造船作業(yè)精益化分解研究
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1引言
現(xiàn)代化精益造船模式來自對(duì)以豐田汽車為代表的日本汽車工業(yè)的總結(jié)，核心思想就是消除工作中的浪費(fèi)和一切非增值環(huán)節(jié)，使企業(yè)同時(shí)具備大批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性和多品種生產(chǎn)靈活性的能力，它首先由美國造船界提出并逐步應(yīng)用于造船工業(yè)。具體到技術(shù)和操作層面，它包含了許多內(nèi)容，本文將運(yùn)用精益思想對(duì)造船過程進(jìn)行分析，對(duì)造船過程的生產(chǎn)作業(yè)按照系統(tǒng)/區(qū)域/類型/階段進(jìn)行優(yōu)化組合及工作分解,并融入模塊化造船的概念，已達(dá)到均衡連續(xù)準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）的目的；
2精益造船作業(yè)結(jié)構(gòu)
2.1作業(yè)分解的思想及原則
造船過程是一個(gè)多品種、小批量、工作量特別大、多專業(yè)交叉立體作業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)工程，科學(xué)高效地組織生產(chǎn)尤其重要，而精益造船作業(yè)分解正是一種方法，它是把總的船舶生產(chǎn)過程按照一定的原則細(xì)分為若干組成部分（中間產(chǎn)品），目的是按預(yù)定計(jì)劃高效地控制生產(chǎn)全過程；
2.2作業(yè)分解要素
現(xiàn)代化造船作業(yè)有四個(gè)傳統(tǒng)基本要素：即作業(yè)系統(tǒng)、作業(yè)區(qū)域、作業(yè)類型和作業(yè)階段。另外隨著造船大型化、總裝化、復(fù)雜化而引入的模塊化造船概念；
作業(yè)系統(tǒng)指船舶的功能系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。如主機(jī)、發(fā)電機(jī)、燃油、滑油、消防、冷卻水、照明、橫艙壁、縱艙壁、外板等；
作業(yè)區(qū)域指船上的功能區(qū)域和生產(chǎn)的作業(yè)區(qū)域。如：機(jī)艙、貨艙、艏部、艉部、甲板、分段、鋼材預(yù)處理、下料、分段制造、分段舾裝、分段涂裝等；
作業(yè)類型指作業(yè)性質(zhì)、種類、內(nèi)容、批量和技能等特征。船廠作業(yè)類型主要有：船體、舾裝、涂裝。進(jìn)一步細(xì)分，船體按形狀有平面和曲面分段；舾裝按功能船裝、機(jī)裝、電裝和內(nèi)裝；涂裝可以分為預(yù)處理、分段涂裝、跟蹤補(bǔ)漆、完工涂裝等；
作業(yè)階段指先后作業(yè)次序。船體有鋼板下料切割、小裝配、分段制做、分段合攏、船上安裝；電裝部分有電氣舾裝件燒焊、電纜敷設(shè)、電纜捆扎、電纜接線、設(shè)備調(diào)試等；
模塊化是指具有確定功能及各專業(yè)接口的功能模塊；如上層建筑模塊、FPSO發(fā)電模塊、海洋石油平臺(tái)生活模塊等；
2.3作業(yè)分解的模型
精益造船模式就是在區(qū)域和模塊造船的基礎(chǔ)上，用精益思想統(tǒng)籌優(yōu)化系統(tǒng)/區(qū)域/類型/階段這四個(gè)基本作業(yè)要素，實(shí)現(xiàn)更加高效的作業(yè)體制，精益造船是一種從系統(tǒng)到區(qū)域，然后再從區(qū)域回到系統(tǒng)的作業(yè)分解；精益造船是產(chǎn)品導(dǎo)向型生產(chǎn)模式，按照中間產(chǎn)品來組織單件流水作業(yè)的生產(chǎn)。運(yùn)用精益思想和成組技術(shù)原理，按照四個(gè)基本作業(yè)要素的相似性來劃分中間產(chǎn)品，通過合理安排生產(chǎn)節(jié)拍和作業(yè)量，實(shí)現(xiàn)均衡連續(xù)的準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）。
2.4生產(chǎn)價(jià)值分析
