面向现代造船模式的中间产品专业化若干关键问题研究

摘要

21世纪造船业发展迅猛，就当前我国造船现状而言，与日韩等世界一流造船国家还存在较大差距。研究表明：加快建立现代造船模式是当前我国造船业的紧迫任务，实施现代造船模式是进一步提升我国造船实力的有效途径。
　　 针对现代造船模式在我国的开展进行相关研究成为当前造船科研领域的热点。其中，有效开展中间产品专业化造船成为其中一个分支。本文结合当前我国造船现状，基于中间产品专业化造船的柔性需求，建立面向现代造船模式的中间产品专业化柔性组织体系，重点以分段建造为对象，研究中间产品工时及成本的控制及优化。在此基础上，进一步对中间产品的建造方案建模优选以及对中间产品生产能力、生产计划进行仿真。论文在已有的中间产品相关研究基础上，明确中间产品概念（定义及分类），以项目（中间产品的计划生产执行过程）为主线，围绕中间产品专业化生产的系列问题进行探讨，具有重要的现实意义。
　　 其中，为更快促进现代造船模式的实施，重点对中间产品专业化以下问题进行了研究。
　　 1、针对现代造船模式的管理需求，以项目（中间产品的计划生产执行过程）及子项目为管理核心元素，建立逆向项目计划--生产--执行的管理主线，改进传统事业直线组织结构在船厂中的设置，为中间产品专业化生产提供匹配的软环境支持。
　　 2、造船中间产品生产作业关联复杂，合理安排作业工时与分配人工利于提升中间产品专业化程度。以比重最大的典型双层嵌套并联作业为对象，提出基于遗传算法与动态规划的双层数学模型，将父层作业及其优化结果视为子层作业的一个“阶段”，通过Visual Basic程序对模型编程实现，获得双层嵌套作业的最优工时及人工分配方案。在此基础上，为克服工时数据有效性影响，以经验数据为基础并应用统计方法计算得到组合工序工期、不同完工期限需求的作业总完工时间及相对应的完工概率。
　　 3、中间产品作业工时、人工分配影响其建造成本的控制与计核。本文一方面以满足完工工期为前提，重点探讨了以最低建造成本为目标的作业工时及人工分配问题：首先基于网络计划法建立中间产品最低建造成本模型并通过非线性规划工具求解，对初次解修正后获得人工分配方案及作业工时（逼近最优）；另一方面针对中间产品专业化作业及人工分配具有跨部门、单人多工种作业特点，首次提出以“跨部门划分为作业范围”的作业分类标准，改进传统作业成本法（Activity-Based Costing，ABC）并进行实例计核，结果符合客观实际，为中间产品专业化的成本控制及核算提供支持。
　　 4、综合中间产品建造不同因子（时间、成本等），科学合理选择建造方案有助于船厂充分利用现有资源和提高生产效率。中间产品方案优选属于多目标决策问题，传统评判方法依赖于主观分配权重导致评判结果出现分歧。本文基于熵权确定权重，结合TOPSIS法和模糊评判法，对分段划分、分段装配的工艺方案进行优选，归结多目标影响因子，在实例优化中采用主客观权重集结，增强了优选方案结果的可靠性。
　　 5、为满足现代造船柔性流水线的JIT式供给，对中间产品的生产计划及生产能力进行仿真。以分段堆场年度生产计划SBPP（the Simulation of Block Product Plan）为对象进行系统模拟仿真，采用活动扫描法进行SBPP问题建模，以分段建造的时间“周”为基数实现作业单元化，形成周--批次的量化关系，考察分段堆场在不同周初批量、实际建造批量、加班生产批量的参数变化对堆场生产能力的负荷影响，最终获得合适的分段建造批量的阀值以满足分段需求的JIT满足。在此基础上，基于排队论理论对分段堆场的实际建造能力SBPC（the Simulation of Block Product Capability）进行模拟，获得分段堆场在年度生产过程中实际的繁忙与空闲状态数据，并建立过程驱动模型获得扩充分段堆场的可行性决策数据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 论文研究背景

1.1.1 我国造船业现状

1.1.2 中日韩造船现状的比较

1.1.3 我国造船的未来发展战略

1.1.4 提升我国造船竞争力的关键——现代造船模式的实施与开展

1.2 中间产品及其专业化国内外研究现状

1.2.1 中间产品及其专业化介绍

1.2.2 国内外中间产品专业化研究状况

1.3 论文研究的主要内容

第二章 现代造船模式柔性组织结构研究

2.1 前言

2.2 我国船厂生产组织结构现状

2.3 各类组织结构特点及其适应性分析

2.4 船厂生产组织结构设计

2.5 改进的矩阵组织结构在现代造船企业中的设置及运作分析

2.5.1 矩阵组织结构

2.5.2 基于中间产品逆向项目计划的传统矩阵组织结构改进

2.6 结束语

第三章 基于遗传算法与动态规划的中间产品作业工时 优化及人工分配

3.1 分段作业工时、节点工序概念描述

3.1.1 基本定义

3.1.2 分段作业工时及人力分配问题描述

3.2 基于动态规划理论优化的分段嵌套并联作业工时优化

3.2.1 遗传算法及动态规划方法在嵌套并联作业中的应用

3.3 分段作业案例分析

3.3.1 案例描述

3.3.2 合拢工艺简介

3.4 分段组合作业工时的优化

3.4.1 单层并联作业工时问题描述及优化模型

3.4.2 嵌套并联作业的工时优化

3.4.3 分段串联组合作业工时优化

第四章 基于工时及人工的中间产品成本控制与核算

4.1 前言

4.2 中间产品及其生产特点

4.2.1 以中间产品为导向的转模

4.2.2 中间产品建造特征

4.2.3 中间产品的柔性生产线

4.3 中间产品最低成本的非线性(二次)规划模型及其求解

4.3.1 船体建造分段最低成本的二次规划模型

4.3.2 船体分段建造最低成本优化

4.3.3 二次规划模型求解

4.4 面向跨部门多工种的中间产品作业的成本计核研究

4.4.1 传统作业成本法(ABC法)

4.4.2 “跨部门划分作业范围”改进的作业成本法计算

4.5 本章总结

第五章 造船中间产品建造方案优选研究

5.1 前言

5.2 中间产品生产多目标决策问题及特征

5.3 中间产品建造方案选择原则

5.3.1 中间产品建造方案的一般要求

5.3.2 选择中间产品建造方案时考虑的因素

5.4 中间产品的生产方案优选案例计算

5.4.1 分段的划分问题分析

5.4.2 分段划分原则

5.4.3 分段划分的综合评价

5.4.3 船体分段划分装配方案的多目标综合评价

5.5 基于熵权的中间产品优选方法比较分析

5.6 本章小结

第六章 造船中间产品生产计划及生产能力仿真模拟

6.1 分段堆场模拟仿真问题描述

6.2 SBPP问题的仿真原理及方法

6.2.1 SBPP问题的仿真条件约束及模拟

6.3 SBPC问题的描述及仿真

6.3.1 分段堆场服务台等待线系统描述

6.3.2 排队论及模型

6.3.3 基于过程驱动的分段堆场服务性能仿真

结论

主要结论

研究展望

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致 谢