基于数字化造船的作业任务包研究

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1、学校代码： 10289 分类号： U673.2 密级：公开 学号： 119010009 基数于江 苏 科 技 大 学字造船化 硕 士 学 位 论 文的 作 业 任务 基于数字化造船的作业任务包研究包研究生姓 名 毛 蕾 导 师 姓 名 顾晓波 申请学位类别 工学硕士 学位授予单位 江 苏 科 技 大 学 学 科 专 业 船舶与海洋工程 论文提交日期 2013 年 12 月 23 日 研 究 方 向 船舶与海洋结构物 先进设计与制造技术 论文答辩日期 2014 年 3 月 15 日 答辩委员会主席 蒋志勇 教授 评阅人 研 究毛 蕾江 苏 科 技 大 学2014 年 3 月 12 日分类号：U6

2、73.2 密级：公开 学号： 119010009 工学硕士学位论文基于数字化造船的作业任务包研究 学生姓名毛 蕾指导教师顾晓波江苏科技大学 二 O 一四年三月A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of EngineeringThe Research of Work Package Based on Digital ShipbuildingSubmitted by Mao Lei Supervised byProfessor Gu XiaoboJiangsu Universit

3、y of Science and Technology March, 2014江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 毛 蕾年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。

4、本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密，在年解密后适用本授权书。 (2)不保密。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘 要摘 要经过几代造船人的不懈努力，我国的船舶建造水平有了长足的进步，船舶建 造总量已经跃居世界第一，但是在先进建造技术、生产管理水平方面跟国际造船 强国还是存在显著的差距。究其原因，无论在设计、生产还是管理方面数字化、 信息化水平还处在比较低的位置，特别在管理方面，还是主要依靠现场人员的自 身经验来管理生产，数字化水平低，造成了生产效率低下同时资

5、源浪费严重。基于这种背景下，本文讨论的主要内容是基于数字化造船的作业任务包管理 研究。立足于数字化、信息化针对船舶建造企业现场的作业任务提出有效的管理 方法，从根本上提高企业生产效率。生产作业任务包在船舶建造中作为纽带连接 了设计、管理、生产和物资等环节，对作业任务包的高效管理可以极大的提高现 场的生产效率。本文为了获得合理的作业任务包，提出了先进的船舶建造工程分解方法，利 用该分解方法将船舶建造的所有作业内容一层层的往下分解，直到得到合理的作 业任务包。确定了作业任务包中的作业内容之后，还需要确定作业任务包中包含 的其他信息如图文档信息、制造资源信息和工时物量信息等。在明确了作业任务包所包含

6、的内容，为了便于对其进行管理，本文提出了任 务包的编码结构，是由其包含的每项作业任务的作业阶段、作业工种和作业技能 共同决定的。在任务包所包含的信息结构和任务包编码标准化这些前提条件下， 就可以利用计算机技术来进行作业任务包管理，本文采用 SQL Server2008 数据 库，基于 Visual Studio 可视化工作平台上利用 C#语言编进行任务包管理系统的 开发工作。在任务包划分完成后，为了验证其划分的合理性，本文对作业任务包 的能效展开了讨论，分析了影响其效率的因素，并在此基础上建立了工时物量定 额体系。将任务包投放到班组长，再由班组长通过派工单来派发作业任务，同时收集 现场反馈数据

7、进行统计分析。针对这一流程本文提出了通过手机端来管理派工单 的管理模式，此举符合造船无纸化的发展方向。关键词 船舶建造；工程分解；任务包；派工单IIIAbstractAbstractDuring the several generations of shipbuilding engineer hard working, our countrys shipbuilding technology had a great progress, the total tonnage shipbuilding become the number one in the world, but compared

8、with the advanced country there has a significant difference in advanced shipbuilding technology and production management. The reason why is that no matter in design, production or management, digital and information technology is still in the low level. Especially the management, still mainly rely

9、 on spot engineers experience, resulting in low productivity and resources are wastedBased on this situation, the main content of this paper is based on digital shipbuilding work package (WOP) research. Proposing effective management methods in spot work and improving production efficiency from the

10、fundamental. In shipbuilding, the work package as a link connects the design, management, production and material, the efficient management of work package greatly improves the efficiency.In order to get a reasonable work package, this paper proposed the advanced shipbuilding work breakdown structur