在進(jìn)行作業(yè)分解確定中間產(chǎn)品時(shí)，必須分析價(jià)值因素――生產(chǎn)周期、生產(chǎn)資源和作業(yè)環(huán)境，判斷是否具有更高的生產(chǎn)價(jià)值。
PV一生產(chǎn)價(jià)值；T一生產(chǎn)周期；N一生產(chǎn)資源；Q一生產(chǎn)環(huán)境
(1)生產(chǎn)周期(T)。理想狀態(tài)是生產(chǎn)周期等于生產(chǎn)節(jié)拍(見圖1)生產(chǎn)節(jié)拍是滿足JIT要求的最佳交貨周期；生產(chǎn)周期小于生產(chǎn)節(jié)拍，會(huì)造成生產(chǎn)過剩；反之，需要安排加班。兩種情況都會(huì)造成浪費(fèi)。所以，生產(chǎn)周期等于生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)，PV值最高。
(2)生產(chǎn)資源(N)。要求節(jié)約能源、工時(shí)、材料等生產(chǎn)資源。很明顯，生產(chǎn)資源消耗越少，對(duì)應(yīng)的PV值越高(見圖2)
(3)作業(yè)環(huán)境(Q)。使作業(yè)環(huán)境有利于提高作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)安全等。作業(yè)環(huán)境越好，產(chǎn)生的PV越高(見圖3)
上面的這三個(gè)因數(shù)T、N、Q又是有聯(lián)系的，任何一個(gè)因數(shù)的變化都會(huì)直接影響PV。只有在T等于生產(chǎn)節(jié)拍、N最省、Q最好時(shí)，PV才是最高的。設(shè)計(jì)中間產(chǎn)品時(shí)，必須綜合考慮這三個(gè)因素的對(duì)PV的影響，尋找最佳的T、N、Q值的平衡點(diǎn)，以求PV最高。因此，PV是T、N、Q的函數(shù)，即PV＝f（T,N,Q）。
在實(shí)際的造船過程中很難量化PV，好的精益化中間產(chǎn)品體系需要經(jīng)過長期學(xué)習(xí)研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，不斷提高，不斷完善，精益造船本身就是一個(gè)精益求精的過程。
3精益造船作業(yè)體制
現(xiàn)代化的船廠采用產(chǎn)品導(dǎo)向性組織生產(chǎn)，將整艘船按照系統(tǒng)/區(qū)域/類型/階段的原則分解為各種零件和部件，也就是中間產(chǎn)品，然后圍繞中間產(chǎn)品組織具體的生產(chǎn)。精益造船作業(yè)分解就是要建立以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向的精益造船作業(yè)體制。
3.1船舶建造方針
船舶建造方針就是要根據(jù)船廠的實(shí)際狀況，結(jié)合船型、體制、市場環(huán)境等因素，確定特定時(shí)期特定船型的最佳作業(yè)體制。科學(xué)的建造方針需要船廠的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、采購、質(zhì)量、設(shè)備動(dòng)力等各個(gè)部門的專家共同研究完成，并作為最高的工作指南，滲透到船舶建造的全過程，用精益造船的思想和方法事先進(jìn)行充分的溝通和研究，可以事先避免大量建造中可能發(fā)生的問題。
3.2殼舾涂作業(yè)一體化
在現(xiàn)代化造船模式下，精益造船要求實(shí)行殼舾涂一體化，并在此基礎(chǔ)上，按照船體、舾裝（機(jī)、電、內(nèi)）、涂裝三大作業(yè)類型，組織愈加高效的生產(chǎn)作業(yè)。
3.3作業(yè)任務(wù)包
船舶建造方針和中間產(chǎn)品確定后，需要把作業(yè)任務(wù)分解成作業(yè)任務(wù)包，以派工單形式分解到每天的生產(chǎn)作業(yè)中去，具體生產(chǎn)部門再把它分解到每天每一個(gè)作業(yè)者的工作中去。作業(yè)任務(wù)包是由一定的作業(yè)量和工時(shí)組成的。船廠有基于自身水平的工時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，工時(shí)代表一定的作業(yè)量，它反映了造船的生產(chǎn)價(jià)值，也代表了一個(gè)船廠的作業(yè)水平。同樣的作業(yè)內(nèi)容在不同的作業(yè)階段施工，其工時(shí)消耗可以是不一樣的，因?yàn)椴煌鳂I(yè)階段的T、N、Q可能會(huì)不一樣，因此，在設(shè)計(jì)中間產(chǎn)品和作業(yè)任務(wù)包時(shí)，應(yīng)該盡可能選擇最佳作業(yè)時(shí)機(jī)，追求最高的工時(shí)利用效率和最大的PV。
