船舶建造中的工时物量定额应用方法研究

朱韩钢，马晓平

(1.江苏新时代造船技术有限公司，江苏 靖江 214500；2.江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212003)

船舶建造中的工时物量定额应用方法研究

朱韩钢1，马晓平2

(1.江苏新时代造船技术有限公司，江苏 靖江 214500；2.江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212003)

分析了目前船厂工时物量定额管理中普遍存在的问题，在此基础上结合在工时定额使用中取得的一些经验，借助现代造船解决方案，提出了以工程分解中的标准任务包为核心建立工时物量定额的基本方法，并通过在现场实施应用和数据采集，以回归统计分析的方法完成对工时定额的修正。

船舶建造；工时物量定额；生产管理

0 引言

在船舶建造过程中，为了量化生产中的工作量，制定有效的生产计划，合理的配置劳动力资源，缩短无效劳动工时，降低生产过程中的劳务成本，越来越多的船厂开始使用工时定额的方式进行作业任务包管理。日本船厂从20世纪60年代就开始通过手工单据的方式积累物量和工时之间的关系，信息系统出现后，在原有手工数据的基础上，借助系统进行工时和物量定额数据的积累，目前已经形成完善的工时物量定额体系，并较好地使用工时物量定额管理生产中的工时和负荷。我国船厂在工时物量定额管理方面起步比较晚，虽然借助了日韩船厂的一些经验，但经过多年的推广应用，在很多造船企业(尤其是民营企业)收效甚微。本文分析了目前部分船厂工时物量定额使用的现状，找出制约工时物量定额应用的主要因素，并提出了相对完整的解决方法，希望对船厂建立工时物量定额体系具有参考价值。

1 船厂工时定额使用现状分析

1.1标准任务包分解体系建立存在的问题

要实现工时定额管理，首先要建立标准的任务包分解体系，在此基础上完成对某个项目的工程分解。然而标准任务包的分解没有普遍适用的方法，不同的管理者采用不同的角度对于同一项目可以有多种分解的方法，再加上船厂承接船型品种的多样，难以制定统一的划分标准。

1.2制定工时物量体系存在的问题

(1)评价工时的物量体系难以建立。由于同一类型任务包涉及到的评价物量有很多种，特定类型的任务包选择什么样的物量才能合理的评价工时，需要考虑的因素较多，难度较大。如铁舾件安装的任务包，不能单纯的使用舾装件的件数或者重量来计算工时，而是需要对舾装件进行分类后，针对不同的分类使用不同的物量类型来表达各自安装需要的工时定额。

(2)生产现场所要求的定额物量往往比较深入，以力求将来能够公平的结算。而在当前的设计状态下，现场所要求的大部分物量难以直接提供，需要在设计部门所能提供的数据基础上进一步统计挖掘。而且，在未形成相对完善稳定的工时物量体系之前，这些物量体系在运行过程中容易被修改，也就难以通过二次开发来高效的提供特定的物量数据，这部分物量数据的统计挖掘在很长一段时间内只能依靠人工去完成。

(3)部分船厂缺少历史数据的积累，工时物量之间的关系建立只能依靠经验，或者现场测算，起初的工时物量之间的关系变更频繁。

(4)即使完成了工时物量体系的建立，还要考虑影响任务包工时定额其他的因素，其中可分为内在因素和外在因素。内在因素包括船型、设备设施、工艺水平、施工区域、施工阶段、施工难度、设计修改等，外部因素包括船东要求、施工班组的熟练程度、天气等，这些因素共同制约着工时物量之间的关系。

1.3应用工时管理体系存在的问题

(1)缺少数据记录积累的工具，数据采集困难。一般以手工的方式进行记录，存在着记录数据错误、不及时、不规范等缺点。

(2)部分船厂将工时和工人收入挂钩，因此在工时体系的实际运行中，存在着虚报工时现象，从而导致工时严重虚增，无法获得真实有效的统计数据。

(3)运行一段时间之后收集到的工时，由于缺少科学的统计方式，船厂仅做到为了收集工时而收集工时，没有进行有效的数据统计分析，不能为工时物量定额的修正起到促进作用。

2 产品导向型的工程分解方式

标准任务包是制定工时物量定额的基本操作单位，我厂依据现代造船模式的成组技术原理以及常规的生产组织方式，在产品分解结构的基础上，划定标准任务包，并按标准任务包对所有的船舶建立工程分解。

一般的船舶建造工程分解方式如下：从横向上分为先行作业、船坞(台)搭载作业和后行作业；再从纵向上看，首先以产品分解结构中的对象(分段、总段、区域、系统)为基础，分解为“生产活动”→“任务包(WOP)”→“任务(Task)”3层结构。

其中任务包(WOP)是生产部门指挥施工班组作业的依据，是连接中日程和小日程的纽带，同时也是图纸发放、物资领用、工时物量定额、生产资源分配、工程预算和进度评定以及质量检验的基础。任务(Task)是对WOP的进一步细分，是施工班组指挥个人作业的依据。Task是现场操作执行反馈的最小单位，是现场实际物量工时定额采集的来源。

