王炬成 馬曉平 孟 黎 賈曉峰 薛新峰

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

引 言

生產設計，是運用“成組技術”與“統(tǒng)籌優(yōu)化理論”，把船體、舾裝、涂裝等工程在設計階段進行平衡、協調，按工藝階段、作業(yè)類型和區(qū)域進行設計，是將設計（選用標準）、建造工藝（造船模式）、管理（生產流程）融為一體的設計［1］。隨著國內制造能力的不斷提高，超大型制造項目的設計合同逐漸增多。半潛式海洋鉆井平臺項目是周期長、任務重的超大型制造項目。國內造船企業(yè)在半潛式海洋鉆井平臺項目的設計方面，由于觀念和習慣差別，往往出現設計效率、質量低下等問題，由此造成建造周期長、成本失控，甚至出現延期和違約等現狀。

為改變目前造船企業(yè)半潛式海洋鉆井平臺項目的生產設計現狀，本文應用WBS 分解原理對海洋平臺項目的生產設計任務分解進行研究，首先分析了半潛式海洋鉆井平臺的生產設計流程及特點；其次，針對半潛式海洋鉆井平臺生產設計工作量大、注意事項多、協調工作多等特點，開展半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務分類研究；最后基于生產設計的任務分類，將半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務進行逐層分解。旨在提高生產設計效率，使半潛式海洋鉆井平臺的生產設計能清晰、完整描述半潛式海洋鉆井平臺的生產建造流程，為每階段的生產作業(yè)提供完整、準確的制造信息（零件制作圖、裝配圖、裝配說明書、物量清單及物資配送時間、作業(yè)工時信息等），從而保證半潛式海洋鉆井平臺的生產連續(xù)、均衡、穩(wěn)定。

圖1 半潛式海洋鉆井平臺生產設計流程

1 半潛式海洋鉆井平臺生產設計流程及特點分析

半潛式海洋鉆井平臺是周期長、任務重的超大型制造項目［2］。其生產設計是結合半潛式海洋鉆井平臺的自身特點，應用三維數字化建模技術來實現的。其設計流程包括從生產設計前期準備到項目歸檔的全過程，參見圖1。

半潛式海洋鉆井平臺是高附加值產品，投入高、風險也高［3］。半潛式海洋鉆井平臺生產設計旨在降低建造過程的差錯與修改，縮短平臺建造周期，具有以下特點：

（1）詳細設計、生產設計、現場施工等環(huán)節(jié)存在并行作業(yè)。邊設計、邊修改是半潛式海洋鉆井平臺生產設計階段的工作常態(tài)。［4］

（2）結構的特殊性。半潛式海洋鉆井平臺主要由浮體、立柱、橫撐、甲板盒、生活區(qū)、井架等主要結構組成，主要結構的應力集中區(qū)域多、疲勞敏感區(qū)域多［5］，因此，半潛式海洋鉆井平臺生產設計過程中需要注意的事項較多。

（3）管系、電氣、舾裝、通風、輪機等專業(yè)系統(tǒng)復雜，生產設計的工作量大、協調工作多。

（4）除滿足入籍國船級社規(guī)范，還需要滿足防火、防爆安全要求，防污染要求等，因此設計中需要檢查的項目多，質量控制難度大。

2 半潛式海洋鉆井平臺的生產設計任務分類

半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務工作量大、協調工作多，可以按階段、專業(yè)、區(qū)域、作業(yè)類型等進行劃分：

2.1 按階段劃分

根據上述對半潛式海洋鉆井平臺的生產設計流程分析，可以將半潛式海洋鉆井平臺的生產設計過程分為：生產設計前期準備、三維數字化建模、生產設計圖紙繪制、生產設計后期跟蹤、清單維護、現場對應這幾個階段，如圖2 所示。

圖2 半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務按階段劃分

2.2 按區(qū)域劃分

半潛式海洋鉆井平臺，上船體和下船體同時建造，因此其上下船體的生產設計任務可以同時進行［6］。半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務，按區(qū)域可劃分為上船體和下船體區(qū)域，而上船體和下船體又可分別進行細分，如圖3 所示，上船體可分為甲板盒區(qū)域、井架區(qū)域和生活樓區(qū)域；下船體可分為浮筒區(qū)域、立柱區(qū)域和橫撐區(qū)域。

圖3 半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務按區(qū)域劃分

2.3 按專業(yè)劃分

半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務按設計專業(yè)劃分，可分為結構、鐵舾裝、管系、電氣、輪機、通風、內舾裝、工藝，如圖4 所示。

