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摘 要：造船信息化是现代造船模式的发展方向，是未来造船模式的主题。就现代造船模式而言，船舶建造生产设计和生产调度是其核心。本文主要对船舶建造的生产设计以及生产管理关键技术进行研究；针对船舶建造生产设计和生产调度过程，重点解决模型建立问题和优化算法问题，并在此基础上尝试开发船舶建造生产设计及管理系统。本文主要针对船舶建造生产设计及其管理技术进行研究与分析，提出一点意见。
关键词：船舶建造；生产设计；管理技术
最早的造船生产设计源于日本造船业。1978年，我国对“造船生产设计”概念的引入，并对其进行科研、实践并推广，并在此基础上，加以提升。目前，我国造船业已经普遍推行造船生产设计，进一步提高造船生产设计已然成为造船企业的主要管理手段。
一、船舶建造生产设计及管理
（一）船舶建造生产设计内容。船舶建造生产设计依照工程類别主要分为船体生产设计以及舾装生产设计。
1.船体生产设计。船体生产设计是指从船体放样开始到船体总装的一些生产程序中所需的准备工作，包括船体型线放样、绘制套料切割图以及各种工作图纸与管理图表的绘制与准备等。船体生产设计涉及的图表是船体制造工艺与管理的重要体现，也是重要依据，如零件边缘加工与焊接的方法，通焊孔布置等。
2.舾装生产设计。舾装生产设计的划分依据为设计绘制的综合布置图，按照单元形式将一个区域的综合部件与管路进行划分，或以需要现场安装的零件进行划分。综合布置图的主要内容包括事先准备、单元组装图、船上舾装图等。
（二）船舶建造过程中的管理方法。船舶的建造大多数是建立在订单的基础上，具有限定工期，生产时间紧迫。根据用户的特殊要求，船舶的建造具有针对性，其研制量大，具有较大的不确定性。由于一所船厂，在同一时间内，船舶建造工作一般为多型号产品交叉、并行研制，给资源配置与产品控制带来了一定的困难。
根据上述船舶建造特点，造船企业若向缩短研制时间，并在降低生产成本的同时，提高生产力，采取项目管理思想中的动态计划管理手段成为重要选择。
二、船舶建造项目管理
（一）项目管理。船舶建造项目管理是指在一定时间内，利用有限的资源，通过有效地计划、组织与控制，实现特定目标的系统管理手段。其工作复杂，具有创造性与周期性。项目管理的主要手段是甘特图（又称横条图或横道图），绘制甘特图时需考虑各项活动的先后顺序。
（二）船舶建造过程管理模式。造船厂接受MRP形成的外购计划与生产订单，依照实际生产能力，制定生产计划，进行组织生产。船舶建造过程管理则是指在生产过程中，采集数据，并对建造速度与质量进行监测控制，确保按时保质保量按照订单要求完成生产。
根据船舶建造过程的特殊性，对其管理也有较高要求，根据船厂的实际生产，总结出了船舶建造过程管理的基础流程。
企业生产计划大纲（建造线表）-生产计划-数据分析-生产设计与准备-生产计划与调度-物资供应计划（下料、成型，舾装、总装工场等）-生产作业计划-监测质量进度与数据采集，经数据分析后，再进行生产设计与准备等，循环监测，以确保生产质量。
生产技术准备主要是指生产计划所需的物料、零部件以及工装设备等进行生产准备计划。合理的生产准备计划是指在进行其他作业的同时，缩短生产准备时间，达到高效率生产。
数据采集的实施监控的基础，采集来加工过程中的数据，是进行监控重要依据；监测质量进度主要是为确保顺利按照计划完成生产。
数据分析是进行生产调度与监控的重要数据依据。
生产调度是促使生产过程严格按照计划而行的主要措施，具有短期性与动态性。
三、船舶建造生产设计与管理系统的总体功能
（一）船舶建造过程的业务流程。本系统采用建模的方式，合理运用系统思想，以高效、快捷的方法实现了传统船舶建造管理模式的进化，顺应了造船界的时代需求。船舶建造过程主要被分为产品与生产决策，技术与生产准备与制造与装配三个层次。主要流程为：
产品与生产决策层：企业生产计划大纲、（船舶设计）建造续表、（分段图纸）主生产计划。
技术与生产准备层：生产设计与技术准备计划、生产设计（船体生产设计、舾装生产设计等）、生产计划与调度（工时定断）、物资供应计划。
制造与装配层：下料工场、成型工场、分段工场、船台总装、生产作业计划。
