超大型集装箱船船体生产设计标准化工时研究

张 阳，魏 雷，于 洋

（江南造船（集团）有限责任公司，上海 201913）

0 引 言

近年来，随着船舶和航运市场进入低谷期，船公司的船舶订单数量明显下降，世界各大船厂之间的竞争日趋白热化。一方面，船东越来越倾向建造超大型船舶以节省运营成本；另一方面，各船厂为争取更多订单，不得不满足船东对缩减船舶建造周期的要求，这使得船舶设计的工作量和难度在单位时间内大大增加。对于船舶生产设计从业人员来说，如何适应造船生产设计周期短、节奏快的发展趋势，同时设计出满足规范和现场生产节点要求、质量有保证的产品，是当前必须考虑的重要问题。

目前，国内外各大船厂和船舶设计公司大多采用AVEVA 公司的TRIBON 软件开展船体生产设计工作。对于生产设计工时，国内外相关从业人员进行过一定的探索，取得了相应的成果。但是，船舶生产设计工时不同于船舶生产工时，不易被量化。长期以来，船舶行业生产设计领域内没有行之有效的精确计算手段，这使得生产设计工时管理工作的难度比较大。当前，生产设计工时物量大多是根据经验，通过粗放式估算得出的，与真实的生产设计工时物量相差较大。

对于船舶生产设计工时物量，常用的分析计算方法有2 种：

1）类比估算法，按以往设计同类型区域分段所需工时，根据经验进行增减之后搬到新船上使用。在设计过程中，根据设计人员技术水平高低的反馈随时调整计划，直至任务完成。该方法适于在建造新型船舶时使用，缺点是工时数量预估偏差大。

2）统计计算法，按新造船舶的船型和吨位，从工时数据库中找出规格、尺寸最接近的1 ～2 型船的数据，将新船分段与参照船分段一一对应。根据参照船分段零件数量和分段总工时，精确推算新造船分段零件数量，按比例缩放计算之后得到新造船分段工时。该方法适于在建造成熟船型时使用，缺点是适用面较窄，需在积累较多的船型工时数据库之后方能奏效。

21 000 TEU集装箱船在设计时是世界第一大集装箱在制船型，第二种方法并不完全适用，而第一种方法需借助可靠的计算方法才能得到满足适用要求的工时。

利用标准工时对新船型设计总工时进行类比估算，一方面能消除设计人员技术水平对结果的影响，另一方面能借助旧船型的设计经验数据对新船型设计工时进行有效的估算和修正，从而得到精准的工时数据。

1 集装箱船的设计工时管理

标准工时是指由能力中等的人员完成一项工作所需时间。采用标准工时进行研究，可有效避免不同个体间能力差异带来的统计误差。

本文研究的主要内容是TRIBON平面建模出图工作标准化工时数据库的建立。

将以往设计船型时得到的成熟工时数据库作为参考，采用类比计算法进行适当的工时转换修正，可得到整船的分段工时。根据经验公式，按分段建模及校对、分段出图及校对的设计分工，对分段工时进行细分，形成分段标准工时，方便派分设计任务。将整船的分段工时拆分之后，即可形成全船的标准工时数据库。

集装箱船设计工时数据库是指先将集装箱船全船生产设计工时按区域拆分，再按分段拆分，最后按设计阶段拆分，汇总形成的设计工时矩阵表，简称工时数据库。集装箱船设计工时拆分原则见图1。

图1 集装箱船设计工时拆分原则

根据上述原则拆分集装箱设计工时之后，将各阶段工时与分段一一对应，最终汇总形成全船工时数据库模型，见表1。

表1 集装箱船全船工时数据库模型 单位：h

2 集装箱船工时估算

2.1 全船分段设计工时计算

虽然21 000 TEU集装箱船分段数量巨大，但通过与对标船型同区域分段相比较可知，二者大小相差不多，因为两型船分段都是根据同一套场地和设备划分的。因此，对标船型的统计工时数据可作为本文所述系列船型工时数据估算的样本进行借鉴。

下面以船体平面建模生产设计工时为研究对象，对整个船体分段进行标准工时估算。新船总工时主要采用区域分段类比估算法估算：利用同区域分段结构相似性原理，借鉴对标船型的区域分段平均工时数据，将其作为新船区域分段平均工时，推算新船分段区域总工时，从而得出新船总工时。

