半潜式海洋钻井平台生产设计任务分解研究

王炬成 马晓平 孟 黎 贾晓峰 薛新峰

（1. 江苏科技大学 船舶与海洋工程学院 镇江212003；2. 江苏现代造船技术有限公司 镇江212003）

引 言

生产设计，是运用“成组技术”与“统筹优化理论”，把船体、舾装、涂装等工程在设计阶段进行平衡、协调，按工艺阶段、作业类型和区域进行设计，是将设计（选用标准）、建造工艺（造船模式）、管理（生产流程）融为一体的设计［1］。随着国内制造能力的不断提高，超大型制造项目的设计合同逐渐增多。半潜式海洋钻井平台项目是周期长、任务重的超大型制造项目。国内造船企业在半潜式海洋钻井平台项目的设计方面，由于观念和习惯差别，往往出现设计效率、质量低下等问题，由此造成建造周期长、成本失控，甚至出现延期和违约等现状。

为改变目前造船企业半潜式海洋钻井平台项目的生产设计现状，本文应用WBS 分解原理对海洋平台项目的生产设计任务分解进行研究，首先分析了半潜式海洋钻井平台的生产设计流程及特点；其次，针对半潜式海洋钻井平台生产设计工作量大、注意事项多、协调工作多等特点，开展半潜式海洋钻井平台生产设计任务分类研究；最后基于生产设计的任务分类，将半潜式海洋钻井平台生产设计任务进行逐层分解。旨在提高生产设计效率，使半潜式海洋钻井平台的生产设计能清晰、完整描述半潜式海洋钻井平台的生产建造流程，为每阶段的生产作业提供完整、准确的制造信息（零件制作图、装配图、装配说明书、物量清单及物资配送时间、作业工时信息等），从而保证半潜式海洋钻井平台的生产连续、均衡、稳定。

图1 半潜式海洋钻井平台生产设计流程

1 半潜式海洋钻井平台生产设计流程及特点分析

半潜式海洋钻井平台是周期长、任务重的超大型制造项目［2］。其生产设计是结合半潜式海洋钻井平台的自身特点，应用三维数字化建模技术来实现的。其设计流程包括从生产设计前期准备到项目归档的全过程，参见图1。

半潜式海洋钻井平台是高附加值产品，投入高、风险也高［3］。半潜式海洋钻井平台生产设计旨在降低建造过程的差错与修改，缩短平台建造周期，具有以下特点：

（1）详细设计、生产设计、现场施工等环节存在并行作业。边设计、边修改是半潜式海洋钻井平台生产设计阶段的工作常态。［4］

（2）结构的特殊性。半潜式海洋钻井平台主要由浮体、立柱、横撑、甲板盒、生活区、井架等主要结构组成，主要结构的应力集中区域多、疲劳敏感区域多［5］，因此，半潜式海洋钻井平台生产设计过程中需要注意的事项较多。

（3）管系、电气、舾装、通风、轮机等专业系统复杂，生产设计的工作量大、协调工作多。

（4）除满足入籍国船级社规范，还需要满足防火、防爆安全要求，防污染要求等，因此设计中需要检查的项目多，质量控制难度大。

2 半潜式海洋钻井平台的生产设计任务分类

半潜式海洋钻井平台生产设计任务工作量大、协调工作多，可以按阶段、专业、区域、作业类型等进行划分：

2.1 按阶段划分

根据上述对半潜式海洋钻井平台的生产设计流程分析，可以将半潜式海洋钻井平台的生产设计过程分为：生产设计前期准备、三维数字化建模、生产设计图纸绘制、生产设计后期跟踪、清单维护、现场对应这几个阶段，如图2 所示。

图2 半潜式海洋钻井平台生产设计任务按阶段划分

2.2 按区域划分

半潜式海洋钻井平台，上船体和下船体同时建造，因此其上下船体的生产设计任务可以同时进行［6］。半潜式海洋钻井平台生产设计任务，按区域可划分为上船体和下船体区域，而上船体和下船体又可分别进行细分，如图3 所示，上船体可分为甲板盒区域、井架区域和生活楼区域；下船体可分为浮筒区域、立柱区域和横撑区域。