3.4托盤化管理
大量的舾裝工作量從碼頭、船臺(tái)前移后，平臺(tái)和車間的物流量勢必會(huì)隨之大大增加，
物流管理的任務(wù)也更加繁重，管理不善就會(huì)使設(shè)備和材料不能在施工現(xiàn)場得到及時(shí)處理，施工環(huán)境難以獲得改善。解決的方法就是在詳細(xì)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)和精確的計(jì)劃編制前提下的托盤管理。托盤與中間產(chǎn)品的劃分原則相同，也是按區(qū)域、階段等來劃分，并與船體分段劃分相適應(yīng)。托盤是和作業(yè)任務(wù)包相對(duì)應(yīng)的，在確定建造方針時(shí)，就需確定作業(yè)分解和托盤管理的原則，然后按照準(zhǔn)時(shí)制的生產(chǎn)要求，在需要的時(shí)候把需要的物品送到需要的地方。托盤就好比一個(gè)空的容器，里面可以放各種規(guī)定的軟件和硬件物品，在需要的時(shí)候使用。
3.5模塊化造船
船舶是一個(gè)非常復(fù)雜的產(chǎn)品系統(tǒng)，由于模塊化制造具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來造船業(yè)也逐步進(jìn)行了這方面的實(shí)踐。所謂模塊化造船，是采用“積木式”組件，即一些獨(dú)立的單元件和標(biāo)準(zhǔn)件，通過組裝，形成造船中的結(jié)構(gòu)模塊、舾裝模塊，這些既相對(duì)獨(dú)立，最終又將組合在一起的模塊，不但具有獨(dú)立功能、通用性和特定界面，而且要在船臺(tái)（塢）內(nèi)合攏成船舶。模塊化造船的出發(fā)點(diǎn)是縮短裝配時(shí)間，使船上工作量最小化，減少各系統(tǒng)裝備和不同學(xué)科之間的交叉連接點(diǎn)的工作量；
模塊化造船是將船舶裝備或系統(tǒng)按功能或?qū)哟误w系劃分成若干個(gè)有接口關(guān)系的相對(duì)獨(dú)立單元，按照通用化、系列化、組合化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)原則以不同的方式排列組合成船舶裝備和系統(tǒng)的一種技術(shù)。它實(shí)際上是船舶標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)工程實(shí)施的產(chǎn)物，是比簡單按系統(tǒng)/區(qū)域/類型/階段劃分中間產(chǎn)品更高層次的造船作業(yè)分解模式；
4精益造船作業(yè)分解
精益造船作業(yè)分解包括船體、舾裝和涂裝三部分，每一種作業(yè)分解的生產(chǎn)節(jié)拍必須盡力滿足均衡連續(xù)的準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）。船廠可以通過調(diào)節(jié)作業(yè)任務(wù)包的工時(shí)計(jì)劃來達(dá)到理想的生產(chǎn)節(jié)拍，同時(shí)合理安排生產(chǎn)資源（N）和資源環(huán)境（Q）。
4.1船體制造作業(yè)分解
船體分段或模塊是精益造船的基本作業(yè)單元，分段或模塊劃分對(duì)于舾裝、涂裝和大合攏作業(yè)至關(guān)重要，它會(huì)直接影響造船生產(chǎn)效率。分段或模塊的劃分必須綜合平衡各專業(yè)對(duì)精益造船的需要。分段或模塊的劃分三原則為滿足高效的制做要求、高效的船體大合攏要求、高效的預(yù)舾裝和涂裝要求。
4.2舾裝作業(yè)分解
