各项措施也已成熟并具备全面推广的可行性。目前，船、电、舾专业以此为蓝本，结合本专业实际情况进行了深度推广应用，在计划完成率、设计修改率方面均得到了大幅度改善。