图3 半潜式海洋钻井平台生产设计任务按区域划分

2.3 按专业划分

半潜式海洋钻井平台生产设计任务按设计专业划分，可分为结构、铁舾装、管系、电气、轮机、通风、内舾装、工艺，如图4 所示。

图4 半潜式海洋钻井平台生产设计任务按专业划分

2.4 按作业类型划分

半潜式海洋钻井平台生产设计任务按作业类型划分，可分为策划、建模、装配计划、制图、校对、管理六类，如图5 所示。其中，策划指生产设计的前期策划工作；建模指各个专业的生产设计模型建立工作，主要包括建模布置、模型协调、模型评审；装配计划主要指装配计划的收集工作；制图指各个专业的图纸绘制工作；校对指生产设计过程中所涉及的所有校对工作，主要包括模型校对和图纸校对；管理指日常的管理工作，包括日常的会议、与船厂的联系等。

图5 半潜式海洋钻井平台生产设计任务按作业类型划分

2.5 按作业性质划分

生产设计过程中的工作量一般产生于正常的建模、出图工作，而专业间的协调修改、退审意见修改、设计差错修改等产生的工作量在生产设计过程中所占比例也不小。半潜式海洋钻井平台生产设计任务按作业性质划分，可分为正常、专业协调修改、退审意见修改、生产部门意见修改、船东意见修改、设计差错修改、设备样本更改和送审修改这八类（见下页图6）。

图6 半潜式海洋钻井平台生产设计任务按作业性质划分

根据上述分析可知，半潜式海洋钻井平台生产设计任务可以按阶段、区域、专业、作业类型、作业性质进行分类。生产设计任务的分解需要结合这些分类进行，这些分类即是生产设计任务的分解原则、分解依据，只有将这些分类结合应用，才能将生产设计任务分解成可控的小任务。例如：如果仅将生产设计任务按阶段划分为生产设计前期准备、三维数字化建模、生产设计图纸绘制、生产设计后期跟踪、清单维护、现场对应这几个阶段，而不对这几个阶段的生产设计任务再次细分，那么生产设计任务只能具体到阶段，无法分配到个人。

3 半潜式海洋钻井平台的生产设计任务分解技术研究

3.1 WBS分解原理

WBS 分解（Work Breakdown Structure），又称工程分解，是一个将大的项目逐层分解的过程。工程分解的原理是从上往下逐层分解，分解依据要根据项目实际情况具体分析。任何一个项目都可以通过分析其内部规律进行逐层细分，工程分解的基本原理如图7 所示。

通过工程分解，将一个项目按照一定原则逐级分解，最终分解成不能再分解的多个基本单元。

3.2 半潜式海洋钻井平台的生产设计任务分解

生产设计任务分解是将整个生产设计的各项工作逐层分离，使各阶段工作具有一定独立性，便于分组制定工作计划，以及计划进度控制，降低任务规划的难度。针对半潜式海洋钻井平台的生产设计，可以先按设计阶段划分，然后分别针对各个阶段按区域、作业类型等进行细分，这样每一个阶段都是生产设计任务的一个节点。只要能保证每个阶段，就能保证整个生产设计任务的节点。如果其中任意阶段的节点不能保证，就无法及时发现并解决问题，从而难以保证整个生产设计的任务大节点。

图7 WBS分解原理

半潜式海洋钻井平台的生产设计可分为：生产设计前期准备、三维数字化建模、生产设计图纸绘制、生产设计后期跟踪、清单维护以及现场对应这六个阶段，生产设计前期准备阶段由于工作内容较少，故不再进行细分。

三维数字化建模阶段，是将详细设计内容转换为3D 模型的过程，也是生产设计的主要过程，建模的质量直接影响设计的质量，也影响着出图阶段工作的质量。三维数字化建模生产设计任务内容和种类都很多，因此将三维数字化建模首先按照模型所在区域进行划分。

