半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計任務分解研究

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(xiàn)代造船技術有限公司 鎮(zhèn)江212003）

引 言

生產(chǎn)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(xié)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(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)延期和違約等現(xiàn)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(chǎn)設計現(xiàn)狀，本文應用WBS 分解原理對海洋平臺項目的生產(chǎn)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(chǎn)設計流程及特點；其次，針對半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計工作量大、注意事項多、協(xié)調工作多等特點，開展半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計任務分類研究；最后基于生產(chǎn)設計的任務分類，將半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計任務進行逐層分解。旨在提高生產(chǎn)設計效率，使半潛式海洋鉆井平臺的生產(chǎn)設計能清晰、完整描述半潛式海洋鉆井平臺的生產(chǎn)建造流程，為每階段的生產(chǎn)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(chǎn)連續(xù)、均衡、穩(wěn)定。

圖1 半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計流程

1 半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)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(chǎn)設計是結合半潛式海洋鉆井平臺的自身特點，應用三維數(shù)字化建模技術來實現(xiàn)的。其設計流程包括從生產(chǎn)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(chǎn)品，投入高、風險也高［3］。半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)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(chǎn)設計、現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)設計的工作量大、協(xié)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(chǎn)設計任務分類

半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計任務工作量大、協(xié)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(jù)上述對半潛式海洋鉆井平臺的生產(chǎn)設計流程分析，可以將半潛式海洋鉆井平臺的生產(chǎn)設計過程分為：生產(chǎn)設計前期準備、三維數(shù)字化建模、生產(chǎn)設計圖紙繪制、生產(chǎn)設計后期跟蹤、清單維護、現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)設計任務可以同時進行［6］。半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)設計的前期策劃工作；建模指各個專業(yè)的生產(chǎn)設計模型建立工作，主要包括建模布置、模型協(xié)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(chǎn)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(lián)系等。

圖5 半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計任務按作業(yè)類型劃分

2.5 按作業(yè)性質劃分

生產(chǎn)設計過程中的工作量一般產(chǎn)生于正常的建模、出圖工作，而專業(yè)間的協(xié)調修改、退審意見修改、設計差錯修改等產(chǎn)生的工作量在生產(chǎn)設計過程中所占比例也不小。半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計任務按作業(yè)性質劃分，可分為正常、專業(yè)協(xié)調修改、退審意見修改、生產(chǎn)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(chǎn)設計任務按作業(yè)性質劃分

根據(jù)上述分析可知，半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)設計任務的分解原則、分解依據(jù)，只有將這些分類結合應用，才能將生產(chǎn)設計任務分解成可控的小任務。例如：如果僅將生產(chǎn)設計任務按階段劃分為生產(chǎn)設計前期準備、三維數(shù)字化建模、生產(chǎn)設計圖紙繪制、生產(chǎn)設計后期跟蹤、清單維護、現(xiàn)場對應這幾個階段，而不對這幾個階段的生產(chǎn)設計任務再次細分，那么生產(chǎn)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(chǎn)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(jù)要根據(jù)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(chǎn)設計任務分解

生產(chǎn)設計任務分解是將整個生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)并解決問題，從而難以保證整個生產(chǎn)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(chǎn)設計可分為：生產(chǎn)設計前期準備、三維數(shù)字化建模、生產(chǎn)設計圖紙繪制、生產(chǎn)設計后期跟蹤、清單維護以及現(xiàn)場對應這六個階段，生產(chǎn)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(shù)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(chǎn)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(shù)字化建模生產(chǎn)設計任務內容和種類都很多，因此將三維數(shù)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(shù)字化建模階段的生產(chǎn)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：艏部浮筒建模可按專業(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(xié)調、模型評審、模型校對和裝配。

圖8 三維數(shù)字化建模階段生產(chǎn)設計任務分解示例

生產(chǎn)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(chǎn)設計的主要過程。生產(chǎn)設計圖紙是現(xiàn)場生產(chǎn)的直接指導依據(jù)，圖紙的質量直接影響現(xiàn)場施工情況，圖紙完成進度直接影響著現(xiàn)場施工完成進度。生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)設計圖紙繪制。下頁圖9 為半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計圖紙繪制階段的生產(chǎn)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(chǎn)設計圖紙繪制和右舷浮筒區(qū)域生產(chǎn)設計圖紙繪制。左舷、右舷浮筒區(qū)域生產(chǎn)設計圖紙繪制，又可分別細分為艏部浮筒生產(chǎn)設計圖紙繪制、舯部浮筒生產(chǎn)設計圖紙繪制、艉部浮筒生產(chǎn)設計圖紙繪制及該大區(qū)域的生產(chǎn)設計圖紙繪制，其中，該大區(qū)域的生產(chǎn)設計圖紙繪制包括除結構專業(yè)以外的各專業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)設計圖紙繪制分解圖

生產(chǎn)設計后期跟蹤階段，是生產(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)場反饋和生產(chǎn)設計錯誤。如圖10 所示為半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)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(xiàn)場反饋引起的模型修改和生產(chǎn)設計錯誤引起的模型修改。

圖10 生產(chǎn)設計后期跟蹤階段任務分解圖

圖11 生產(chǎn)設計清單維護分解圖

生產(chǎn)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(chǎn)設計過程中，需要根據(jù)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(shù)據(jù)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(chǎn)設計中現(xiàn)場對應階段分解，是指設計部門在和現(xiàn)場施工對接時的各項任務分解，如圖12 所示，在生產(chǎn)設計現(xiàn)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(xiàn)場缺陷管理等。

圖12 現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)設計任務進行了逐層分解。半潛式海洋鉆井平臺生產(chǎn)設計任務的分解，能夠將生產(chǎn)設計任務細化為較小的任務，以便更好地管控生產(chǎn)設計進度。