11、e (SWBS), using the SWBS breakdown the all shipbuilding work to get the reasonable work package. When the task of work package is identified, the other information of work package, such as drawing documents information, manufacture resource information and man hour quota information.When the task of

12、 work package is identified, in order to the work package management, this paper proposed work package coding structure that built up by work stage, work kinds and work skill. Under the premise of work package information structure and coding standardization, we can manage work package by computer t

13、echnology. In this paper, based on SQL Server2008 database and Visual Studio, development work package management system by C # language. After work package is divided, in order to verify the reasonable of its division, this paper discusses the efficiency of work package and analysis of the factors

14、that affects its efficiency and establishes the system of man hour quota.Work package devoted to team leader, and then distributed work on Task, meanwhile collecting the data of feedback from spot for statistical analysis. To solveIIIthis process, this paper proposed to management Task by mobile ter

15、minal, which is in the direction of development of shipbuilding paperless.Keywords Shipbuilding; Work Breakdown Structure; Work Package; TaskIV目 录目 录摘要1AbstractIII第一章 绪论11.1 研究背景和意义11.2 国内外研究现状和方法21.2.1 国内外数字化造船的现状和发展21.2.2 国内外任务包的研究现状31.3 本文主要研究工作51.3.1 本文主要研究内容51.3.2 预期取得的成果及遇到的困难5第二章 船舶建造工程分解结构的研

16、究72.1 工程分解结构的概述72.1.1 工程分解结构的原理72.1.2 工程分解结构在船舶建造中的应用82.2 船舶工程分解结构标准的建立82.2.1 船舶工程分解结构的构建原则92.2.2 船舶工程分解结构的zh整i 体ku架q构ua.n.2.0.1.5.0.7.2.1102.3 船舶工程分解结构的分解方法132.3.1 船舶先行作业阶段的工作分解132.3.2 船舶搭载作业阶段的工作分解152.3.3 船舶后行作业阶段的工作分解162.4 本章小结18第三章 船舶建造工程作业任务包的构建193.1 作业任务包的定义及意义193.1.1 作业任务包的定义193.1.2 作业任务包的意义2

17、03.2 作业任务包的分类213.2.1 作业任务包分类的标准213.2.2 作业任务包规模的确定223.2.3 先行、后行阶段作业任务包的区别233.3 作业任务包的数字化表达253.3.1 作业任务包的信息结构253.3.2 作业任务包的信息生成273.3.3 作业任务包的编码28V3.3.4 基于数据库的作业任务包管理313.4 本章小结33第四章 作业任务包的能效354.1 影响作业任务包的评价的因素.错误!未定义书签。4.2 作业任务包的生产率值354.2.1 影响作业任务包生产率值的因素354.2.2 生产效率 384.2.3 标准工时的测算404.3 工时物量定额体系404.3.

18、1 工时物量定额概述414.3.2 工时物量定额的表达方法424.4 本章小结45第五章 基于派工单的作业任务派发和反馈管理495.1 派工单的派发495.1.1 派工单的定义495.1.2 派工单的生成和派发505.2 派工单的反馈515.2.1 基于派工单的作业任务反馈51zhi ku quan 201507215.2.2 派工单反馈的信息525.3 派工单与造船无纸化535.3.1 造船无纸化的基本介绍535.3.2 无纸化技术的发展545.3.3 无纸化技术在派工单管理中的应用545.4 本章小结57第六章 总结与展望59参考文献61致谢65VIContentsContentsChin

19、ese Abstract1AbstractIIIChapter1 Introduction11.1 Background and significance of research11.2 Status and methods at home and abroad21.2.1 Status and trends of digital shipbuilding at home and abroad21.2.2 Status of work package research at home and abroad31.3 Main work of this paper51.3.1 Main resea

20、rch contents of the paper51.3.2 Expected accomplishments and difficulties5Chapter2 Research of shipbuilding work breakdown structure72.1 Summarize of work breakdown structure72.1.1 Theory of work breakdown structure72.1.2 The application of Work breakdown structure in shipbuilding82.2 Establish the

21、standardedzation of shipbuilding work breakdown structure82.2.1 Construction principle of shipbuilding work breakdown structure92.2.2 Overall architecture ozfhsihikpubuqiludainng2w0o1r5k07b2re1akdown structure102.3 The method of shipbuilding work breakdown structure132.3.1 Shipbuilding work breakdow

