船舶生產設計工時管理分析及其信息化

索 哲，滕 勇，劉金華，張虹宇

(江蘇熔盛重工有限公司，江蘇南通 226532)

船舶生產設計工時管理分析及其信息化

索 哲，滕 勇，劉金華，張虹宇

(江蘇熔盛重工有限公司，江蘇南通 226532)

設計工時管理是設計管理的重要工具，通過有效的設計工時管理，能縮短設計周期，為設計過程控制創造條件。研究了船舶生產設計環節的圖紙工時的構成，并通過基準工時的確立而建立了工時體系模型，對實動工時和基準工時的關系進行了梳理，并通過編程使其收集和分析自動化。通過對某船廠某船型的設計實例進行了實施，證明該系統是有效實用的，最終達到有效的工時管理目的。

設計管理;基準工時;納什均衡

0 引言

目前船舶行業對生產過程的工時定額管理已有了初步成效，國內外學者也對這方面進行了一定的探索，并取得了一系列成果［1］。但是，一直以來，船舶設計管理未有有效的量化的管理手段，設計的應有的管理依據——設計工時管理，也未能夠在各船廠或設計公司有效的實施。這是因為船舶行業的設計為復雜產品的設計工作，需要各個專業大量人員的協同，各專業設計人員的水平能力差異，工作方式不同，從而使工作量的界定變得困難，同時上下道的工序制約很大。因此，船舶設計工作難以量化，統一的測算標準難以建立，設計工時定額也就不易確定［2］。而設計工時管理的重要性卻是不容忽視的。通過對設計工時的分析，可以確定設計部門的當前負荷，也可利用設計工時進行將來設計負荷的分析，做好人力資源的預案。通過對反饋工時的分析，可平衡各專業的設計工作量，為組織建設提供參考數據。通過對設計工時的管理，可以促進設計計劃的有效運行。

本文通過統計分析法和分析經驗評估法提出一套適合生產設計的設計工時管理理念，建立船舶設計工時管理的模型，將基準工時與實動工時通過對船舶的區域劃分及納什均衡理論結合起來，并編制與之相關的信息化程序，從而可以方便的運用此方法完成基準工時的建立及實動工時的收集分析等工作，而不必借助花費巨大的軟件系統，從而很好的實現設計工時管理的目的。

1 生產設計工時管理模型

生產設計圖紙設計工作的主要內容是:對詳細設計圖紙和設備資料的消化，進行設計前期策劃;完成各專業的生產設計建模以及各類生產設計圖紙的設計(包括各類制作圖、安裝圖、托盤表等)［3］。所有這些工作都需要各專業協同完成，包括船體、船裝、機裝和電裝。生產設計的總工時由上述各個環節的工時定額構成。所以對生產設計圖紙工時的界定可分為準備、建模、平衡、出圖四部分，而在實際的操作中，僅此粗略的分類，是不能對設計管理起到更直接的指導意義，因此就需要對各專業的圖紙工作進行更詳細的分類。例如船體工作可細分為:結構建模、制作組立圖、套料排版、切割圖、型鋼加工圖、曲型加工圖、扁鋼加工圖、托盤表、校對等。

1.1 基準工時表的建立

基準工時，即以一特定的技術等級，完成一特定的工作量，并達到相關標準所需要的有效工時。對專業圖紙工作細分后，需要建立相對應的基準工時表來作為工時模型建立的基礎。但是對于設計部門來說，因為單份圖紙的工時對以后同型船舶不容易進行一一對應的分析處理，對每份圖紙都建立相應的基準工時是耗費時間且不精確的工作，而且對以后船舶的建造很難起到指導作用。對此考慮到，因為同型船舶除了噸位的不同，在實際的各個專業對其區域的劃分卻是類似的，而同樣區域的難度總體來說也應該是一致的?；谶@種考慮，可以再將圖紙進行區域劃分，例如船體圖紙可分為艉部分段、艉軸包分段、機艙分段、雙層底分段等。

下一步即是通過經驗評估法對已經過上述分類的圖紙及分段進行工時的基準工時的制定。需要說明的是，通過預估而出的基準工時并不精確，但是可以通過納什均衡在后續的實動工時分析中進行不斷地校正。通過對工作進行細分和對圖紙的劃分后，并建立以設計經驗3年的設計師的水平為基準，得到基準工時S，即得到下述基準工時表(以散貨船船體為例):

表1 某散貨船船體生產設計基準工時表h

1.2 實動工時系統的建立

實動工時系統可以分為實動工時的采集和實動工時的分析。實動工時的采集即是對每個工作階段和每項工作工時量的采集。具體來說即對每個分段的建模，每份圖紙的完成等都需要進行采集。采集的周期應為天，當天數據工作設計人員可以很清晰地填出，從而減少了隨意填寫的可能性。

對采集到的工時信息進行分析的方法是:將不同技術等級人員填報的圖紙工時轉化為以同一技術等級為基準的工時，合并同一份圖紙所用工時;按照上面的圖紙分類，將圖紙或分段劃分到區域;求得不同區域不同圖紙類型的平均工時數:

