现代造船模式的理论基础

2.2.1　现代造船模式的理论基础

形成现代造船模式的理论基础是应用成组技术原理与系统工程统筹优化理论。

2.2.1.1　成组技术原理

成组技术是研究事物间的相似性，并将其合理应用的一种技术。

应用成组技术是形成现代造船模式的主要技术基础之一，主要运用了以下两种原理。

1）中间产品导向型的作业分解原理（产品制造原理）

该原理是把最终产品按其形成的制造级，以中间产品的形式对其进行作业任务的分解和组合。所谓中间产品是指生产的作业单元，是对最终产品进行作业任务分解的一个组成部分，也是逐级形成最终产品的组成部分，它具有明显的“产品”特征：

（1）有特定的“产品”作业任务，而且其作业任务并非由单一工种完成。

（2）有明确的“产品”质量（尺寸精度）指标。

（3）有完成“产品”作业任务所需的全部生产资源（含人、财、物），或称生产任务包。

上述原理应用到造船，是把船舶作为最终产品，船舶建造从采购材料（设备）、加工零件开始，然后以中间产品的生产任务包形式组装成装配件，进而再组装成更大的装配件，这样逐级组装，最终总装成船舶产品，如图2.2－1所示。现代造船模式所确立的产品作业任务的分解原理，实质就是应用了成组技术产品制造原理，为现代造船模式的形成提供了理论基础。

2）相似性成组原理

相似性原理是对产品作业任务分解成门类繁多的中间产品，按作业的相似特性，遵循一定准则进行分类成组，以便用相同的施工处理方法扩大中间产品的成组批量，以建立批量性的流水定位，或流水定员的生产作业体系。

根据船舶产品的生产特点，相似性分类成组有如下四个准则：

（1）按生产作业的性质分类成组，即把船舶建造分为船体建造（壳）、舾装（舾）、涂装（涂）三种不同作业性质的类型，再各自分类成组作业。

（2）按生产作业对象所处的产品空间部位分类成组，按产品划分的区域进行分类成组作业。对船舶产品而言，一般可划分为机舱区、货舱区、上层建筑居住区等三个大区域。根据船舶类型的不同，还可按其不同的空间部位划分其他区域。同时，在划分的各大区域内可再划分中、小区域以进行分类成组作业。

（3）按生产作业在生产过程中的相似内容分类成组，即按区域内划分的中间产品按其类型进行分类成组作业。以船体分段作为中间产品为例，可分平面、曲面和上层建筑三种不同类型的分段。再以舾装的中间产品为例，则可分为各类舾装托盘（或单元）。

（4）按生产作业在生产过程中的作业时序分类成组，即按区域划分的中间产品按其所处的作业阶段，或制造级进行分类成组作业。对船体建造而言，可划分为零件加工，部件（含组合件）装配，分段装配，分段总组，船台合拢等五个作业阶段；舾装作业可分单元、模块、管件等制作，托盘集配，分段舾装，总段（总组）舾装，船内舾装等五个阶段；涂装则可分为原材料处理，分段涂装，船台涂装，以及码头涂装等四个作业阶段。

现代造船模式所确立的壳舾涂按区域/阶段/类型的生产作业方式，就是应用成组技术的相似性原理为其模式的形成提供了另一理论基础，从而使该模式形成的生产作业体系，其中间产品具有显明的区域性、阶段性，又有一定批量性的特征。

2.2.1.2　系统工程理论

系统工程早在20世纪40年代提出，到1957年才由美国学者古德（Goode）与马舍（Machol）合著世上第一本名为《系统工程》的书。1965年，美国出版了《系统工程手册》，才形成了包含系统工程的方法论、系统理论、系统技术、系统环境和系统数学在内的这门技术的完整内容。在系统工程的发展过程中，其应用范围愈来愈广泛，业已扩展到各行各业。

我国科学家钱学森院士首先把系统工程概念引入国内，并在我国国防科技工业广泛应用，取得了极为良好的效果。

钱学森将系统工程定义为：系统工程是组织“系统”的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法。是一种对所有系统具有普遍意义的科学方法。简单地说，系统工程是组织管理“系统”的一门工程技术。

应用成组技术的制造原理和相似性原理建立起来的现代造船模式，实际上已把船舶建造作为一个大系统，将其分解为壳、舾、涂三种作业系统，再按区域/阶段/类型逐一分类成组而形成了各类作业的子系统，如图2.2－2所示。对于这样一个极为复杂的生产作业系统，需要从组织“系统”的角度处理好各作业系统之间及其系统内各子系统之间的各种相关问题，才能有效、合理地组织生产。系统工程技术的基本原理是运用统筹优化理论，其基本准则：

图2.2－2　复杂的造船生产作业系统示意图

一是体现整体观点、综合观点、动态观点和寻优观点处理组织“系统”的问题；

二是充分运用大系统的分解协调、定量分析和优化等方法。

为此，系统工程需要应用现代数学的统计管理方法和电子计算机进行系统的分析、综合、优化、评价和规划。但在实际运用时，目前还有许多难以用数学模型描述的因素，有时仍只能依赖于经验，采取定性与定量相结合的方法。

在造船中应用系统工程技术处理组织“系统”的上述准则，通常可概括为统筹、协调、优化的准则。两个“一体化”（见图2.2－1）即壳舾涂一体化和设计、生产、管理一体化，也就是合理的船舶建造应从壳舾涂三类作业，从船舶设计、组织生产、生产管理互相结合，从全局、全厂、全船的角度统筹、协调各系统的各方面问题，使船舶建造能整体优化。系统工程技术在造船中的应用进一步从组织“系统”上充实，完善了已形成的现代造船模式，并为其提供了建模的又一理论基础。