精益舾裝的目的是縮短船舶建造周期進(jìn)而擴(kuò)大造船總量，從縮短船臺(tái)/船塢和碼頭建造周期出發(fā)，把舾裝作業(yè)量船上前移到平臺(tái)和車間，以擴(kuò)大平行作業(yè)面積，達(dá)到提高作業(yè)效率、進(jìn)行先行預(yù)舾裝、縮短總舾裝周期的目的，舾裝作業(yè)可以在船體建造的各個(gè)作業(yè)階段進(jìn)行。在制定建造方針時(shí)，就需要確定船體各作業(yè)階段的工作量。由于各階段的舾裝作業(yè)具有相對(duì)的獨(dú)立性，因此舾裝作業(yè)任務(wù)包的工作量可以比較靈活地分配到船體建造的各個(gè)階段，有利于組織精益造船的節(jié)拍生產(chǎn)。
舾裝作業(yè)分為材料設(shè)備采購、單元組裝、分段預(yù)舾裝、船上安裝和設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)五個(gè)階段。精益舾裝作業(yè)分解原則：1)將困難的舾裝作業(yè)位置轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳碌淖鳂I(yè)位置，改善作業(yè)環(huán)境；2)擴(kuò)大先行舾裝作業(yè)量，實(shí)行單元組裝和分段預(yù)舾裝，改善作業(yè)條件，提高生產(chǎn)效率；3)將舾裝作業(yè)從密閉、狹小、高的不安全作業(yè)區(qū)域轉(zhuǎn)移到敞開、寬敞、低的安全作業(yè)區(qū)域，達(dá)到安全、方便、高效的作業(yè)4)盡可能地?cái)U(kuò)大并聯(lián)生產(chǎn)作業(yè)任務(wù)包數(shù)量，擴(kuò)大平行作業(yè)面積，縮短總舾裝作業(yè)時(shí)間；5)均衡分解作業(yè)任務(wù)包工作量，合理設(shè)計(jì)生產(chǎn)節(jié)拍，確保均衡連續(xù)地舾裝作業(yè)生產(chǎn)，使人和物始終處于流轉(zhuǎn)狀態(tài)；6)最大程度減少腳手架的使用。
4.3涂裝作業(yè)分解
精益涂裝是精益船體建造和精益舾裝的自然延伸，它將原來需要在船臺(tái)/船塢和碼頭完成的涂裝作業(yè)前移到船體建造和分段預(yù)舾裝階段，利用船體建造和分段預(yù)舾裝時(shí)優(yōu)越的作業(yè)環(huán)境安排生產(chǎn)，達(dá)到安全作業(yè)和高效生產(chǎn)的目的，真正實(shí)現(xiàn)殼舾涂一體化作業(yè)。同樣隨著?散貨船和油船共同規(guī)范?于2008.7.1的開始實(shí)施，對(duì)于船廠來說，實(shí)施高效的精益涂裝就變得更加必要和迫切了。
精益涂裝作業(yè)分解的原則是：
1)將向上的涂裝作業(yè)轉(zhuǎn)換成向下或至少垂直的涂裝作業(yè)；
2)將高空作業(yè)轉(zhuǎn)換成低空作業(yè)；
3)將狹小區(qū)域作業(yè)轉(zhuǎn)換成敞開區(qū)域作業(yè)；
4)將室外作業(yè)轉(zhuǎn)換成溫度和濕度條件更好的室內(nèi)作業(yè)；
5)給作業(yè)人員提供更加安全的作業(yè)環(huán)境；
6)盡力防止鋼板生銹和涂裝返工；
7)最大程度減少腳手架的使用；
8)在全船建造過程中均衡涂裝作業(yè)量，組織
精益生產(chǎn)，避免大量涂裝作業(yè)集中在交船階段。
精益涂裝的作業(yè)流程包括鋼板預(yù)處理、管材涂裝、分段涂裝、單元涂裝、跟蹤補(bǔ)漆和完工涂裝。
5結(jié)論
本文討論了現(xiàn)代化精益造船的作業(yè)分解原則和方法，以及在造船過程中如何優(yōu)化作業(yè)分解，從而實(shí)現(xiàn)均衡連續(xù)的準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）。
提高船臺(tái)/船塢、碼頭、高跨廠房等造船設(shè)施的利用率一直是各個(gè)船廠追求的目標(biāo)。為了提高船臺(tái)/船塢和碼頭的利用率，船廠必須將大量的舾裝工作量前移，推行先行舾裝法，為了縮短總的舾裝周期，在大量舾裝工作量前移后，組織盡可能多的并聯(lián)舾裝作業(yè)。這樣就需要擴(kuò)大先行舾裝平行作業(yè)的面積。很顯然，舾裝作業(yè)平臺(tái)的投資遠(yuǎn)比船塢碼頭小得多，但船廠總的資源利用效率卻大大提高了。
船廠同樣可以通過擴(kuò)大部件制作、構(gòu)件裝配和半立體分段裝配的平行作業(yè)面積，將許多分段裝配焊接的工作量前移，將大量的部件、構(gòu)件和半立體分段按照中間產(chǎn)品的相似性特征，組織精益化生產(chǎn)，從而加快分段的制做速度。