船舶建造生产设计与生产调度是本系统的主要环节。
1.船舶建造生产设计。船舶建造生产设计是主要是针对造船施工过程中的各项技术问题进行分析与研究，提出相应的制造方法与技术措施，采用图表或技术文件等方式体现出来，作为编制生产计划与指导限产施工的参考文件。
2.生产调度。生产调度的静态调度为确定生产任务下达的工场与下达的时间；其动态调度主要是在生产作业进行时，发现数据偏差后，采取相应的改正措施。生产调度的主要目的是合理安排生产作业的工场与班组，并对其加工次序与加工时间进行合理安排。使生产作业满足约束条件，并提高一些性能指标。
调度作业根据调度对象的输入/出可分为开环调度与闭环调度；依照性能指标可分为两类，即基于调度费用与调度性能的指标；据其车间类型可分为Flow Shop与Job Shop调度两种。目前，船舶建造生产调度为以调度性能为指标的Job Shop闭环调度问题。
（二）生产调度问题与算法 。
1.静态调度问题算法。静态调度问题：班组与作业环节分别有M个与N个，按照各个作业环节的工作要求，依次在各作业环节中使用M个班组。即给定各作业环节执行时间，使某个特定指标最小的情况下，该如何在各班组安排N个作业环节。
当M、N值较小时，建立整数规划模型，通过枚举思想分析界定法与动态规划算法进行解答，该方法称为确定性最优化方法；当M、N值较大时，应采用遗传算法解决。
2.动态调度问题算法。动态调度问题主要为影响船舶建造生产作业过程，且事前无法预知的一系列干扰因素的消除问题。针对来自客户生产订单的更改导致的船舶建造生产作业任务改变，可按照新订单调整或重新制定既可；针对技术或机器故障等客观原因造成的船舶建造生产作业偏差，应建立交互式调度决策系统。
如确定调度决策-确定调度准则-采取调度措施。
四、结语
若能充分集成计划与调度，将二级计划升级为一级计划，能有效解决局部最优的问题，实现计划的全局最优，提高船舶建造质量与建造效率。
参考文献：
[1]战德臣，喻小光，聂兰顺，初佃辉，徐晓飞，武沛哲. 船舶建造分层生产计划体系[J]. 计算机集成制造系统，2012，03：497-506.
[2]李刚. 船舶设计变更管理系统的开发与应用[J]. 中国水运（下半月），2012，10：40-41.
[3]赵海. 安徽省船舶建造精度控制发展现状分析[J]. 交通科技，2014，05：152-155.
关键词：船舶建造；生产设计；管理技术
最早的造船生产设计源于日本造船业。1978年，我国对“造船生产设计”概念的引入，并对其进行科研、实践并推广，并在此基础上，加以提升。目前，我国造船业已经普遍推行造船生产设计，进一步提高造船生产设计已然成为造船企业的主要管理手段。
一、船舶建造生产设计及管理
（一）船舶建造生产设计内容。船舶建造生产设计依照工程類别主要分为船体生产设计以及舾装生产设计。
1.船体生产设计。船体生产设计是指从船体放样开始到船体总装的一些生产程序中所需的准备工作，包括船体型线放样、绘制套料切割图以及各种工作图纸与管理图表的绘制与准备等。船体生产设计涉及的图表是船体制造工艺与管理的重要体现，也是重要依据，如零件边缘加工与焊接的方法，通焊孔布置等。
2.舾装生产设计。舾装生产设计的划分依据为设计绘制的综合布置图，按照单元形式将一个区域的综合部件与管路进行划分，或以需要现场安装的零件进行划分。综合布置图的主要内容包括事先准备、单元组装图、船上舾装图等。
（二）船舶建造过程中的管理方法。船舶的建造大多数是建立在订单的基础上，具有限定工期，生产时间紧迫。根据用户的特殊要求，船舶的建造具有针对性，其研制量大，具有较大的不确定性。由于一所船厂，在同一时间内，船舶建造工作一般为多型号产品交叉、并行研制，给资源配置与产品控制带来了一定的困难。
根据上述船舶建造特点，造船企业若向缩短研制时间，并在降低生产成本的同时，提高生产力，采取项目管理思想中的动态计划管理手段成为重要选择。
二、船舶建造项目管理
（一）项目管理。船舶建造项目管理是指在一定时间内，利用有限的资源，通过有效地计划、组织与控制，实现特定目标的系统管理手段。其工作复杂，具有创造性与周期性。项目管理的主要手段是甘特图（又称横条图或横道图），绘制甘特图时需考虑各项活动的先后顺序。