式中:V為平均實際花費的工時數;ti為單份圖紙花費的工時數;Q為技術等級之間的轉化常量;n為圖紙數。

但是這樣的工時采集方法容易使設計人員產生抵觸心理，而且由于填寫的條數的繁多而導致數據分析的難度加大，所以就必須使填寫人性化和分析自動化。

1.3 基于納什均衡的實動工時準確性處理

有了基準工時S，繼而通過實動工時的填寫得到了實際所用的工時V，然后用V來修正S。隨著工時填寫的增加，而V的值也越來越接近能反映出實際的能力，從而用越來越精確的S值來指導計劃的制定，預測后續船所可能發生的工時，掌握設計人員的實際工作能力。

上述處理方法從理論上來講并沒有錯誤，并且方法簡單，處理方便，很容易為大家接受，但是實際情況并非如此。在收集到的實動工時中，設計人員出于自身的考慮，會在填寫工時方面有一定的出入(例如設計人員會多填工時以增加工作量等)，這些是上述理論無法控制的，而一旦不去控制，整個工時系統的正確性就會喪失。

為了控制上述情況，必須從上述工時的Q入手，使Q變為某區域所有人工時平均值V的一個函數。一旦設計人員多填工時，他就要考慮由此而帶來的技術等級降低所產生的風險，而這也變成了每一位員工與管理者之間的博弈。

員工實際所填的實動工時可以通過納什均衡理論來設計。用G表示一個博弈，如該博弈有n個博弈方，每個博弈方可選擇的策略的集合為Si(i從1到n)，Sij表示博弈方i的第j個策略，Pj表示博弈方j的得益，是各博弈方策略的多元函數;在博弈G={Si，Pj}中，如果由每個博弈方的各一個策略組成的某個策略組合{S1，S2，…，Sn}中，任一博弈方 i的策略Si都是對其余博弈方策略的組合的最佳策略對策，則(S1，S2，…，Sn)為 G 的一個“納什均衡”［4，5］。在實動工時填寫的系統中，主要存在某員工和管理者兩個博弈方，假設員工A該分段做了t h，實際填報為T h，某區域分段平均填報為V，那么該員工收益為PA:

式中:m為員工每小時工作公司所給的報酬;R是員工的填報數可能影響計劃完成等的不確定風險。

那么員工根據自身利益最大化進行填報，其填報工時不一定選t。要使員工自覺填報t，就必須設計Q和R，同時使PA最大化，即對T求導，使導數P'A=0，

當 Q'(T，V)=m+R'(T)=0時，達到博弈的均衡，其中，Q'、R'為 Q、R 的導數。可以看出，為了達到這個納什均衡，關鍵是對技術等級函數Q的合理設計以及風險系數R的合理提升。

2 通過修正的基準工時進行工時管理

有了相對準確的基準工時，即可以做出一系列工作，例如提高項目工時成本估算的準確度，有效預測設計負荷峰值［6］，及時制定應對措施;有效反映個人的設計負荷及能力水平，便于合理安排工作，加強計劃的可控性;反映員工技能成長曲線和工作態度等。

但是對實動工時的整理分析、基準工時的收集、投入到某船型的工時確定以及基準工時與計劃小日程的結合都是任務量相當繁重的過程，所以就必須使實動工時的填寫人性化和分析處理的自動化。用VBA編程就可以實現這些功能，使每天的工時填報在2 min內完成，處理分析也是程序自動完成，而不必借助于花費巨大的系統軟件。

3 實例驗證

以某船廠擬建造的某大型油船的船體專業為例，根據對船體專業建立基準工時，確定新造船舶的圖紙設計工時數據，修正了該船型的圖紙計劃即小日程計劃。以船體專業為例，其船體負荷與人員分布圖如圖1所示。

圖1 某大型油船生產設計船體負荷與人員分布圖

根據修正的小日程所得到的圖1，設繪工時和建模工時用柱形圖表示(單位:h)，參照左邊坐標軸;人員投入用折線表示(單位:人)，參照右邊坐標軸?？梢钥吹?，該系統預測了該船設計的每周峰值，對資源進行了平衡處理，為人員安排提供了依據。

4 結論

設計工時管理是設計管理的重要工具，本文研究了船舶生產設計環節的圖紙工時的構成，并通過基準工時的確立而建立了工時體系模型。對實動工時和基準工時的關系進行了梳理，并通過VBA編程使其收集和分析自動化，對某船廠某船型的設計實例進行了實施，最終達到有效的工時管理的目的。

［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］ 張志英，李珍，何成能，陳基強.船舶生產設計工時體系及預測模型研究［J］.中國造船，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］ 許巖.基于納什均衡的管理者薪酬分析［J］.會計之友，2008，(3):96-97.

［5］ 張維迎.博弈論與信息經濟學［M］.上海:上海人民出版社，1996.

［6］ 劉淑紅，陳進.應用神經網絡輔助計算工時定額的方法研究［J］.機床與液壓，2007，35(1):81-83.

F406

A

2011-08-01

索哲(1983-)，男，助理工程師，主要從事船舶設計計劃管理工作。