圖4 半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務按專業(yè)劃分

2.4 按作業(yè)類型劃分

半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務按作業(yè)類型劃分，可分為策劃、建模、裝配計劃、制圖、校對、管理六類，如圖5 所示。其中，策劃指生產設計的前期策劃工作；建模指各個專業(yè)的生產設計模型建立工作，主要包括建模布置、模型協調、模型評審；裝配計劃主要指裝配計劃的收集工作；制圖指各個專業(yè)的圖紙繪制工作；校對指生產設計過程中所涉及的所有校對工作，主要包括模型校對和圖紙校對；管理指日常的管理工作，包括日常的會議、與船廠的聯系等。

圖5 半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務按作業(yè)類型劃分

2.5 按作業(yè)性質劃分

生產設計過程中的工作量一般產生于正常的建模、出圖工作，而專業(yè)間的協調修改、退審意見修改、設計差錯修改等產生的工作量在生產設計過程中所占比例也不小。半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務按作業(yè)性質劃分，可分為正常、專業(yè)協調修改、退審意見修改、生產部門意見修改、船東意見修改、設計差錯修改、設備樣本更改和送審修改這八類（見下頁圖6）。

圖6 半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務按作業(yè)性質劃分

根據上述分析可知，半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務可以按階段、區(qū)域、專業(yè)、作業(yè)類型、作業(yè)性質進行分類。生產設計任務的分解需要結合這些分類進行，這些分類即是生產設計任務的分解原則、分解依據，只有將這些分類結合應用，才能將生產設計任務分解成可控的小任務。例如：如果僅將生產設計任務按階段劃分為生產設計前期準備、三維數字化建模、生產設計圖紙繪制、生產設計后期跟蹤、清單維護、現場對應這幾個階段，而不對這幾個階段的生產設計任務再次細分，那么生產設計任務只能具體到階段，無法分配到個人。

3 半潛式海洋鉆井平臺的生產設計任務分解技術研究

3.1 WBS分解原理

WBS 分解（Work Breakdown Structure），又稱工程分解，是一個將大的項目逐層分解的過程。工程分解的原理是從上往下逐層分解，分解依據要根據項目實際情況具體分析。任何一個項目都可以通過分析其內部規(guī)律進行逐層細分，工程分解的基本原理如圖7 所示。

通過工程分解，將一個項目按照一定原則逐級分解，最終分解成不能再分解的多個基本單元。

3.2 半潛式海洋鉆井平臺的生產設計任務分解

生產設計任務分解是將整個生產設計的各項工作逐層分離，使各階段工作具有一定獨立性，便于分組制定工作計劃，以及計劃進度控制，降低任務規(guī)劃的難度。針對半潛式海洋鉆井平臺的生產設計，可以先按設計階段劃分，然后分別針對各個階段按區(qū)域、作業(yè)類型等進行細分，這樣每一個階段都是生產設計任務的一個節(jié)點。只要能保證每個階段，就能保證整個生產設計任務的節(jié)點。如果其中任意階段的節(jié)點不能保證，就無法及時發(fā)現并解決問題，從而難以保證整個生產設計的任務大節(jié)點。

圖7 WBS分解原理

半潛式海洋鉆井平臺的生產設計可分為：生產設計前期準備、三維數字化建模、生產設計圖紙繪制、生產設計后期跟蹤、清單維護以及現場對應這六個階段，生產設計前期準備階段由于工作內容較少，故不再進行細分。

三維數字化建模階段，是將詳細設計內容轉換為3D 模型的過程，也是生產設計的主要過程，建模的質量直接影響設計的質量，也影響著出圖階段工作的質量。三維數字化建模生產設計任務內容和種類都很多，因此將三維數字化建模首先按照模型所在區(qū)域進行劃分。

下頁圖8 為半潛式海洋鉆井平臺三維數字化建模階段的生產設計任務分解示例。以浮筒區(qū)域建模為例，可以劃分為左舷浮筒區(qū)域建模和右舷浮筒區(qū)域建模。左舷、右舷浮筒區(qū)域建模，又可分別細分為艏部浮筒建模、舯部浮筒建模和艉部浮筒建模。而每個區(qū)域建模又可按專業(yè)劃分，例如：艏部浮筒建?？砂磳I(yè)劃分為結構、鐵舾裝、管系、電氣、輪機、通風、內舾裝、工藝專業(yè)建模。每個專業(yè)又可繼續(xù)按作業(yè)類型劃分，例如：結構專業(yè)按作業(yè)類型劃分為建模布置、建模協調、模型評審、模型校對和裝配。