（二）船舶建造过程管理模式。造船厂接受MRP形成的外购计划与生产订单，依照实际生产能力，制定生产计划，进行组织生产。船舶建造过程管理则是指在生产过程中，采集数据，并对建造速度与质量进行监测控制，确保按时保质保量按照订单要求完成生产。
根据船舶建造过程的特殊性，对其管理也有较高要求，根据船厂的实际生产，总结出了船舶建造过程管理的基础流程。
企业生产计划大纲（建造线表）-生产计划-数据分析-生产设计与准备-生产计划与调度-物资供应计划（下料、成型，舾装、总装工场等）-生产作业计划-监测质量进度与数据采集，经数据分析后，再进行生产设计与准备等，循环监测，以确保生产质量。
生产技术准备主要是指生产计划所需的物料、零部件以及工装设备等进行生产准备计划。合理的生产准备计划是指在进行其他作业的同时，缩短生产准备时间，达到高效率生产。
数据采集的实施监控的基础，采集来加工过程中的数据，是进行监控重要依据；监测质量进度主要是为确保顺利按照计划完成生产。
数据分析是进行生产调度与监控的重要数据依据。
生产调度是促使生产过程严格按照计划而行的主要措施，具有短期性与动态性。
三、船舶建造生产设计与管理系统的总体功能
（一）船舶建造过程的业务流程。本系统采用建模的方式，合理运用系统思想，以高效、快捷的方法实现了传统船舶建造管理模式的进化，顺应了造船界的时代需求。船舶建造过程主要被分为产品与生产决策，技术与生产准备与制造与装配三个层次。主要流程为：
产品与生产决策层：企业生产计划大纲、（船舶设计）建造续表、（分段图纸）主生产计划。
技术与生产准备层：生产设计与技术准备计划、生产设计（船体生产设计、舾装生产设计等）、生产计划与调度（工时定断）、物资供应计划。
制造与装配层：下料工场、成型工场、分段工场、船台总装、生产作业计划。
船舶建造生产设计与生产调度是本系统的主要环节。
1.船舶建造生产设计。船舶建造生产设计是主要是针对造船施工过程中的各项技术问题进行分析与研究，提出相应的制造方法与技术措施，采用图表或技术文件等方式体现出来，作为编制生产计划与指导限产施工的参考文件。
2.生产调度。生产调度的静态调度为确定生产任务下达的工场与下达的时间；其动态调度主要是在生产作业进行时，发现数据偏差后，采取相应的改正措施。生产调度的主要目的是合理安排生产作业的工场与班组，并对其加工次序与加工时间进行合理安排。使生产作业满足约束条件，并提高一些性能指标。
调度作业根据调度对象的输入/出可分为开环调度与闭环调度；依照性能指标可分为两类，即基于调度费用与调度性能的指标；据其车间类型可分为Flow Shop与Job Shop调度两种。目前，船舶建造生产调度为以调度性能为指标的Job Shop闭环调度问题。
（二）生产调度问题与算法 。
1.静态调度问题算法。静态调度问题：班组与作业环节分别有M个与N个，按照各个作业环节的工作要求，依次在各作业环节中使用M个班组。即给定各作业环节执行时间，使某个特定指标最小的情况下，该如何在各班组安排N个作业环节。
当M、N值较小时，建立整数规划模型，通过枚举思想分析界定法与动态规划算法进行解答，该方法称为确定性最优化方法；当M、N值较大时，应采用遗传算法解决。
2.动态调度问题算法。动态调度问题主要为影响船舶建造生产作业过程，且事前无法预知的一系列干扰因素的消除问题。针对来自客户生产订单的更改导致的船舶建造生产作业任务改变，可按照新订单调整或重新制定既可；针对技术或机器故障等客观原因造成的船舶建造生产作业偏差，应建立交互式调度决策系统。
如确定调度决策-确定调度准则-采取调度措施。
四、结语
若能充分集成计划与调度，将二级计划升级为一级计划，能有效解决局部最优的问题，实现计划的全局最优，提高船舶建造质量与建造效率。
参考文献：
[1]战德臣，喻小光，聂兰顺，初佃辉，徐晓飞，武沛哲. 船舶建造分层生产计划体系[J]. 计算机集成制造系统，2012，03：497-506.
[2]李刚. 船舶设计变更管理系统的开发与应用[J]. 中国水运（下半月），2012，10：40-41.
[3]赵海. 安徽省船舶建造精度控制发展现状分析[J]. 交通科技，2014，05：152-155.