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船舶生产设计工时体系及预测模型研究 基于神经网络的模型求解
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50卷 第4期 (总第 188期)
2009年 12月
中 国 造 船
SH IPBUILDING O F CHINA
Vo1.50 No.4(Serial No.1 88)
Dec.2009
文章编号 :1000.4882(2009)04—0177—09
船舶生产设计工时体系及预测模型研究
张志英 ,李 珍 ,何 成能 。,陈基 强
(1. 同济大学 机械工程学院,上海 200292;2.华 东师范大学 河 口海岸学国家重点实验 室,上海 200062;3.上海外
高桥造船有 限公 司 设计部,上海 200137;4.上海宝钢设备检修有限公司,201900)
摘 要
设计工时定额是设计管理 的重要基础数据。 由于船舶设计建造过程 中的设计工时尤其是 生产设计工 时
没有准确的基础数据,也缺乏有效的工时预测模 型,导致无法对设计工作进行有效管理。研 究的 目的是建
立船舶生产设 计工时体 系及工 时预测模型 对项 目工时中的图纸作业和非 图纸作业进行研 究,建 立 了非图
纸作业工时的模 型和图纸作业工时的神经 网络预测模 型。以某船厂 的设计项 目进行 了验证,表明该模 型是
有效和准确 的,可以为加强设计管理、提 高设计效率提供依据和基础。
关 键 词 : 船舶、舰船工程;生产设计;工时;神经网络
中 图 分 类 号 :TP391.4 文 献标 识码 :A
0 引 言
经过 20多年发展 ,我国船舶工业 取得 了巨大成绩 ,造船 总量等 重要 指标连 续多年据全球第三,己
成为 名副其 实的造船大 国。但与 日韩 等造船强 国相 比 ,船舶 工业整 体技 术水平仍然存在着较 大 的差距 。
先进 造船能力不足 、自主研发能 力弱、船舶 配套对外依 存度高、造船 生产效 率低 ,这些是制约我 国造
船业 进一步 发展 的 四大瓶颈 。影响造船生产效率的因素很 多,在设计管理上表现为 自主开发 能 力差、
设计 周期长 、设 计过程 控制 不力,使得设计 深度和准确性不 高 ,返工较多。因此 ,加 强设计管理 、提
高设计 效率对 提高我 国造船企 业 的整体效率 具有重要意 义 。
船舶建造属于按合 同组织生产的项 目性生产,有严格 的交货期和质量要求,但又须随时面对客户
的独特 需求及 需求 变更 ,使得 设计 过程 中更 改频繁 。船 舶设计 属于 知识 型复 杂产 品设计 工作 ,而且 各
专业 设计人 员运用 知识 独立判 断程度 不同,工作方 式不同 ,这 就使得设计过程中计划节点的设置和工
作量 的界定较为困难 ,设计 过程受上下道工序和 设备 资料的牵制很大 。因此 ,船舶 设计 工作难 以量化,
统一 的测算标准难 以建立 ,设 计工时定额也就不易确定。
设计 工 时定额是设计管理的重要基础 数据,通过 有效 的设计工 时管理 ,能缩短 设计周期,为设计
过程控制创造条件。科学合理地确定设计工时定额 ,可有 效进 行设计工时分析和负荷平衡 ,建立满足
生产 需求和充分发挥 设计能力的设计计划控制 体系 。若设 计工 作量评估不足,对设 计高峰缺少必要的
应对措 施 ,会延长设计周期 。在这种情况下 为不影响船舶建造周期 ,设计 人 员只有长时间地加班赶 工 ,
收稿日期 :2008—06—27;修改稿收稿 日期 :2008 08—10
基金项 目: 国家 自然 科 学基金资助项目 (40606018),国家 自然科 学基 金资助项 目 (70872076)
中 国 造 船 学术论文
造成设计质量下降;若设计工作量评 估过高 ,会导致设计能力过剩和人力 资源的浪费 。因此,设计工
时定额 的制定 是平衡设计节拍 、缩短设计 周期的基础 ,也是科 学组织设计 的前提。
目前制定工时定额常用 的方法有 :分析经验评 估法、统计分析法、类推 比较法 、技术 定额法 ,以
及数学模型和神经网络法等。工时定额受多种因素的影响和各种条件的制约 ,随定额对象与定额条件
不同而不同 。国 内外许多专家和学者已对船舶 生产过程的工时定额进行研究 ,取得 了一些成 果[卜。】,但
有关设 计工时定额的成果 甚少 。文献 [4】运用类推方法研 究 了模具工 业的设计工 时定额方法 。文献[5】
研究了非体力劳 动作业 形式 的工时定额 。韩国船厂将设计工时管理分 为三个阶段 :(1)根据不 同设计
作业的工时信息,建立完整工时体系;(2)建立工时预测模型;(3)通过反馈和修正工时数据,完善
设计 工 时体系 。
由于不 同船厂 具有一定差 异性,如大型 吊车的起重 能力 、生产流程、外包作业 的份额和船坞大小
等不同,导致各船厂生产设计的深度也不相同,难 以建立一个通用的工时体系模型。但每一个船厂的
设计 工时有其确定的影 响因素,具有 一定的规律性。本文 以某船 厂为例 ,通过研究不同设计作业 的工
时影 响 因素,建立起设计工 时与船舶参数之 间的联系,确定船舶 的设计工时定额,形成设计计划控制
体系 ,为船 舶企业 的设 计管理 提供基础数据和 管理依据。
1 船舶 生产设计工时模型
船舶设计一般分为初步设计 (合同设计)、详细 设计和生产 设计三个阶段[刚。船舶制造主要流程 如
图 1所示。从船舶企业角度看,初步设计 和详 细设计 定义“造 怎样 的一艘船”,而生产设计定义“怎样造
一
艘船”。生产设 计是以 中间产 品为导 向,按区域、阶段和 类型进行作业任务的分解和组合,为生产部
门提供各类施工 图纸和管理 图表 。生产设计过程持续的时间最长 ,对生 产 的影响也最大。
l 项 目 I
l 合 同 设 计 l
j
◆
l 详 细 设 计 l
◆
l 生产设计 l
l 伟Ⅱ造 、 装 酉己 }
◆
l 胄西装 l
V
l 船 坞 搭 载 l
l 试 航 l
l 交 船 l
1
.. L
l 保修 J l
图 1 船舶 制 造 流 程 示 意 图
对 于一个造 船企 业来讲 ,生产 设计 的主要 内容是 :通过对 详 细设计 图纸和 设备 资料的消化 ,进行
设计前 期策划;根据主要作业区域的工 作范围和流程进 行综 合布置 图的构思与平 衡,完成结构前期建
模、预套料、详细组立划分和建造工程图;完成各专业 的生产设计建模,以及各类生产设计图纸的设
计 (包括各 类制作 图、安装 图 、托 盘表等 )。所有这些 工作都需要各专业协 同完成 ,包括 船体、船装、
机装和电装 ,其中船装 、机装和电装称为舾装。生产设计的总工时由上述各个环节的工时定额构成。
根据 对船舶 生产 设计过 程分析 ,生产 设计工时的结构构 成如图 2所示。
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yuheng2008
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