比如：船体的分段作业可分为“装配”、“焊接”标准任务包，分段舾装作业可分为“铁舾件安装”、“管子安装”、“电装件安装”等标准任务包。

3 工时定额评价体系

以上述标准任务包为基础，制定各种类型任务包工时定额的表达方式。

WOP和工时定额关系如图1所示。

3.1工时定额体系初步建立

首先，船厂生产各部门、设计部门以及成本部门需要共同确定各种类型任务包工时的评价物量。其次，再由生产部门和成本部门根据自身的生产能力，确立不同物量对应的工时定额。通过任务包的物量计算完成工作包所需消耗的工时称之为“标准工时”。但在工时定额体系建立之初，标准工时和物量之间存在的关系采用单位物量所消耗的工时直接表达。

比如：分段制作阶段的“装配”和“焊接”任务包都可以使用此阶段的焊接长度来计算工时。但此处的焊接长度并不是简单的将所有焊缝的长度相加，而是需要根据焊接难度的不同，分别确立完成单位长度不同难度的焊缝所需的工时定额，或将不同难度的焊缝通过系数折算成名义焊接长度，再通过名义焊长制定工时定额。通过测算，分段阶段焊接任务包的标准工时见表1。由此方法可以延伸至各种类型任务包物量的确定，并依据现场的经验和测算，给出初步的标准工时。

表1 分段阶段任务包的标准工时

实际应用中，由各个生产部门下发给施工班组执行的工时，需要考虑由于各种因素对工时的影响，可将下发给施工班组的工时称为“目标工时”。目标工时和标准工时之间的修正关系如下式：

T.Mhr=αβS.T-R.MHr+A.MHr

式中：T.Mhr为目标工时，下发给施工班组的执行工时；S.T为标准工时，依据物量按照定额计算出来的工时；α为生产效率系数，用于区别同船型系列船之间的效率差异；β为季节效率系数，用于区别不同季节之间的效率差异；R.MHr为减少的工时，因技术进步或工装改善等因素而临时减少的工时；A.MHr增加的工时，因船东要求或施工技能等影响而临时增加的工时。

3.2工时物量定额统计分析及修正

在建立工时物量定额之后，经过现场一段时间的使用和工时收集，可以采用数学的方式对工时定额和物量之间的关系进行回归分析，用来修正工时定额。基于统计分析与数学模型法的工时定额研究为工时定额的制定提出了一种更为准确化的表达形式，通过随机的统计数据进行数学分析得到的模型往往能够反映出大量样本数据共性，并能忽略那些在样本中所存在的变异值[1]。

本文采用最小二乘法，按偏差平方和最小的原则选取拟合曲线，并且采取二项式方程为拟合曲线的方法。

给定已经采集到的若干工时数据点Pi(xi，yi)，i=1,2,…,m，其中：x代表物量；y代表对应物量所消耗的实际工时。

求得工时定额与物量之间的近似曲线y=φ(x)，使得近似曲线与y=f(x)的偏差δ的平方和最小，即满足下式：

求解过程可查询相关数学文献。

针对不同类型的任务包以及工时定额和物量关系，依据收集到的数据分别回归拟合各自的曲线，再次依据物量计算工时时，可参照拟合的曲线所计算出的工时。另一方面，可以依据收集到的工时对造船中不同阶段、工种所对应的主要物量进行回归，得出的拟合曲线可以用于新船型建造工时的预估。

4 基于MES的工时采集方式

制造执行系统(MES)位于业务管理层和过程控制层之间，面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。一方面，MES将业务管理系统的命令进一步细化后，向生产过程发出制造指令；另一方面，MES将过程控制层收集到的实时信息，反馈回业务管理系统，作为生产计划和统计分析的依据[2]。本文中同样采用MES的方式，通过系统下发给现场的生产任务包，并基于手机端进行现场派工和工时收集管理。基本流程如图2所示。

图2 基于MES的的现场派工和工时管理

在实际工时的反馈中，包含了实动工时和误工工时两大部分，其中船厂需要根据各自的特点对误工工时产生的范围有明确的界定，如缺料、报验延误、设备损坏、天气等，以便对误工工时进行统计分析，才能逐步消除作业中无效和等待的时间。

5 结语

本文以现代造船解决方案为基本手段，生产部门在系统中将任务包派发给施工班组，班组长使用手机终端进行现场派工和工时采集，有效解决了实际生产过程中工时信息管理方面存在诸多难点。

由于实动工时的采集主要依靠现场的作业班组，为了获得较为准确的实动工时反馈，在实施初期，工时定额主要用来预估工作量和安排生产计划。此时应避免将工时用于结算，否则会导致反馈工时虚高，而无法获得真实有效的反馈数据。

建议在工时物量定额运行一段时间之后，有了大量有效工时数据积累，并且以回归统计分析方式对工时定额进行修正，在此基础上再进一步考虑将工时管理和结算管理相结合。另一方面，经过现场较长一段时间的运行，可以基本固化表达工时定额的物量构成方式，此时可制定物量数据的标准格式，以便技术部门能够快速的提供。

[1]熊伟.面向非标准化制造的工时定额研究[D].上海：东华大学，2012.

[2]丁伯慧，齐二石，杨作刚.离散型制造企业MES系统架构的研究[J]. 组合机床与自动化加工技术，2006，(10):104-106.

2014-06-13

朱韩钢(1979-)，男，工程师，从事企业信息化管理、船舶先进制造技术研究推进工作；马晓平(1964-)，男，研究员级高工，从事船舶先进制造理论和解决方案的研究、开发、教学工作。

U673.2

B