22、n in Antecedent-construction132.3.2 Shipbuilding work breakdown in Eraction-construction152.3.3 Shipbuilding work breakdown in Post-construction162.4 Summary of this chapter18Chapter3 Research of work package in shipbuilding193.1 The definition and significance of work package193.1.1 The definition

23、of work package193.1.2 The significance of work package203.2 The classification of work package213.2.1 The standardzation of work package classify213.2.2 The size of work package223.2.3 The difference of work package between Antecedent and Post233.3 Digital expression of work package253.3.1 Informat

24、ion Structure of work package253.3.2 Information produced in work package273.3.3 The coding of work package28VII3.3.4 Work package management in database313.4 Summary of this chapter33Chapter4 Efficiency of work package354.1 The factors that affecting work package evaluation.错误!未定义书签。4.2 Productivit

25、y value of work package354.2.1 The factors that affecting work package productivity value354.2.2 Productivity 384.2.3 Estimates of standard time404.3 The system of man hour quota404.3.1 Overview of man hour quota414.3.2 Expression method of man hour quota424.4 Summary of this chapter45Chapter5 Distr

26、ibuted and feedback management of work based on Task495.1 The distributed of Task495.1.1 The definition of Task495.1.2 The produced and distributed of Task505.2 The feedback of Task515.2.1 Work feedback based on Task51zhi ku quan 201507215.2.2 The information of Task feedback525.3 Task and shipbuild

27、ing paperless535.3.1 The introduction of paperless535.3.2 The development of paperless technology545.3.3 Paperless technology in Task management545.4 Summary of this chapter57Chapter6 Summary and outline59Bibliography61Thanks65VIII专业术语中英文对照表专业术语中英文对照表1.WBS(Work Breakdown Structure)：工作分解结构 2.WOP(Work

28、 Package)：作业任务包3. BOM(Bill of Materials)：物料清单4. BBS(Block Breakdown Structure)：分段分解结构 5.EBS(Erection-seams Breakdown Structure)：搭载区域分解结构 6.ZBS(Zone Breakdown Structure)：区域分解结构7.SBS(System Breakdown Structure)：系统分解结构 8.ITP(Inspect Test Plan)：船厂检验检测计划 9.Activity：船厂生产活动10. T.M.Hr(Target Man Hour)：目标工时

29、11.ST(Standard Time，ST)：标准工时zhi ku quan 20150721IXzhi ku quan 20150721第一章 绪论1.1 研究背景和意义当今时代风起云涌，现代科技日新月异，在经济全球化的时代大背景下国际 造船业也发展成为全球一体化的市场。行业间的竞争不断升级，全球各地的船舶 企业在世界范围内围绕着船舶的先进技术、高端性能、产品质量和企业服务等展 开了全方位的角逐。同时现代造船技术也有了重大的改革，从前一阶段的焊接技 术和大规模流水线生产的逐步普及，到当前的信息集成系统、敏捷制造、并行工 程等技术理念的广泛应用，这些技术的发展使得造船行业从以前的劳动密集型产

30、 业逐步成为技术密集、信息密集和资金密集的现代化新型行业1。本世纪初的几年造船市场蒸蒸日上一片繁荣，对整个造船行业的快速发展起 了很好的作用。但是随之而来的一场金融危机席卷了整个世界，国际市场持续低 迷，传统制造业产能普遍过剩，也给处于高峰期的船舶行业极大的打击，人们不得不重新思考船舶行业发展的道路与前进的方向。zhi ku quan 20150721金融危机过后的这几年船舶企业都认识到了行业形势的严峻性，国内外同行业间的竞争依然激烈2。特别是对国内的船舶企业而言，因为国家人口红利正在 慢慢消失，人力成本的上涨以及深陷金融危机的欧洲船东，这些都给了国内船企 沉重的打击。多数民营小企业因为接不到

31、订单而倒闭，一些有实力的大企业同样 遇到了订单荒，只能苦苦支撑。同时单船承接价格也急剧下降，这意味着在造船 成本上升的同时单船建造的利润也在下跌，这更是使得大部分船舶企业步履维艰。按照以往的落后的造船模式是无法再维持企业的生存了，面对行业间的竞争、 国际经济的突变，国内船舶企业必须在加快造船模式的改革同时加强船舶信息化、 数字化的建设，可以有效的提高效率和降低成本，只有具备了自身的核心竞争力 才能在市场竞争中处于不败之地。数字化造船无疑是目前各个造船企业提高核心竞争力的重要途径，数字化造 船技术的发展将会带动产品设计方法和工具的创新，企业管理模式的创新和企业 间协作关系的创新，实现产品设计制造

