船舶建造中的工時物量定額應用方法研究

朱韓鋼，馬曉平

(1.江蘇新時代造船技術有限公司，江蘇 靖江 214500；2.江蘇科技大學船舶與海洋工程學院，江蘇 鎮江 212003)

船舶建造中的工時物量定額應用方法研究

朱韓鋼1，馬曉平2

(1.江蘇新時代造船技術有限公司，江蘇 靖江 214500；2.江蘇科技大學船舶與海洋工程學院，江蘇 鎮江 212003)

分析了目前船廠工時物量定額管理中普遍存在的問題，在此基礎上結合在工時定額使用中取得的一些經驗，借助現代造船解決方案，提出了以工程分解中的標準任務包為核心建立工時物量定額的基本方法，并通過在現場實施應用和數據采集，以回歸統計分析的方法完成對工時定額的修正。

船舶建造；工時物量定額；生產管理

0 引言

在船舶建造過程中，為了量化生產中的工作量，制定有效的生產計劃，合理的配置勞動力資源，縮短無效勞動工時，降低生產過程中的勞務成本，越來越多的船廠開始使用工時定額的方式進行作業任務包管理。日本船廠從20世紀60年代就開始通過手工單據的方式積累物量和工時之間的關系，信息系統出現后，在原有手工數據的基礎上，借助系統進行工時和物量定額數據的積累，目前已經形成完善的工時物量定額體系，并較好地使用工時物量定額管理生產中的工時和負荷。我國船廠在工時物量定額管理方面起步比較晚，雖然借助了日韓船廠的一些經驗，但經過多年的推廣應用，在很多造船企業(尤其是民營企業)收效甚微。本文分析了目前部分船廠工時物量定額使用的現狀，找出制約工時物量定額應用的主要因素，并提出了相對完整的解決方法，希望對船廠建立工時物量定額體系具有參考價值。

1 船廠工時定額使用現狀分析

1.1標準任務包分解體系建立存在的問題

要實現工時定額管理，首先要建立標準的任務包分解體系，在此基礎上完成對某個項目的工程分解。然而標準任務包的分解沒有普遍適用的方法，不同的管理者采用不同的角度對于同一項目可以有多種分解的方法，再加上船廠承接船型品種的多樣，難以制定統一的劃分標準。

1.2制定工時物量體系存在的問題

(1)評價工時的物量體系難以建立。由于同一類型任務包涉及到的評價物量有很多種，特定類型的任務包選擇什么樣的物量才能合理的評價工時，需要考慮的因素較多，難度較大。如鐵舾件安裝的任務包，不能單純的使用舾裝件的件數或者重量來計算工時，而是需要對舾裝件進行分類后，針對不同的分類使用不同的物量類型來表達各自安裝需要的工時定額。

(2)生產現場所要求的定額物量往往比較深入，以力求將來能夠公平的結算。而在當前的設計狀態下，現場所要求的大部分物量難以直接提供，需要在設計部門所能提供的數據基礎上進一步統計挖掘。而且，在未形成相對完善穩定的工時物量體系之前，這些物量體系在運行過程中容易被修改，也就難以通過二次開發來高效的提供特定的物量數據，這部分物量數據的統計挖掘在很長一段時間內只能依靠人工去完成。

(3)部分船廠缺少歷史數據的積累，工時物量之間的關系建立只能依靠經驗，或者現場測算，起初的工時物量之間的關系變更頻繁。

(4)即使完成了工時物量體系的建立，還要考慮影響任務包工時定額其他的因素，其中可分為內在因素和外在因素。內在因素包括船型、設備設施、工藝水平、施工區域、施工階段、施工難度、設計修改等，外部因素包括船東要求、施工班組的熟練程度、天氣等，這些因素共同制約著工時物量之間的關系。

1.3應用工時管理體系存在的問題

(1)缺少數據記錄積累的工具，數據采集困難。一般以手工的方式進行記錄，存在著記錄數據錯誤、不及時、不規范等缺點。

(2)部分船廠將工時和工人收入掛鉤，因此在工時體系的實際運行中，存在著虛報工時現象，從而導致工時嚴重虛增，無法獲得真實有效的統計數據。

(3)運行一段時間之后收集到的工時，由于缺少科學的統計方式，船廠僅做到為了收集工時而收集工時，沒有進行有效的數據統計分析，不能為工時物量定額的修正起到促進作用。

2 產品導向型的工程分解方式

標準任務包是制定工時物量定額的基本操作單位，我廠依據現代造船模式的成組技術原理以及常規的生產組織方式，在產品分解結構的基礎上，劃定標準任務包，并按標準任務包對所有的船舶建立工程分解。

一般的船舶建造工程分解方式如下：從橫向上分為先行作業、船塢(臺)搭載作業和后行作業；再從縱向上看，首先以產品分解結構中的對象(分段、總段、區域、系統)為基礎，分解為“生產活動”→“任務包(WOP)”→“任務(Task)”3層結構。

其中任務包(WOP)是生產部門指揮施工班組作業的依據，是連接中日程和小日程的紐帶，同時也是圖紙發放、物資領用、工時物量定額、生產資源分配、工程預算和進度評定以及質量檢驗的基礎。任務(Task)是對WOP的進一步細分，是施工班組指揮個人作業的依據。Task是現場操作執行反饋的最小單位，是現場實際物量工時定額采集的來源。

