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浅谈造船企业的精益设计

2018-12-18瞿荣泽 智广信

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本文主要从精益设计的角度,通过我司精益设计创新驱动经验,对我国船舶设计制造技术发展作一粗浅的探讨。为同行提供一定的参考。

1、前言

    精益管理源于日本丰田汽车公司实行的即时生产方式(Just-in-Time,简称JIT),其核心目的是在企业的生产环节及其它经营活动中彻底消除浪费现象。通过这些年的不断发展,精益管理不再是最初的具体业务上的管理方法,而早已上升为了战略管理理念。其中的精是少投入、少消耗资源、少花时间,尤其是要减少不可再生资源的投入和耗费。益则是多产出经济效益,实现企业升级的目标,归纳起来就是在创造价值的目标下不断的消除浪费。

    我国的船舶制造企业力争做世界先进的船舶制造企业,在激烈竞争的市场环境下,技术发展只是手段,甚至提高生产效率也只是手段,只有竞争力才是最终目的。自公司创建伊始,就一直通过全面引进和吸收先进的管理模式,培养树立精益管理的理念,不断推进创新驱动发展模式,应用KPS的手法,建立并不断改进完善精益管理,并努力在各个管理领域践行精益管理。

2、精益管理简介

    船厂投资进行技术创新,主要目的是为了通过提高生产效率,起到降低成本的作用。这其中设计品质直接反应船舶品质,因此船舶设计精益管理在企业中显得尤为重要。

    在船舶设计精益管理方面,我们的目标是以最小的资源投入,为公司和行业创造出尽可能多的价值,为顾客提供满意的产品和及时的服务。在船舶设计精益管理中,一直以「PDCA循环」为横轴(时间轴),以管理要素「QCDS」为纵轴(目标轴),充分利用部内各项资源「4M1E」推进各项设计相关管理。其中精益设计是船舶设计精益管理中最直接、最重要的环节。

    2.1 精益设计概念

    精益思想是一种在90年代中期形成的管理观念,其在造船工业中也得到了广泛的应用。船舶精益设计的过程是产品创造的过程,是运用信息化、数字化、智能化、可视化技术及各学科、各专业大量的设计分析软件,进行船舶产品、生产模式及信息流转的控制过程。对我国船舶制造企业来说,精益设计的核心应该是1个导向(以中间产品为导向);2个重点(深化生产设计、强化设计管理);3个创新(设计创新、过程创新、管理创新);4个“化”(编码化、标准化、智能化、信息化);5个可控(计划可控、效率可控、质量可控、成本可控、安全可控)。精益设计的目的是为实现最终产品的精益制造,关系见图1:

精益设计和精益制造的关系

图1 精益设计和精益制造的关系

    2.2 精益设计目标

    现代造船模式即以统筹优化理论为指导,应用成组技术原理,以中间产品为导向,按区域组织生产,壳、舾、涂作业在空间上分道、时间上有序,实现设计、生产、管理一体化,均衡连续的总装造船,其中运用的基本准则和原理就是成组技术。按区域/阶段/类型实行定产品、定指标、定人员、定设备、定场地组织造船生产(区域造船)既体现设计、工艺、管理为一体,又体现计划、资材、质量、成本和安全可控的造船生产管理形式。其中的精益设计模式注重缩短无效时间来缩短生产周期,从而大大减少中间环节的浪费。归纳精益设计的目标为3个“更精”:

    1)把产品设计得更加精炼

    在满足要求的前提下,尽量降低成本,提高性能,为船东量身定做合适的产品;综合考虑人工、材料和安全,使设计更“简洁合理”,设计出更便于生产的产品。

    2)使设计过程和结果更加精确

    通过100%的数字模拟(DMU),实现精确设计,提高生产和过程控制的准确度。

    3)使设计的产品更加精致

    利用先进的三维建模软件将船上每个零部件都构建真实模型,实现对船舶全方位、全角度的更精致设计。

3、精益设计管理

    3.1 组织队伍建设

    设计部门拥有完善的组织结构,建立了相应的管理小组(如质量管理、工程管理、6S管理等),从体制上保证精益管理。在组织机构方面,划分为部门、科室两级管理;在管理机制方面,由分管领导负责,各科、各专业专人担当;在工作职责方面,制定各项计划(包括系统的推进计划、项目责任人、完成时间等),并定期跟踪、持续改进(PDCA)。