32、数字化，生产过程控制智能化，生产设备 数控化，企业管理信息化和服务网络化，最终集成实现整体行业的数字化35.要全面实现船舶建造现代化、信息化、数字化，工程管理管理体系的建立是 基础。船舶建造作为一个工程项目，所有的一切都需要围绕着这个工程包括该工 程的前期设计、所需要的物资、项目本身的生产作业等等。对于如此庞大的工程1项目，只有将其逐层分解才能实现高效的管理，任务包（WOP: Work Package） 就是这么一个基本单位，任务包顾名思义即船舶建造所需的各种活动任务的组成， 任务包包括了相应的制造资源信息，如设计图纸、人力、场地、设备以及工时物 量定额等信息，同时可描述整个建造过程，是生产作

33、业的最佳管理单位。任务包 的有效管理可进一步实现船舶建造管理单位的体系化，保证顺畅的传达信息，提 高管理效率。任务包是对具体生产活动的再细分，它将设计、生产、物资有机结合为一个 综合的管理单位，在生产方面，任务包作为作业管理的主要单位连接着中日程计 划和小日程计划，而且对于工时物量的统计任务包又可作为是成本管理的单位， 作为建造成本和劳务成本的重要参考；在设计方面，任务包作为图纸管理和现场 图纸发放的基本单位；在物资方面，任务包作为 BOM(Bill of Materials:物料清单) 和 PALLET(托盘)管理的基本单位，至此任务包将设计、生产、物资完整的联系 到了一起。1.2 国内外研

34、究现状和方法1.2.1 国内外数字化造船的现状和发展zhi ku quan 20150721数字化造船就是以造船过程的知识融合为基础，以数字化建模仿真与优化为特征，将信息技术、先进的数字化制造技术、先进造船技术和现代造船模式，综 合应用于船舶产品的设计、制造、测试与试验、管理和维护全生命周期的各阶段 和各方面。通过数字化、集成化、网络化船舶产品的开发、设计、制造和管理平 台使船舶产品实现以数字建模和数字样机为核心的数字化设计；以生产制造与生 产过程数字控制为核心的数字化制造；以虚拟样机和数字仿真为核心的数字化测 试与试验；以现代造船模式和业务流程建模为核心的数字化管理，从而实现数字 化造船6.

35、20 世纪后期，世界造船强国，在设计、建造、管理方面通过应用信息数字 化技术、计算机技术等先进技术取得了巨大的进步，大大的提高了造船效率，其 中数字化造船技术的飞速发展是他们始终屹立于造船强国行列的重要原因。到目前为止传统的欧美造船强国已经全面应用数字化造船技术，形成了集船 舶产品研发、设计、制造、管理于一体的产品全生命周期的数字化支持系统，显 著的提高 生产效 率和 降低建 造成本 。美国 国防部 实施 了先进 制造技 术规划（ManTech）、下一代制造技术计划（NGMTI）有效的促进了数字化技术的发展 和应用，美国海军在 LPD-17 研制过程中，以集成产品数据环境（IPDE）作为平 台

36、，建立了设计单位、制造厂、配套厂和军方的信息集成。法国 DCN 应用 PLM2技术实现了水面舰艇和潜艇的设计、制造、维护修理和运行作业的一体化集成。 德国 MEKOX 则实现了模块化建造和全球标准化配套，其成功的一个重要原因 就是数字化技术和工艺装备对模块化设计和建造的支持7。欧美等世界造船强国 均已实现了总段建造并向模块化建造过渡，很大程度上依赖于先进的数字化技术 的应用与发展。亚洲传统造船强国日本和韩国依靠良好的工业化基础走在了数字化信息革 命的前沿。日本、韩国数字化造船的发展模式首先是在 CAD/CAM/CAE 基础上 建成了 CIMS 系统（计算机集成制造系统，Computer Int

37、egrated Manufacturing System），然后在造船企业和相关企业（如设备供应商、各国船级社等）之间搭 建供应链管理平台系统，最后在 CAM 的基础上不断的发展焊接机器人等在焊接、 装配、涂装设备的自动化，各家大型企业都通过在欧美 Tribon、CATIA 等商业 软件的基础上不断的自主开发形成了自己的 CIMS 系统。中国造船不仅在数量上而且在质量上成为世界第一的前进道路上，生产效率 低下一直是一个无法忽视的问题，这意味着管理水平的落后，归根结底也就是国 内造船企业数字化、信息化程度过低。不过近年来随着现代造船模式的发展，国 内造船企业在数字化方面通过引进技术和不断的自主创