圖8 三維數字化建模階段生產設計任務分解示例

生產設計圖紙繪制階段，是將3D 模型轉換為施工圖紙的過程，是生產設計的主要過程。生產設計圖紙是現場生產的直接指導依據，圖紙的質量直接影響現場施工情況，圖紙完成進度直接影響著現場施工完成進度。生產設計圖紙繪制階段的設計任務包括圖紙繪制、圖紙校對等工作，可以按區(qū)域、專業(yè)等進行細分。生產設計圖紙繪制，按區(qū)域可分為浮體區(qū)域、立柱區(qū)域、甲板盒區(qū)域、橫撐區(qū)域、井架區(qū)域及生活樓區(qū)域生產設計圖紙繪制。下頁圖9 為半潛式海洋鉆井平臺生產設計圖紙繪制階段的生產設計任務分解示例。

如圖9 所示，以浮體區(qū)域為例，可以劃分為左舷浮筒區(qū)域生產設計圖紙繪制和右舷浮筒區(qū)域生產設計圖紙繪制。左舷、右舷浮筒區(qū)域生產設計圖紙繪制，又可分別細分為艏部浮筒生產設計圖紙繪制、舯部浮筒生產設計圖紙繪制、艉部浮筒生產設計圖紙繪制及該大區(qū)域的生產設計圖紙繪制，其中，該大區(qū)域的生產設計圖紙繪制包括除結構專業(yè)以外的各專業(yè)生產設計圖紙繪制。而浮筒艏部、舯部和艉部區(qū)域可按分段劃分圖劃分為分段，因此，以艏部浮筒生產設計圖紙繪制為例，可以具體到某個分段，以分段為單位、按專業(yè)繼續(xù)細分。此外，艏部浮筒生產設計圖紙繪制還包括了該中區(qū)域除結構專業(yè)以外的各專業(yè)圖紙繪制。每個專業(yè)生產設計圖紙繪制又可繼續(xù)按作業(yè)類型劃分，例如：結構專業(yè)按作業(yè)類型劃分為圖紙繪制和圖紙校對。

圖9 生產設計圖紙繪制分解圖

生產設計后期跟蹤階段，是生產設計圖紙完成后，對已完成模型、圖紙的跟蹤修改階段。該階段，如果跟蹤不到位，會因為修改不及時而影響現場施工進度。該階段的任務主要包括模型修改和圖紙修改，而模型、圖紙修改又可按修改來源細分。修改來源包括詳細設計修改、設備資料修改、船東意見、船級社意見、現場反饋和生產設計錯誤。如圖10 所示為半潛式海洋鉆井平臺生產設計后期跟蹤階段的任務分解，圖中以模型修改為例，按修改來源劃分為詳細設計圖紙修改引起的模型修改、設備資料修改引起的模型修改、船東意見引起的模型修改、船級社意見引起的模型修改、現場反饋引起的模型修改和生產設計錯誤引起的模型修改。

圖10 生產設計后期跟蹤階段任務分解圖

圖11 生產設計清單維護分解圖

生產設計中清單維護階段，是指設計部門提供采購部分的原材料采購清單，在生產設計過程中，需要根據采購部門的采購計劃提供原材料的采購清單，但是采購計劃會比模型結束時間要早，因此，在模型基本完成前，需要提供材料預估清單R1，而在模型全部完成后，還需要再次抽取原材料清單R2，并比出材料增減部分。因此，如圖11 所示，清單維護階段的任務有數據入庫、R1 與R2 對比，其中，R1 與R2 對比主要包括庫存檢查、采購申請修改、采購申請增加、庫存解鎖這些任務。

生產設計中現場對應階段分解，是指設計部門在和現場施工對接時的各項任務分解，如圖12 所示，在生產設計現場對應過程中主要的工作內容有交底、圖紙管理、工法巡檢、現場缺陷管理等。

圖12 現場對應分解圖

4 結 語

本文首先闡述了半潛式海洋鉆井平臺的生產設計流程及特點，其次應用WBS 分解原理，以設計任務分類為分解原則，對半潛式海洋平臺項目的生產設計任務進行了逐層分解。半潛式海洋鉆井平臺生產設計任務的分解，能夠將生產設計任務細化為較小的任務，以便更好地管控生產設計進度。