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原文传递总装化造船生产均衡性方法研究

论文题名：	总装化造船生产均衡性方法研究
关键词：	船舶制造;总装化造船;均衡生产;任务包;堆场管理;生产流水线;搭载网络
摘要：	总装化是建设现代造船模式的基本方向，均衡连续性生产是现代造船模式的重要特征，生产过程的均衡性分析是实现船厂精细化、信息化管理的重要手段。本文系统地研究了总装化造船生产过程的均衡性表达及其分析方法、均衡性体系的建立以及均衡性分析的工程应用，这是建设现代造船模式重要的基础研究课题。均衡性是世间万物发展进化过程的重要特性，造船作为现代工业经济的重要领域，深入系统研究其生产系统的均衡性具有非常重要的意义。均衡的概念最早起源于物理学和生物学现象，随着社会经济和工业化的进步，生产均衡性逐步发展成为工业企业的生产组织和过程控制的重要方法和原则。文章首先将均衡生产的概念和原理引入到船舶制造行业，作为造船生产过程的均衡性研究的理论基础。产品导向型造船工程分解是现代造船模式区别于传统造船模式的重要特征。在产品导向型分解方法基础上文章提出了一种基于任务包的造船工程分解方法。根据系统、区域、类型以及阶段四种生产特征，船舶的制造过程被分解为数量众多的任务包，任务包涵盖了中间产品的加工流程、加工工时、加工日期等信息。相对于产品导向型分解方法来说，基于任务包的工程分解方法对生产任务实现量化分析，这样更加易于信息化的实施，它是进一步进行生产均衡性研究的信息化基础。中心制造船模式是现代造船模式的一种典型形式。在中心制造船模式下，造船生产过程可以分为装配型生产、流水线生产、服务型过程等多种类型，不同生产过程均衡性的要求不同，均衡性外在表现以及评价方式也不尽相同。本文分别以堆场、平直流水线、船坞搭载为研究对象，对不同类型的生产过程的均衡性分析方法进行研究，并提出了均衡性评价指标。为了进一步降低造船生产系统的结构复杂性、提高系统的柔性，保障造船过程的均衡连续性，文章提出了一种“纯”总装化的造船模式，完善的社会配套产业是该模式实现的重要外部环境，企业信息化集成管理系统的建立是重要的保障。总之，均衡性的一般概念和原理是研究总装化造船生产均衡性的理论基础，基于任务包派工单的管理体系是信息化基础。本文在阐述了均衡性的一般概念和任务包分解体系的基础上分别对总装化造船生产过程中各环节的均衡性表达和分析方法进行了详细研究，最后提出了“纯”总装化造船的均衡性生产计划体系建立方法。具体来讲，论文主要从以下六方面进行了深入地研究： 1．均衡性的原理及应用研究论文首先引入面向负荷的生产过程控制的方法，阐述了描述生产过程的通用模型——漏斗模型以及流量图的基本参数。基于流量图的输入和输出曲线提出了均衡性的一般概念和均衡性分析的基本原理，最后提出总装化造船企业均衡生产的分析模型。 2．基于任务包派工单的管理体系研究在产品导向分解体系的基础上提出了基于任务包的造船工程分解方法。根据系统、区域、类型和阶段等分类原则将造船作业分解为不同的任务包，并通过编码对任务包进行标识和信息化表达，其中工时是任务包的核心信息，它是生产过程均衡性分析的重要信息。基于任务包的分解体系论文接着又研究了派工单的形式、生成方法、作业投放、实绩反馈以及业务流程等重要内容，最后形成基于任务包派工单的作业管理体系。这种新型的管理体系已在上海外高桥造船有限公司的集成管理系统的研制过程中得到了初步应用。 3．堆场管理的均衡性仿真研究堆场是原材料集配、中间产品加工以及船坞搭载等生产过程中的重要资源，堆场管理的好坏对造船企业均衡性体系的运行具有重要的影响。