38、新有了长足的进步，在船 舶数字化设计方面引进 Tribon、CATIA、CADDS5 等软件实现了三维建模，并达 到了先进水平；同时 CIMS 系统在大型骨干企业得到了重视和应用；虚拟制造和 精益造船技术也在不断的深化，一些骨干企业不仅自主研发信息化系统并且推广 至广大中小型企业；在数字化管理方面已经有自主研发的企业资源计划管理系统（ERP），并且正在不断的完善与改进。数字化制造方面，不断增加的大型流水 线和数控设备等自动化设备都有了很大的进步。在取得进步的同时我们也应该看 到不足，如信息基础比较薄弱，缺乏现代造船模式下企业的标准体系，包括技术 标准、管理标准等，在基础数据的积累和分析上面同样

39、十分缺乏，仿真技术的研 究和应用深度也不够，而且管理技术也有待提高。1.2.2 国内外任务包的研究现状现代造船模式融合了数字化造船管理的理念，用数字化、信息化手段支撑 “协同创新、精益造船”8,船舶建造过程是以生产订单为导向，现场生产为核心 的大型离散制造行业，其独特的行业特点决定了生产是该行业的主体，一切活动 都以生产为核心，所以现场生产管理的水平直接决定了企业的生产效率和运营状 况。工程管理又是现场管理的核心部分连接了生产、设计、物资。工程项目想要 有序的进行，就需要将现场万千的工作分门别类 ，WBS（工程分解结构）是一 个有序的结构系统9，将执行项目所需的所有活动按照性质类别分类，分解到

40、最 后形成一个个任务包，任务包作为现场生产的最基本管理单位起到一个生产内核3的作用，连接着现场的计划管理、设计管理、生产管理和物资管理。 日韩等传统强国的分解模式也不尽相同，日本的分解模式首先按照区域、阶段、类型划分。区域分解：按区域分解生产设计系统，按区域划分舾装作业界面， 如划分成船艏、船艉、货舱、机舱、上建五大区域；阶段分解：按工艺阶段分解 船体作业，按工艺阶段分解预舾装作业并推行工序前移；类型分解：按壳、舾、 涂分解作业类型，按照复合技能型生产岗位细分作业类型。韩国的分解模式淡化 了区域概念，按照作业对象、作业阶段、作业类型划分。作业对象分解：搭载前 作业对象是分段，按照分段进行分解，

41、搭载后作业对象是区域，按照区域进行分 解；作业类型分解：对船体、舾装件加工、舾装件安装、涂装四大类型再分解； 作业阶段分解：对内场、预舾装、总组、搭载、码头五大阶段再细分。同时日韩 两国对于生产任务管理的基本单位也不同，日本按照制造级一直分解到零件，以 零件为管理的基本单元，如每张钢板、每根管子、每米焊缝等。韩国则是以任务 包为管理的基本单位，并且通过派工单的方式，明确任务包的物量信息、资源信 息和生产周期。日本以完成每个零件所需要的生产资源数量来衡量生产效率即零 件能率，韩国以完成每个任务包所需要的生产资源数量来衡量效率即任务包能率。 能率=生产负荷/生产资源，生产资源包括劳动力工时、设备数

42、量、场地面积等， 生产负荷指的是壳、舾、涂各类型生产作业的物量数目，能率直观的体现出生产 资源和生产负荷的平衡关系，从而可以指导日程计划的制定。国内造船企业对于任务包的研究借鉴了日韩造船企业的先进理念，也收获了 一定的成果，但是对于任务包所包含的信息和工时物量信息因为没有长期稳定的 数据积累大多还是以现场经验为主，很少考虑到设备负荷、人力负荷等关键因数， 因此任务包的管理往往起不到预期的效果。在任务包研究中，文献10考虑到船 厂的管理和计划安排大多是依靠管理人员的个人经验从而缺乏合理的计划安排 和科学的管理手段，文献中运用蒙特卡罗的分析方法确定任务包的作业顺序，同 时实现了计划管理的制定、均衡