若设定21 000 TEU集装箱船代号为a，对标型船代号为b，则主要的计算过程步骤如下：

式（1）中：为各区域序列号。

式（4）中：Δ为人工修正值。

4）将第一次修正之后的总工时拆分为区域总工时，化整为零，在区域内进行第二次修正，汇总得到新船二次修正总工时。根据各区域间工时比例，将新船一次修正总工时人工拆分为各区域分段总工时，通过与步骤2）中的各区域估算总工时相对比，对新船一次修正总工时进行二次修正，从而逐步向准确值靠拢。

式（7）中：为区域内分段数量；Δ为单个分段相对区域平均数的修正值。

对区域分段平均工时进行相应的工时增减之后，可得出区域内单个分段的定额工时。每个区域都进行该操作，由此便可得到全船各分段工时。

2.2 建立集装箱船设计工时数据库

通过2.1 节的计算步骤可得出21 000 TEU集装箱船全船各分段工时清单，将单个分段的设计工时按设计阶段细化并汇总，即可得到完整的全船工时数据库，为下一步的设计精细化管理做准备。

2.2.1 分段设计工时精细拆分

由平面建模设计工作流程可知，从保证设计质量的角度出发，上述3 类工时中分别有设绘工时、校对工时和修改工时。由此，对分段总工时进行拆分：先按建模、装配图和结构信息图等3 项工作进行工时拆分，然后按设计、校对和修改等3 项工作进行工时拆分。

采用的工时拆分方法为统计归纳法，根据长期生产设计实践数据统计之后，总结得到建模、装配图和结构信息图的工时比例大致为3∶4∶3。对于不同船型，可在此基础上根据详细设计图纸状态进行适当调整。这样，将建模和出图工作的设计、校对、修改工时比例覆盖进去之后，便可得到一套新的工时拆分比例，见表2。

表2 21 000 TEU集装箱船分段设计工时拆分项及其比例

说明：

1）设单个分段设计工时为100%，则设计各阶段工时比例如表2 所示。

2）该工时拆分比例满足该船设计原则的要求，符合科室内设计业务分工范畴和设计人员的设计习惯，仅供参考。对于不同船型或不同设计单位，该比例有不同程度的调整，在此不作详细讨论。

3）该工时拆分比例仅表达了21 000 TEU集装箱船普通分段的设计工时拆分比例，对于特殊区域的特殊分段，该比例有所调整，需根据分段具体情况具体实施。例如：对于集装箱船艏、艉和机舱区域中含外板曲面较多的区域，结构信息图设绘工时比例需适当增加；对于舷侧分段抗扭箱区域，其含有较多85 mm超厚板，结构信息图校对工时比例需适当增加。

2.2.2 分段设计工时精细拆分示例

以艉框架102 分段设计工时拆分结果为例，该分段工时数据库见表3。

表3 艉框架102 分段工时数据库 单位：h

从表3 中可看出102 分段从建模开始，每一步设计、校对和修改所需标准工时。其中，排查工时为选做任务，不包含在设计主体时间内，可在前三项工作完成后仍有工时余裕时选择进行。

由此，利用EXCEL表格功能将21 000 TEU集装箱船各分段的设计工时按拆分比例一一拆分之后进行汇总，便可得到全船平面建模分段设计工时列表，这就是21 000 TEU集装箱船船体生产设计平面建模工时数据库。通过建立船体设计工时数据库，一方面能确定船体设计工时的基本物量，另一方面可为下一阶段设计精细化管理提供数据基础。

3 结 语

本文通过对船体生产设计各模块的工时占比进行分析，选择平面建模生产设计工时作为重点研究对象，利用对标船型对平面建模生产设计工时进行系数换算和人工调整修正，整理出了一个符合设计实际的标准工时数据库。同时，根据经验比例公式将设计工时进一步细化，得出了整船分段设计工时任务包，为下一步的设计精细化管理研究打下了基础。

通过不断积累各类船型的经验数据，建立多套船舶标准工时数据库，新造船舶的工时预估将变得越来越精准，该方法的应用将越来越简便。