本文以钢板堆场为研究对象，堆场行车利用率的均衡是堆场管理均衡性分析的重要评价指标，基于这种均衡思想应用遗传算法建立了堆场管理的静态和动态模型，并编制了“堆场信息化管理系统”软件(SIMS)。该软件的应用大大减少了钢板堆场繁琐的翻板工作量，提高了堆场管理的效率。文中钢板堆场的均衡性研究方法同样适用于其它生产中心的堆场管理。 4．中间产品生产线的均衡性研究中间产品是现代造船模式下的重要概念，组建各类中间产品专业化生产线是现代造船模式下大规模批量化生产的需要，工位是中间产品生产线的基本元素。论文首先从一般生产线的平衡概念引出基于作业时间的中间产品生产线均衡模型，得到了平衡率及负荷率等生产线均衡性分析的重要评价指标，并对生产线均衡性的分析方法和一般步骤进行了研究。平直分段生产线是最为典型的中间产品生产线，论文以此为例详细阐述生产线均衡性的分析方法在平直分段流水线的生产节拍和过程控制中的应用，这也可作为构建其它类型的中间产品生产线以及评价生产线的生产特性的参考。 5．船坞搭载的均衡性研究船坞是总装化船厂的核心精益机构，保持船坞搭载过程均衡性对提高船坞的利用率有重要意义，从而直接影响整个企业的生产效率。首先基于网络计划技术和任务包作业分解体系建立了一种可用于均衡性分析的搭载网络模型，提出负荷均衡率、人力投入均衡率和龙门吊极限吊运次数三个均衡性评价指标，接着对搭载网络计划的均衡性的影响因素进行了研究，研究表明搭载任务包的开始和结束时间对搭载过程的均衡性的影响最为直接，在此基础上研究了多船同坞搭载计划的优化和调整方法。论文以上海外高桥造船有限公司两条175000吨好望角型散货船串联建造为例，对船坞搭载过程的均衡性分析方法进行应用研究，结果表明，应用文中均衡性指标对搭载计划的分析和调整能大大减少搭载过程的浪费现象，改善了原有计划模式下的工时分布不均、生产节奏时紧时松以及龙门吊使用瓶颈等管理状况。 6．总装化船厂均衡性计划体系研究论文在中心制造船模式的基础上提出了以社会配套为基础的“纯”总装化造船模式，使得造船生产系统的结构更为简单，计划系统的柔性更强，更加易于生产系统均衡性的实现；然后研究了基于均衡性分析的总装化计划体系，并提出了总装化造船企业的集成管理系统的总体框架，为未来的总装化造船模式的建设提供参考。本文以上海外高桥造船有限公司企业的实际生产数据为基础开展均衡性生产的研究工作，研究结果有效地解决了企业内部有关任务包分解、堆场管理、生产流水线以及船坞总装生产过程的均衡性等问题。虽然本论文以上海外高桥造船为研究背景，但是文中总结出的一般性方法同样适用于其它造船企业的生产过程的均衡性分析及造船模式的建立。本文研究内容的创新性主要体现在以下几方面： (1)系统地阐述了现代造船模式下的生产过程均衡性的概念、分析方法以及实际应用。 (2)提出了基于任务包的造船工程分解体系，是实现生产管理的集成化、信息化的基础，并已在企业生产管理信息化系统的构建中得到初步应用。 (3)建立了堆场管理的静态和动态仿真模型，编制的“堆场信息化管理系统(SIMS)”软件有效解决了船厂钢板堆场中的管理难题。 (4)建立了基于任务包的船坞搭载网络模型，它是实施总装化造船的搭载过程均衡性分析的数字化基础。 (5)提出了“纯”总装化造船的模式框架以及该模式下均衡性生产的计划体系构建方法，对中国造船行业建设现代造船模式具有重要的参考价值。
作者：	蒋如宏
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	谭家华;陈强
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文