43、及调整。文献1112研究并提出了现代造船工程 分解结构，在船舶建造过程中如何优化作业分解找到更加合理的任务包划分原则， 最终实施均衡连续的精益生产。文献13在研究任务包的分解基础上，应用信息 化的管理模式，以派工单的管理方式管理工作现场生产以及统计现场反馈，以达 到保证现场施工的进度与计划之间更加合理。文献14研究了造船生产中的“中间 产品”任务包划分的合理性，并且提出了一种基于计算机仿真技术的任务包评价 方法，对任务包的合理性进行仿真评估从而用于指导生产。国内造船企业已经认识到了数字化造船对于造船效率的重要性，在数字化设 计、数字化制造、数字化管理等各个方面都有了显著的成绩，也有很多对于任务

44、 包的研究，认识到不能只靠个人经验来制定计划和生产，需要基础的数据积累，4通过数字化管理更加合理的分解造船任务，划分最适合现场生产的任务包从而实 现均衡连续的生产。1.3 本文主要研究工作1.3.1 本文主要研究内容在船舶建造过程中必须将现代造船模式理念贯穿其中，在现场生产过程中， 以中间产品为导向，以任务包的形式按区域、阶段、类型组织生产。要得到合理 的任务包就必须将庞大综合的造船项目科学的分解。本文在了解工厂实际生产的 基础上，并结合现场关于任务包管理的具体问题，提出了更加科学合理的任务包 划分及管理方法。为此本文进行的主要工作如下：（1）开展关于船舶工程分解结构的研究，包括分解方法和分解

45、的原则，并 提出适合一般船舶建造工程分解的基本方法。（2）在船舶建造工程分解的基础上研究任务包的定义以及分类标准。（3）分析任务包所包含的内容以及其信息结构，在此基础上对任务包的编 码进行研究。（4）统计分析船舶建造过程中的工时物量定额即能率，在此基础上分析任 务包的生产率值，同时研究任务包在现场生产中的派发和反馈。1.3.2 预期取得的成果及遇到的困难（一）预期取得的成果 研究现代造船工程分解结构，获得最合理的分解方式，最终用该分解结构优化分解造船任务包，在任务包分解的基础上研究基于派工单的任务包管理模式， 最后分析基于派工单手机端的无纸化造船技术。（二）可能遇到的困难 本文研究内容涉及现场

46、实际问题，缺乏与现场作业相关的作业信息数据，现场生产情况复杂，考虑众多因素之间的协同作用，加深了分解管理任务包的难度。56第二章 船舶建造工程分解结构的研究2.1 工程分解结构的概述2.1.1 工程分解结构的原理（1）WBS 的定义WBS 理论在 19 世纪 60 年代诞生于美国，我们通常称之为作业分解或层次 分解，它作为一种高效管理项目的有效方法而被广泛使用。工程分解结构是对工 作进行综合性的定义，将工作作业分解或者层次分解，使得各个工程项目构成体 系，将执行项目所需的所有活动，按照性质分类，并将工作及工作对象从大到小 划分的这种从高到低的展开体系15。任何工程任何项目都可以看作是有层次、有

47、顺序的系统，通过层层的分解可 以揭示其有序的内在规律。工程分解的目地就是把一个复杂系统的总目标分解成 特定任务的具体目标，把一个大型工程分解成若干个小型工程，把一个长周期的 工程分解为若干个短周期的工程，简单来说就是把一个复杂的问题分解成一个个 具体的简单的问题，通过解决这些简单的问题最终达到解决复杂问题的目地，如 图 2-1 所示。应用工程分解原理可以使得管理空间变小、管理时间变短并且管理对象变得 简单，所以这是一种高效管理工程项目的方法。逐级分解大型工程项目工程任务分解基本单元以基本单元为对象组织生产图 2.1 WBS 基本原理图（2）WBS 的目标Fig.2.1 The Basic Th

48、eory of WBS工作分解结构将项目按照其内在结构或实施过程的顺序逐层分解为一个个7独立的、有逻辑关系的项目单元，严格界定了项目的整个工作范围，并将整个项 目有条理的组织在一起。利用工作分解结构把项目工作分成相对独立的、内容单 一的、易于成本核算和检查的工作单元，结构每下降一级意味着对项目工作进行 了更为详细的分解，之所以把 WBS 活用为控制项目的手段，是为了更加合理的 整合及划分项目的业务类别、成本预算和日程计划，可以清晰的显示执行项目的 各部门的预算、日程、效率情况和连接关系，从而更加有效的控制进度、资源、 和费用16。WBS 考虑到相应的管理成本，定义项目中所需要的工作一直到最适合

