網(wǎng)絡計劃在郵輪薄板流水線管控中的應用

朱安慶，余逸，王炬成

(1.江蘇科技大學 船舶與海洋工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.江蘇現(xiàn)代造船技術有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

郵輪項目普遍使用單元模塊化建造方法，薄板舾裝流水線作業(yè)可以脫離船體基礎獨立進行[1]。在現(xiàn)代造船模式下，相較于同等級尺度的貨船，建造一艘郵輪需要2～3倍的時間，而薄板結(jié)構的建造組裝時間約占全船的2/3[2]。郵輪具有多層甲板結(jié)構，客艙多、上層建筑體積占比大等特點，決定了建造郵輪需要使用大量的薄板結(jié)構，以達到減輕郵輪結(jié)構自重的目的。在大量的薄板結(jié)構中，平面薄板結(jié)構又占據(jù)多數(shù)，為提高郵輪的建造效率，實現(xiàn)平面薄板結(jié)構的持續(xù)均衡生產(chǎn)，船廠需要組建適用于自身特點的薄板平面分段流水線。船廠的薄板流水線解決了郵輪建造大量典型薄壁結(jié)構的生產(chǎn)問題，但如何針對不同的功能結(jié)構特點會使得不同船廠流水線工位設置略顯差異，研究工位設置對流水線計劃的影響對于提高薄板流水線的運行效率非常必要。考慮通過確定流水線關鍵工位和輔助工位對薄板流水線計劃的影響，采用精確的管控方法對計劃偏差做出有效調(diào)控。以某船廠郵輪薄板流水線實際工位布置為研究對象，采用網(wǎng)絡計劃方法對其進行分析，劃分關鍵工位和輔助工位，計算出各項計劃管控參數(shù)，根據(jù)各類參數(shù)對流水線計劃的影響程度討論計劃調(diào)控方法，合理管控流水線計劃，使流水線生產(chǎn)計劃運行高效、穩(wěn)定。

1 網(wǎng)絡計劃的特點

船廠傳統(tǒng)的計劃管控方法是以運用廣泛且操作簡單的甘特圖為主，將生產(chǎn)按照節(jié)點順序、工作對象在時間表格上進行排序，便于船廠高層管理人員編制日程計劃。缺點是不易表達復雜生產(chǎn)線工序之間的邏輯關系，難以適應大型的計劃管控系統(tǒng)，而且各工序的生產(chǎn)時間參數(shù)計算比較粗糙，不能直觀看出計劃的關鍵路徑和關鍵工作，在出現(xiàn)生產(chǎn)計劃調(diào)整時重新編制難度較大。

此時，網(wǎng)絡計劃方法的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。網(wǎng)絡計劃方法的體現(xiàn)形式是各種網(wǎng)絡計劃圖，將流水線上需要消耗場地資源、人力、時間的工序繪制到網(wǎng)絡圖上，各工序相連形成工位路徑，不同路徑形成工位間的邏輯關系。網(wǎng)絡計劃圖可以直觀體現(xiàn)出復雜生產(chǎn)工作管理的組織關系及工藝關系，各工位之間相互依賴、彼此約束，確定各工序的開工、完工節(jié)點后可以計算出流水線各工位上的緩沖時間，可以在不改變工藝和工序間邏輯關系的情況下合理調(diào)配車間資源，保證生產(chǎn)進度滿足建造計劃的需要。所以，采用網(wǎng)絡計劃方法來分析郵輪薄板平面分段流水線是具有適用性的，深入應用網(wǎng)絡計劃能進一步優(yōu)化流水線管控措施。

2 郵輪薄板平面分段流水線

2.1 流水線工位布置

以某船廠為例，該船廠經(jīng)過整合國內(nèi)外先進制造技術工藝和裝備，考慮到郵輪建造特色，組建了薄板平面分段生產(chǎn)流水線。該流水線上各工位的參數(shù)信息和各生產(chǎn)工位間的邏輯關系見表1。不同船廠結(jié)合在建項目和自身特色可適當增減工位，可調(diào)整形成適合自身生產(chǎn)能力的薄板流水線管控計劃。

