造船企業生產場地資源能力測算

金宇恒

（上海外高橋造船海洋工程有限公司，上海 201306）

0 引 言

船舶作為大型復雜結構物，具有建造周期長、交貨期緊、需多項目平衡與協調、多種工種和多種專業并行交叉作業等特點[1]。船舶建造是一種以中間產品為導向，以船塢分段搭載為焦點，推、拉相結合的多生產階段的分層級船舶分段建造工程，具有殼舾涂一體化作業、大量使用場地資源和勞動密集等特點，對生產場地的要求很高[2-3]。隨著造船行業盈利難的問題日益突出，精益管理需求越來越多。造船企業因開展生產活動的需要，對生產場地的需求很大，合理應用生產場地具有重要意義，對生產場地管理進行研究尤為重要。

本文對船舶建造企業生產場地的功能劃分進行介紹，并在該生產場地功能的基礎上以散貨船和礦砂船為目標船型，計算模擬船塢批次工況下分段、總段胎位能力和堆放場地能力，通過對生產負荷與生產能力進行對比分析，得出模擬工況的優勢和劣勢，以便明確營銷目標、生產節奏和生產物量，為相關的勞動力調整和設備設施維修等工作提供充足的策劃和調整時間。同時，重點探索生產場地能力和負荷分析方法。

1 生產場地基礎管理工作

1.1 生產場地功能劃分

造船企業生產場地是指辦公大樓、食堂、安全消防通道和綠化帶等輔助設施以外的與產品生產直接相關的生產性用地，主要包括船塢、碼頭、平臺、堆場及室內廠房和車間等。除了安全消防通道以外，企業所有的道路和通道經批準之后也可作為臨時性生產場地。為便于對場地進行分層分級管理，提高核心生產場地的使用率，根據使用部門和場地使用功能屬性對生產場地進行功能劃分。

1.2 生產場地編碼管理

隨著信息化需求不斷增加，統一場地編碼規則更有利于同平臺、規范化和高效地進行生產管理運作，主要應用在物料定點配送、信息系統胎位計劃和信息系統分段物流管理系統中。場地編碼的主要對象是生產所需的室內廠房車間、外場平臺、堆場、船塢、碼頭、引橋、通道和干道等，主要用來明確場地的地理位置，以方便安排生產活動。為方便記憶和指代明確，體現出二維坐標直觀明了的優點，編碼規則（見表1）借用已有道路名稱作為干坐標。編碼的起始點在材料碼頭位置，向東和向南為正向。場地編碼共由 6位數字或字母組成，其中：前3位為公司確定的前提編碼；中間2位為場地使用部門的工位編碼；最后1位為使用部門的部門代碼。

表1 編碼規則

1.3 場地功能劃分工位信息數據庫

通過建立工位信息數據庫和生產場地信息匯總表（見表2）實現對全廠生產場地的信息化管理，合理分析各區域和各工位的生產情況，并進行單位面積產出測算，為不斷地進行生產場地功能劃分和生產流程統籌優化提供數據支持。

表2 生產場地信息匯總表

2 分段堆場能力分析

分段堆場作為船舶建造過程中的重要生產資源，是分段下胎之后進行分段預舾裝、報驗等工作的分段堆放和周轉場地[4]。根據使用功能的不同，可將堆場分為加工堆場和緩存堆場。當前分段堆場資源已成為一些船廠提高產出的瓶頸。對造船分段堆場分段堆放能力進行測算，編制科學的分段堆場資源管理計劃，已成為造船企業生產場地資源管理的重要課題。在現代造船模式下，在管理分段堆場過程中常會受到很多難以預料的因素（如天氣、設備、場地和配套廠家等）的干擾，使得分段物流計劃的制訂難度提高、可執行性變差[5]。因此，研究出動態分段堆場能力分析方法對于加強場地資源管理而言具有重要意義。

2.1 堆場堆放能力測算

根據船型的分段劃分要素表，分別對船型A、船型D、船型B和船型C的船型分段要素進行計算，平均單只分段的投影面積分別為235.8m2、304.7 m2、262.7 m2和259.9 m2。若分段堆場的面積固定，則可堆放分段的數量為堆場面積除以平均單位分段的投影面積。如果分段堆場堆放船型A的分段，單只分段的投影面積最小，場地堆放能力達到最大值600只；如果堆放船型D的分段，場地堆放能力達到最小值536只。