49、的一 层的工作为止，并且要体现出作业分解的工作单元与工程项目之间的整体架构关 系，即将大型工程一级一级分析解剖成一个个任务包，每一个任务包都要说明执 行什么任务、如何去执行、有谁执行、何时何处执行、需要哪些资源（材料、劳 动力、设备）等。同时工程分解使得计划的制定、生产的组织、进度的管理更加 的科学合理。2.1.2 工程分解结构在船舶建造中的应用船舶建造工程作为一项极其庞大复杂的项目，想要完成整个工程必须将其合 理的分解成多个子项目来执行，这种作业的分解方式称为船舶建造工程分解。20 世纪 70 年代美国海军根据美国政府制定的工程分解结构规范，提出了船舶建造 工程分解结构（Ship Work

50、Breakdown Structure, SWBS）的概念，随后被广泛应 用于美国主要的船舶建造企业中17。鉴于当时的船舶建造现状，造船工程分解 主要是以系统为导向，按照船舶的功能系统分解。由于船舶建造水平的不断进步， 各种先进的技术的应用，区域建造、中间产品等现代造船模式理念的提出，实践 证明系统导向型工程分解不利于前期设计计划的安排、作业的实施，并无法有效 的控制物资消耗、工时统计和生产进度，不能达到均衡生产和精细化管理目标， 也不符合数字化造船的理念18，已不适合当前的船舶建造实际。现代船舶工程分解结构是结合现代造船模式的要求，应用成组技术原理，按 照工艺路线进行产品作业任务分解，不再以

51、系统作为导向而是以中间产品为导向， 按作业类型、区域、阶段组织生产，将每个区域、每个阶段划分为几个子项目同 时进行。这种分解方式既体现了对产品作业任务的分解原则，同时又反映各个作 业任务被分解后的组合方式，体现了工程分解的整分合原理，其三个环节为整体 策划、分解、综合。整体策划详细了解整体及运动规律，对造船全过程规律的总 体把握，制定建造方针；分解是指按照区域、阶段、类型合理分解产品任务，明 确分工；综合即将中间产品按照制造级逐级组合，有效的组织生产。2.2 船舶工程分解结构标准的建立82.2.1 船舶工程分解结构的构建原则针对船舶建造的行业特点，船舶工程分解结构运用整分合原理，把项目分解 成

52、易于操作和管理的工作单元从而实现现场进度控制、质量管理、成本管理的协 同控制。在分解过程中必须体现出船舶建造的进度结构，包括了时间进度与空间进度， 按照船舶建造的时间顺序，以船东和企业签订的合同生效作为起点，依次以初步 设计、详细设计、生产设计、开工、上船台、下水、试航及交船等几大关键节点。 船舶工程分解结构立足于这些关键节点，并进一步深化结合船舶建造的空间顺序， 在设计结束之后开工建造和上船台之前主要的作业对象是分段；上船台到下水阶 段主要作业包括了舾装作业、区域涂装作业，此时的对象主要是区域；下水至试 航期间主要的作业对象为各类系统调试和安装作业；试航到交船期间主要是一些 扫尾整理检查工作

53、。所以船舶建造工程分解结构建立在时间上有序，空间上分道 的现代造船模式理念上，支持作业一体化，动态的分解并能够反映船舶建造的全 生命周期。如图 2-2 所示：时间上有序开工上船台分段区域下水系统试航交船调试 检查 工作分段 建造区域舾装 区域涂装系统调试 安装作业空 间 上 分 道图 2.2 船舶工程分解的进度结构Fig.2.2 Progress Structure of Ship Building Breakdown除了进度结构外，船舶工程分解结构通过对船舶中间产品的进一步分解得到 任务包，便于任务的制定、下达与考核，从而高效的组织分道生产。成组技术的 相似性原理作为在船舶建造工程分解的原则

54、之一，通过合理的工程分解将具有相 似性和重复性的事物组合在一起，达到以流水线的生产方式制造多品种、小批量9的产品的目的。遵循现代造船模式的需求除了壳、舾、涂作业空间上分道，时间 上有序外，船舶工程分解结构还要符合设计、生产、管理一体化，均衡、连续的 总装造船模式的要求。2.2.2 船舶工程分解结构的整体架构以船舶工程分解为主线，统合设计、物资、生产、质量等多方面的管理，从 而能够更容易也更为准确的确定工程进度和成本，明确定义其质量要求，使得各 方面资源的利用达到均衡。虽然造船项目的工程分解没有普遍适用的方法，对于同一项目，采用不同的 角度可以有多种分解的方法，不同的船型其分解的范围和方式也存在