表1 郵輪薄板平面分段流水線網(wǎng)絡計劃的邏輯關系及持續(xù)時間

每個工位上的生產(chǎn)作業(yè)為一項獨立工作，以表1中郵輪薄板流水線的T型材加工為例，可以同時作業(yè)的部件/圍壁加工稱為該工作的平行工作，緊挨著T型材加工后面開工的T型材裝焊稱為該工作的緊后工作，而表1中鋼板下料和型材下料兩項工作完成后T型材加工才能開始，所以這兩項工作稱為T型材加工的緊前工作。依據(jù)各項工作之間的邏輯網(wǎng)絡聯(lián)系，對其進行連接，構成雙代號網(wǎng)絡圖模型見圖1。雙代號網(wǎng)絡圖是由箭線及箭線兩端的節(jié)點編號共同表示生產(chǎn)作業(yè)流程的網(wǎng)絡圖，圖中每條箭線對應一項生產(chǎn)工作，順著箭線方向箭尾和箭頭分別表示一項工作開工和完工[3]。

圖1 雙代號網(wǎng)絡圖模型

2.2 流水線網(wǎng)絡圖繪制

按照表1中各工位的參數(shù)信息，用雙代號網(wǎng)絡圖繪制出來，見圖2。

圖2 郵輪薄板平面分段流水線雙代號網(wǎng)絡圖模型

箭線上方表示流水線中的生產(chǎn)工位名稱，以表1中生產(chǎn)工位編號表示，下方表示該工位的作業(yè)持續(xù)時間，其中實箭線表示實際存在的一項過程，并且會消耗時間和資源，而虛箭線表示流水線中不存在的一項虛工作，不消耗時間和資源，僅僅起到聯(lián)系、區(qū)分和斷路的作用[4]。繪制出網(wǎng)絡計劃圖后，便可以直觀地分析郵輪薄板流水線計劃管控流程，更合理地布置流水線工位及修正工位，從而根據(jù)生產(chǎn)進度反饋給出針對性糾偏措施。

3 郵輪薄板平面分段流水線網(wǎng)絡計劃計算分析

3.1 流水線網(wǎng)絡計劃計算流程

通過計算郵輪薄板流水線各項生產(chǎn)工作的時間參數(shù)，確定流水線網(wǎng)絡計劃的關鍵工位、關鍵路徑還有完工工期。通過參數(shù)分析為后續(xù)流水線網(wǎng)絡計劃的優(yōu)化、調(diào)控提供準確的節(jié)點參數(shù)信息[5]。

1)生產(chǎn)作業(yè)持續(xù)時間。指流水線網(wǎng)絡計劃中一項生產(chǎn)作業(yè)從開工到完工的時間。

2)工期。完成流水線網(wǎng)絡計劃上一個完整分段的生產(chǎn)作業(yè)所需的標準時間。

3)6個時間參數(shù)計算。

(1)最早開工節(jié)點。指流水線網(wǎng)絡計劃中各緊前工位全部完工的情況下，生產(chǎn)作業(yè)有可能開工的最早節(jié)點。

(2)最早完工節(jié)點。指流水線網(wǎng)絡計劃中各緊前工位全部完工的情況下，生產(chǎn)作業(yè)有可能完工的最早節(jié)點。

(3)最遲開工節(jié)點。指在不延誤流水線網(wǎng)絡計劃的情況下，生產(chǎn)作業(yè)必須開工的最遲節(jié)點。

(4)最遲完工節(jié)點。指在不延誤流水線網(wǎng)絡計劃的情況下，生產(chǎn)作業(yè)必須完工的最遲節(jié)點。

(5)總時差。指一個工位在不延誤流水線網(wǎng)絡計劃的情況下，可以利用的緩沖時間。

(6)自由時差。指一個工位在不延誤其緊后工位最早開工節(jié)點的情況下，可以利用的緩沖時間。

4)流水線雙代號網(wǎng)絡節(jié)點參數(shù)計算。

(1)最早開工節(jié)點和最早完工節(jié)點。當流水線作業(yè)沒有特別規(guī)定時，完工節(jié)點的參數(shù)即為計算工期，此模型中取預舾裝工位為完工節(jié)點。取郵輪鋼板、型材出庫工位為初始節(jié)點，定義最早開工節(jié)點為零；其它工位的最早開工節(jié)點為其所有緊后工位最早完工節(jié)點中取大值。在求出最早開工節(jié)點的基礎上計入該工位消耗時間即為最早完工節(jié)點。

(2)最遲開工節(jié)點和最遲完工節(jié)點。取預舾裝工位的節(jié)點參數(shù)為終點節(jié)點；其它工位的最遲完工節(jié)點為所有其緊后工位最遲開工節(jié)點中取小值。在求出最遲完工節(jié)點的基礎上排除該工位消耗時間即為最遲開工節(jié)點。