比如：船體的分段作業可分為“裝配”、“焊接”標準任務包，分段舾裝作業可分為“鐵舾件安裝”、“管子安裝”、“電裝件安裝”等標準任務包。

3 工時定額評價體系

以上述標準任務包為基礎，制定各種類型任務包工時定額的表達方式。

WOP和工時定額關系如圖1所示。

3.1工時定額體系初步建立

首先，船廠生產各部門、設計部門以及成本部門需要共同確定各種類型任務包工時的評價物量。其次，再由生產部門和成本部門根據自身的生產能力，確立不同物量對應的工時定額。通過任務包的物量計算完成工作包所需消耗的工時稱之為“標準工時”。但在工時定額體系建立之初，標準工時和物量之間存在的關系采用單位物量所消耗的工時直接表達。

比如：分段制作階段的“裝配”和“焊接”任務包都可以使用此階段的焊接長度來計算工時。但此處的焊接長度并不是簡單的將所有焊縫的長度相加，而是需要根據焊接難度的不同，分別確立完成單位長度不同難度的焊縫所需的工時定額，或將不同難度的焊縫通過系數折算成名義焊接長度，再通過名義焊長制定工時定額。通過測算，分段階段焊接任務包的標準工時見表1。由此方法可以延伸至各種類型任務包物量的確定，并依據現場的經驗和測算，給出初步的標準工時。

表1 分段階段任務包的標準工時

實際應用中，由各個生產部門下發給施工班組執行的工時，需要考慮由于各種因素對工時的影響，可將下發給施工班組的工時稱為“目標工時”。目標工時和標準工時之間的修正關系如下式：

T.Mhr=αβS.T-R.MHr+A.MHr

式中：T.Mhr為目標工時，下發給施工班組的執行工時；S.T為標準工時，依據物量按照定額計算出來的工時；α為生產效率系數，用于區別同船型系列船之間的效率差異；β為季節效率系數，用于區別不同季節之間的效率差異；R.MHr為減少的工時，因技術進步或工裝改善等因素而臨時減少的工時；A.MHr增加的工時，因船東要求或施工技能等影響而臨時增加的工時。

3.2工時物量定額統計分析及修正

在建立工時物量定額之后，經過現場一段時間的使用和工時收集，可以采用數學的方式對工時定額和物量之間的關系進行回歸分析，用來修正工時定額。基于統計分析與數學模型法的工時定額研究為工時定額的制定提出了一種更為準確化的表達形式，通過隨機的統計數據進行數學分析得到的模型往往能夠反映出大量樣本數據共性，并能忽略那些在樣本中所存在的變異值[1]。

本文采用最小二乘法，按偏差平方和最小的原則選取擬合曲線，并且采取二項式方程為擬合曲線的方法。

給定已經采集到的若干工時數據點Pi(xi，yi)，i=1,2,…,m，其中：x代表物量；y代表對應物量所消耗的實際工時。

求得工時定額與物量之間的近似曲線y=φ(x)，使得近似曲線與y=f(x)的偏差δ的平方和最小，即滿足下式：

求解過程可查詢相關數學文獻。

針對不同類型的任務包以及工時定額和物量關系，依據收集到的數據分別回歸擬合各自的曲線，再次依據物量計算工時時，可參照擬合的曲線所計算出的工時。另一方面，可以依據收集到的工時對造船中不同階段、工種所對應的主要物量進行回歸，得出的擬合曲線可以用于新船型建造工時的預估。

4 基于MES的工時采集方式

制造執行系統(MES)位于業務管理層和過程控制層之間，面向車間層的生產管理技術與實時信息系統。一方面，MES將業務管理系統的命令進一步細化后，向生產過程發出制造指令；另一方面，MES將過程控制層收集到的實時信息，反饋回業務管理系統，作為生產計劃和統計分析的依據[2]。本文中同樣采用MES的方式，通過系統下發給現場的生產任務包，并基于手機端進行現場派工和工時收集管理。基本流程如圖2所示。

圖2 基于MES的的現場派工和工時管理

在實際工時的反饋中，包含了實動工時和誤工工時兩大部分，其中船廠需要根據各自的特點對誤工工時產生的范圍有明確的界定，如缺料、報驗延誤、設備損壞、天氣等，以便對誤工工時進行統計分析，才能逐步消除作業中無效和等待的時間。

5 結語

本文以現代造船解決方案為基本手段，生產部門在系統中將任務包派發給施工班組，班組長使用手機終端進行現場派工和工時采集，有效解決了實際生產過程中工時信息管理方面存在諸多難點。

由于實動工時的采集主要依靠現場的作業班組，為了獲得較為準確的實動工時反饋，在實施初期，工時定額主要用來預估工作量和安排生產計劃。此時應避免將工時用于結算，否則會導致反饋工時虛高，而無法獲得真實有效的反饋數據。

建議在工時物量定額運行一段時間之后，有了大量有效工時數據積累，并且以回歸統計分析方式對工時定額進行修正，在此基礎上再進一步考慮將工時管理和結算管理相結合。另一方面，經過現場較長一段時間的運行，可以基本固化表達工時定額的物量構成方式，此時可制定物量數據的標準格式，以便技術部門能夠快速的提供。

[1]熊偉.面向非標準化制造的工時定額研究[D].上海：東華大學，2012.

[2]丁伯慧，齊二石，楊作剛.離散型制造企業MES系統架構的研究[J]. 組合機床與自動化加工技術，2006，(10):104-106.

2014-06-13

朱韓鋼(1979-)，男，工程師，從事企業信息化管理、船舶先進制造技術研究推進工作；馬曉平(1964-)，男，研究員級高工，從事船舶先進制造理論和解決方案的研究、開發、教學工作。

U673.2

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