    技术人员安排进行多层次、系统化的专业培训;部内关联科室和专业之间举办一些交叉培训和讲座;定期邀请各船级社来我司进行讲座学习、专题培训。

    3.2 管理体系建立

    1)逐级的检图体系

    为确保图纸的质量和准确性,建立了逐级检图体系,目的将从我们设计发行的图纸错误率降到最低(见图2)。

逐级检图体系图

图2 逐级检图体系图

    2)严格的工程管理体系

    对每个具体的项目,部门内会制定详细的多级管理计划并予以后期的推进和跟踪。各专业依据作业计划再形成年度计划、季度计划、周间计划以及个人计划,并对实绩进行跟踪。

    3)严肃的工时管理体系

    通过量化设计过程,实现项目工时的科学管理控制。部门内建立较为完善的工时填报系统,每人每天进行工时填报且由科长审批跟踪。

    4)严谨的质量保证体系

    事先制定作业计划,并遵照计划作业,严守出图节点。通过持续开展QC、TQC活动,保障设计的持续创新和不断改善。质量保证的方法还有DR研讨会,第三方送审等等。

4、精益设计方法

    4.1 设计数字化

    设计数字化包括:船型开发系统;线型开发系统;结构分析系统;结构及舾装建模系统;统合设计系统。技术研发团队根据工艺技术标准,提供最适合于工艺需求、最佳施工性的生产信息,强化精细设计,全面展开生产信息过程中,细化每个操作步骤和方法,将设计信息转化为工艺信息,最终形成生产数据传递到车间设备终端。

    4.2 信息具体化

    信息具体化是通过优化设计使后续设计能根据图纸获取完整的设计、加工、安装信息。应用信息化技术手段,采取建立产品电子信息设计模型的方法实现了各专业的集成,改变了原有分道设计作业的方式,实现了平行设计的目标,提高了产品设计质量,有效地缩短了设计周期。

5、精益设计成果

    设计部门全员着力研究各公约、规范、标准、基准,努力寻求成本与性能的最佳结合点,提高产品市场竞争力,实现与客户的合作共赢。在行业之中我们的设计成果已颇为丰厚,当然随着科学技术的不断发展,我们的产品也还有很大的提升空间。

    5.1 船舶性能优化

    通过前船大量的统计数据分析、反复的计算和试验验证技术对初始设计进行优化,优化后的性能得到大幅提高,举例详见下图3。

某船功率性能对比图

图3 某船功率性能对比图

    5.2 全船三维模拟

    所有船均完成100%三维建模(包括结构/设备/管路等)。降低管路、电路配置长度;提高预舾装率至abt.95%。对全船进行三维建模和FEM计算,下图4是一个三舱段的有限元模型。

三舱段有限元模型图

图4 三舱段有限元模型图

    5.3 成本及作业效率

    通过优化船体结构设计降低材料使用量;通过优化板缝布置、改进套料方案等方法提高材料利用率;通过扩大总组方案、减少焊接工作量等途径缩短建造周期;通过优化生产工艺使现场降低生产难度;通过提高建造精度,实现无余量建造。

6、结论

    随着科技的不断进步,高附加值船舶的需求量日渐增多,我国船舶制造业进军新的市场领域,承建更高附加值船舶是我们接下来的目标。我司在十年的引进、吸收、再创造的发展之路上,积累了丰富的精益管理经验,通过对川崎重工管理理念的不断国产化,形成了具有中国特色的新型管理模式,目前正在通过科技创新驱动发展,大力推进精益设计、精益管理和智能制造,力争为我国的船舶制造企业做世界先进的船舶制造企业发挥自己应有的作用。

责任编辑:程玥
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