(3)總時差和自由時差。總時差為流水線網(wǎng)絡計劃模型中一個工位最遲完工節(jié)點與最早完工節(jié)點相比較多出的余量，或是最遲開工節(jié)點與最早開工節(jié)點相比較多出的余量；自由時差為該工位全部緊后工位最早開工節(jié)點與該工位最早完工節(jié)點的余量中取小值。

5)關鍵工作和關鍵路徑的確定。

(1)關鍵工位。流水線網(wǎng)絡計劃中總時差余量最小的工位。

(2)關鍵路徑。整個流水線網(wǎng)絡計劃中全部由關鍵工位串聯(lián)成的路徑，或總的工位持續(xù)時間最長的路徑為關鍵路徑。

將圖2中各節(jié)點參數(shù)按上述流程進行計算并標注圖上，繪制出該流水線的網(wǎng)絡圖計算示例，見圖3。

圖3 郵輪薄板平面分段流水線雙代號網(wǎng)絡圖計算示例

由圖3計算結(jié)果得出，該郵輪薄板流水線關鍵路徑有2條：①→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧→→→→和②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧→→→→，在圖中用粗箭線表示。關鍵工位為郵輪鋼板出庫、郵輪型材出庫、預處理、拼板下料、銑邊、劃線/切割/打磨、型材裝焊、板縫/縱骨拼接、T型材裝焊、部件/圍壁裝焊、預舾裝，輔助工位包括鋼板下料、型材下料、T型材加工、部件/圍壁加工。

3.2 流水線網(wǎng)絡計劃調(diào)控方法

3.2.1 流水線時標網(wǎng)絡計劃模型

通過圖3網(wǎng)絡計劃找出流水線關鍵路徑和關鍵工位后，還不足以讓使用者對特定節(jié)點的計劃參數(shù)做出直觀判斷，為此，在原有網(wǎng)絡計劃圖的基礎上引入時間軸，將分段舾裝前的郵輪薄板流水線網(wǎng)絡計劃模型轉(zhuǎn)化為時標網(wǎng)絡圖進行進一步的分析，見圖4。時標網(wǎng)絡圖屬于雙代號網(wǎng)絡中的一種特殊形式，結(jié)合了船廠甘特圖和網(wǎng)絡計劃圖的特點，便于清楚表示流水線網(wǎng)絡計劃的時間進程，還可以直觀顯示出各工位開工和完工節(jié)點、關鍵路徑以及生產(chǎn)作業(yè)的自由時差。

首先定義標準工作時間段在圖上繪制出節(jié)點區(qū)間，然后繪制波紋線，以波紋線跨度表示該工位可利用的緩沖時間。接著識別出關鍵路徑，判定條件是從初始節(jié)點至終點節(jié)點無波紋線的路徑。以T型材加工為例，利用圖3計算結(jié)果在圖4中繪制波形線跨度為4個單位，使用者可直接看出該工位有2 d的機動時間可以利用，若T型材加工延誤不超過2 d，則不會對薄板流水線總工期和T型材裝焊工作產(chǎn)生影響，故應在該工位設置修正工位，一旦出現(xiàn)不合格中間產(chǎn)品便可移至修正工位，后續(xù)工作不受影響，以此保證流水線的正常運轉(zhuǎn)。最后，根據(jù)反饋統(tǒng)計出流水線每一單位時間內(nèi)對郵輪薄板生產(chǎn)資源的需要量，為后期對資源的優(yōu)化和調(diào)整提供參考。

圖4 郵輪薄板平面分段流水線時標網(wǎng)絡計劃模型

3.2.2 流水線時標網(wǎng)絡計劃實際進度前鋒線模型

采集流水線的動態(tài)信息數(shù)據(jù)后，傳統(tǒng)的甘特圖很難將流水線實時信息與目標計劃做出直觀對比，進而無法及時跟蹤檢查計劃的執(zhí)行情況并做出反饋，而實際進度前鋒線的應用則可以解決這一問題。實際進度前鋒線模型建立在原薄板流水線時標網(wǎng)絡計劃模型上，從上至下由計劃檢查節(jié)點引出，將該時間段內(nèi)各工位生產(chǎn)作業(yè)實際進度達到的前鋒點用點劃線連成的折線。