2.2 流通物量數據分析

暫時以船型B和船型C為主要船型進行分析，場地堆放分段的能力為568只。計算出流通物量和堆場量見圖1，場地堆放分段的能力為568只，分段堆放量為490只，堆放能力仍有富余，但出現堆場略有不足的現象；按照分段制作和分段堆放量1:2配比，計劃月產出約200只分段，分段堆放量約400只分段，堆放量偏高。出現分段堆放量增加和堆場能力不足的主要原因有：

1) 新船型生產前期準備工作不足，分段鋼板到貨配齊較晚，為確保生產物量均衡，安排其他船舶提前建造，該船下塢后堆場的分段量會快速減少；

2) 部分脫期分段影響快速吊裝，造成分段滯留在堆場；

3) 船型B的分段中大比例的隔艙分段放置在分段堆場，因為這些分段的面積為450.0m2/只，是全船分段平均面積的1.7倍，占用場地較多；

4) 其他中間產品臨時占用，如艙口蓋占用分段堆場。

圖1 流通物量和堆場量測算樣張

3 生產場地資源能力測算實例

以代表性的散貨船和礦砂船為例，結合目前最新的先行分段標準工期和分段總段胎位情況對各工況下的生產場地能力和分段堆放場地能力進行測算，通過對生產負荷與生產能力進行對比分析，得出各工況的優勢和劣勢，給出改進建議。模擬工況為1#船塢船型A雙線8批次建造和2#船塢船型C 6批次建造，相關數據見表3。

表3 模擬工況數據

3.1 分段胎位生產能力測算

根據以往的生產能力測算情況，在設備設施變化不大的情況下，造船企業的生產能力主要受分段胎位周轉的影響[5]。結合船型標準工期，針對胎位周轉測算出分段制作能力為

式(1)中：c為各類型胎位月產出量；b為各類型分段胎位標準工期；a為各類型胎位數量；26指每月有工作日26d。

各類型分段胎位標準工期數據來源于各船型生產計劃標準工期。表4為分段胎位情況匯總表樣張，其中的數據是根據各船型生產計劃標準工期測算的。

表4 分段胎位情況匯總表樣張

按分段胎位類型劃分測算得到的胎位周期數據見表5。由于艙口圍胎位是專用且固定的，可滿足需求，產能按照需要產出的物量計算，不計入胎位總量；小分段可靈活安排，不影響總體情況，平均胎位周期為各區域加權平均值。

表5 按分段胎位類型劃分測算胎位周期數據

根據式(1)和表3～表5中的數據，得到月度產能數據見表6。該工況下月均分段468只，月產能為273只，月度產能缺口為195只；分段胎位為造船企業的瓶頸資源，據此計算得出的分段制作能力為整體能力。

表6 月度分段胎位產能數據

3.2 分段堆放場地能力測算

由上述計算可知分段制作能力為每月273只，由分段制作和分段堆放階段標準工期及歷史數據測算出分段制作能力與分段堆場配比為1:2，據此進行分段堆場量需求預估。同時，船型A、船型B和船型C的分段按平均單只的投影面積分別取235.8 m2、262.7 m2和259.9 m2。根據不同船型物量配比，得到模擬工況下堆場能力與負荷對比見表7。

表7 堆場能力與負荷對比

在該模擬工況下，月均分段468只，月產能為273只，月度缺口為195只，需進行分段外協。在產出相應配比下，堆場需求為546只分段，堆場能力為589只分段，堆場可滿足生產需求。通過對模擬船塢批次工況下的分段胎位能力和分段堆場能力進行計算，對生產負荷與生產能力進行對比分析，可從生產場地資源的角度得出合理的年度產能規劃，以明確營銷目標、生產節奏和生產物量。

4 結 語

本文通過對造船企業生產場地功能劃分、分段堆場能力和分段胎位能力計算方法進行研究，并以船型A和船型C為目標船型計算全年模擬船塢批次工況下的生產場地能力和分段堆放場地能力，得出模擬工況的優勢和劣勢，以便明確營銷目標、生產節奏和生產物量，為相關的勞動力調整和設備設施維修等工作提供充足的策劃和調整時間。同時，重點探索了生產場地能力和負荷分析方法，為后續進行自動化胎位計劃編制和智能場地物流管理等研究做準備，為數字化造船打下理論基礎，為智能制造的數據分析積累更多的數據。