下页图8 为半潜式海洋钻井平台三维数字化建模阶段的生产设计任务分解示例。以浮筒区域建模为例，可以划分为左舷浮筒区域建模和右舷浮筒区域建模。左舷、右舷浮筒区域建模，又可分别细分为艏部浮筒建模、舯部浮筒建模和艉部浮筒建模。而每个区域建模又可按专业划分，例如：艏部浮筒建模可按专业划分为结构、铁舾装、管系、电气、轮机、通风、内舾装、工艺专业建模。每个专业又可继续按作业类型划分，例如：结构专业按作业类型划分为建模布置、建模协调、模型评审、模型校对和装配。

图8 三维数字化建模阶段生产设计任务分解示例

生产设计图纸绘制阶段，是将3D 模型转换为施工图纸的过程，是生产设计的主要过程。生产设计图纸是现场生产的直接指导依据，图纸的质量直接影响现场施工情况，图纸完成进度直接影响着现场施工完成进度。生产设计图纸绘制阶段的设计任务包括图纸绘制、图纸校对等工作，可以按区域、专业等进行细分。生产设计图纸绘制，按区域可分为浮体区域、立柱区域、甲板盒区域、横撑区域、井架区域及生活楼区域生产设计图纸绘制。下页图9 为半潜式海洋钻井平台生产设计图纸绘制阶段的生产设计任务分解示例。

如图9 所示，以浮体区域为例，可以划分为左舷浮筒区域生产设计图纸绘制和右舷浮筒区域生产设计图纸绘制。左舷、右舷浮筒区域生产设计图纸绘制，又可分别细分为艏部浮筒生产设计图纸绘制、舯部浮筒生产设计图纸绘制、艉部浮筒生产设计图纸绘制及该大区域的生产设计图纸绘制，其中，该大区域的生产设计图纸绘制包括除结构专业以外的各专业生产设计图纸绘制。而浮筒艏部、舯部和艉部区域可按分段划分图划分为分段，因此，以艏部浮筒生产设计图纸绘制为例，可以具体到某个分段，以分段为单位、按专业继续细分。此外，艏部浮筒生产设计图纸绘制还包括了该中区域除结构专业以外的各专业图纸绘制。每个专业生产设计图纸绘制又可继续按作业类型划分，例如：结构专业按作业类型划分为图纸绘制和图纸校对。

图9 生产设计图纸绘制分解图

生产设计后期跟踪阶段，是生产设计图纸完成后，对已完成模型、图纸的跟踪修改阶段。该阶段，如果跟踪不到位，会因为修改不及时而影响现场施工进度。该阶段的任务主要包括模型修改和图纸修改，而模型、图纸修改又可按修改来源细分。修改来源包括详细设计修改、设备资料修改、船东意见、船级社意见、现场反馈和生产设计错误。如图10 所示为半潜式海洋钻井平台生产设计后期跟踪阶段的任务分解，图中以模型修改为例，按修改来源划分为详细设计图纸修改引起的模型修改、设备资料修改引起的模型修改、船东意见引起的模型修改、船级社意见引起的模型修改、现场反馈引起的模型修改和生产设计错误引起的模型修改。

图10 生产设计后期跟踪阶段任务分解图

图11 生产设计清单维护分解图

生产设计中清单维护阶段，是指设计部门提供采购部分的原材料采购清单，在生产设计过程中，需要根据采购部门的采购计划提供原材料的采购清单，但是采购计划会比模型结束时间要早，因此，在模型基本完成前，需要提供材料预估清单R1，而在模型全部完成后，还需要再次抽取原材料清单R2，并比出材料增减部分。因此，如图11 所示，清单维护阶段的任务有数据入库、R1 与R2 对比，其中，R1 与R2 对比主要包括库存检查、采购申请修改、采购申请增加、库存解锁这些任务。

生产设计中现场对应阶段分解，是指设计部门在和现场施工对接时的各项任务分解，如图12 所示，在生产设计现场对应过程中主要的工作内容有交底、图纸管理、工法巡检、现场缺陷管理等。

图12 现场对应分解图

4 结 语

本文首先阐述了半潜式海洋钻井平台的生产设计流程及特点，其次应用WBS 分解原理，以设计任务分类为分解原则，对半潜式海洋平台项目的生产设计任务进行了逐层分解。半潜式海洋钻井平台生产设计任务的分解，能够将生产设计任务细化为较小的任务，以便更好地管控生产设计进度。