首先在圖4基礎上引入日期欄，采用實際進度前鋒線的方法進行流水線網(wǎng)絡計劃的分析，對比實際與計劃完成進度，見圖5。然后計算和比較實際進度前鋒線與時標網(wǎng)絡計劃模型中各工作箭線交點的位置，以此為依據(jù)判斷薄板流水線生產(chǎn)作業(yè)的進度偏差。例如，圖5中分別取1號和15號作為檢查的進度指標，在1號時，板縫/縱骨拼接工位超前計劃0.5 d，T型材加工計劃落后原計劃1 d，由圖3分析得知該工作總時差和自由時差均為2 d，所以不會影響總工期及其緊后工位開工，同理部件/圍壁加工比目標計劃延后0.5 d不會影響目標計劃。在15號時，部件/圍壁裝焊工位落后原計劃0.5 d，由圖3得知該工位總時差和自由時差均為0，這表示該工位沒有緩沖的時間，生產(chǎn)作業(yè)進度滯后必定會影響流水線總工期和后續(xù)預舾裝作業(yè)0.5 d，說明該工位的設置需非常精細，一旦出現(xiàn)問題就難以保證流水線的持續(xù)運轉(zhuǎn)，所以需要嚴格把控該工位的生產(chǎn)作業(yè)時間，實時監(jiān)控該工位的生產(chǎn)狀態(tài)。

圖5 郵輪薄板平面分段流水線實際進度前鋒線模型

3.2.3 流水線網(wǎng)絡計劃的優(yōu)化

在郵輪薄板平面分段流水線計劃執(zhí)行過程中，由于管理組織、生產(chǎn)工藝、設備維護等因素的影響，可能會造成流水線日程計劃與郵輪建造主日程計劃產(chǎn)生偏差，為了不影響總計劃目標的完成，當流水線網(wǎng)絡出現(xiàn)進度偏差時需要使用合理地方法及時糾正。基于圖3～5網(wǎng)絡計劃模型管控方法，以下針對郵輪薄板分段流水線的特點列出4種糾偏措施。

1)調(diào)整網(wǎng)絡計劃中關鍵工位所組成的工作路徑長度。協(xié)調(diào)薄板流水線中關鍵工位，有兩種情況。當實際進度相對計劃延后時，應選擇壓縮尚未完成工作中占用船廠資源少的關鍵工位時間，例如，流水線中的鋼板出庫和型材出庫，根據(jù)圖3計算結(jié)果，可通過增加人力物力以達到減少出庫時間的目的。反之進度超前時，可適當延緩后續(xù)關鍵工位中占用船廠資源多的關鍵工作時間。

2)調(diào)整網(wǎng)絡計劃中各緊前、緊后工位之間的邏輯關系。有時根據(jù)現(xiàn)場實際情況和資源，調(diào)整一些工位的順序和邏輯關系會有很好的效果，在此基礎上重新計算總工期，使網(wǎng)絡圖變化在可控范圍之內(nèi)。船廠可根據(jù)自身流水線生產(chǎn)能力和資源配套能力調(diào)整。

3)調(diào)整網(wǎng)絡計劃中某些工位的持續(xù)時間。這個方法同第一種類似，在盡量不影響原計劃的前提下，選擇壓縮潛力大的工位生產(chǎn)作業(yè)時間進行調(diào)整，使各工位的工時分配更為合理，例如，部件/圍壁裝焊工位，根據(jù)圖3計算結(jié)果，可增加班組數(shù)量，增大工作強度以達到壓縮生產(chǎn)時間的目的。

4)對現(xiàn)場資源的投入的調(diào)整。有時候船廠現(xiàn)場資源或者調(diào)度出現(xiàn)問題，應采取相應的應急措施。例如，將輔助工位上的生產(chǎn)資源部分借調(diào)至關鍵工位，在充分利用輔助工位可緩沖時間的條件下，協(xié)調(diào)各工位之間的資源使用強度，保證郵輪建造總進度計劃不受影響。

4 結(jié)論

根據(jù)網(wǎng)絡計劃方法對郵輪薄板平面分段流水線模型各類參數(shù)的計算分析結(jié)果，確定了2條關鍵路徑和11個關鍵工位，表明在該路徑上設置的工位需要嚴密的信息采集系統(tǒng)，而剩下的4個輔助工位應設置配套的修正工位。時標網(wǎng)絡計劃和實際進度前鋒線的應用可實時判斷流水線的運行狀況，針對計劃不同程度偏差的討論結(jié)果，提供4種流水線網(wǎng)絡計劃的優(yōu)化措施，為后續(xù)信息化采集工作提供了實踐基礎，從而對優(yōu)化郵輪建造計劃管理體系起到了有益的參考價值。

本文僅針對特定郵輪薄板流水線模型進行深入應用分析，提供一種便于操作的管控思路，如有更復雜工藝的郵輪建造項目，可根據(jù)需求增減工位，利用網(wǎng)絡計劃方法進一步探討。