55、较大的差别。 本文所讨论的船舶工程分解结构，依据现代造船模式以及船厂常规的生产组织方 式，通过对国内某造船企业典型 3 万吨散货船进行建造作业分解，归纳整理出船 舶建造作业一般的分解结构和分解规则，建立标准的船舶工程分解结构。船舶工程分解结构的总体架构如下图 2-3 所示：S/CK/LL/CD/LWBS横向分解结构先行作业搭载作业 后行作业 Project分段分解结构区域分解结构系统分解结构搭载区域分解结构总段1总段2大区域Main Sys1、2分段、总段分段1分段2中、小区域Sys1、2搭载缝WBS纵向分解结构WBS元素活动（Activity）零件 小组 中组大组BLK舾装BLK涂装 BLK

56、 PE PE舾装 PE涂装焊接1焊接2焊接3装配焊接打磨检查大组舾装 管舾装机械安装电装管舾装1管舾装2管舾装3任务包（WOP）任务（TASK）图 2.3 船舶工程分解结构Fig.2.3 Shipbuilding Work Breakdown Structure（一）WBS 的横向分解结构 在船舶建造过程中，依据几个关键的节点开工、上船台、下水、交船，从时间维度上对整个工程进行横向的分解，分为先行作业、船坞（台）搭载作业、后 行作业三大阶段。先行作业：从船舶建造开工时的备料切割开始一直到总组阶段 的全部作业，并考虑到中间产品的完整性，包括了壳、舾、涂以及支持等方面的10作业；船坞（台）搭载作业

57、：在船坞（台）内进行的总段、分段搭载合拢的相关 作业；后行作业：随着搭载作业深入，逐步形成各个区域后，主要的工作就是以 区域和系统的完整性为导向的安装、涂装作业，以及所有系统和设备的调试效用 作业，并且在后行阶段各项作业之间有相互制约的关系，需要特别注意。从时间顺序上可以看出来，船坞（台）阶段的作业是连接先行阶段和后行阶 段的桥梁，拉动先行作业的同时，也在推动这后行作业的进展。（二）WBS 的纵向分解结构 船舶工程纵向分解结构将每个阶段的作业进一步的细化分解，其分解层次为：WBS 元素生产活动 Activity任务包 WOP具体任务 TASK。船舶在进行 WBS 分解过程中，应该根据各个阶段产

58、品自身的特点、工作的 组织方式、建造程序计划来分解，分解后的结构必须满足船舶建造的工艺流程和 工艺特点，分解后的项目单元在功能上相对独立。1）WBS 元素的分解对于 WBS 分解的第一层次 WBS 元素来说，由于各个阶段的自身特点不尽 相同，其构成方式也各不相同，先行作业阶段主要是以分段为中间产品来组织生 产的所以其 WBS 元素的构成以分段分解结构（BBS，Block Breakdown Structure） 为主；搭载作业阶段主要的工作时将前一阶段建造的分段按照固定的顺序吊装搭 载成总段然后形成整艘船体，其 WBS 元素主要由搭载区域分解结构（EBS， Erection-seams Bre

59、akdown Structure）组成；而到了后行作业阶段此时的工作重心 转移到了区域的完整性和系统、设备的完整性，所以在此阶段的 WBS 元素主要 由区域分解结构（ZBS，Zone Breakdown Structure）和系统分解结构（SBS，System Breakdown Structure）这两部分组成在整个船舶建造过程中，WBS 元素可 以看作是连接船厂 主要生产活动Activity 和船厂检验检测计划（Inspect Test Plan）ITP 即质检计划的桥梁。2）生产活动（Activity）的分解船厂生产活动 Activity 是对相关 WBS 元素主要活动的分解，同时也是下一 层 WOP 的集合，Activity 是生产管理部门指挥生产部门进行生产的依据，也是 船厂定制中日程计划的重要基础，Activity 是生产管理部门对生产部门进行任务 管理的基本单位。根据不同的船舶建造阶段 WBS 元素类型的不同，Activity 的 分解也不尽相同，一般以船厂的实际生产组织方式为指导。先行作业的 Activity 包含了先行中日程计划中关注的主要项目，