基于仿真的船舶建造业务流程再造研究

0 引言

 近年来，我国船舶工业发展势头强劲，造船产量大幅提升。从2000年到2004年的5年间，造船产量年均增长26%.2005年更是首次突破1000万，达到1212万载重吨，比2004年增加38%，占世界份额的18%。“十一五”期间，国家把造船业列为我国制造业未来发展的重点之一，在国家科技中长期发展规划纲要、“十一五”发展规划中均对发展造船业提出了重大需求，并计划在长江口、珠江口和环渤海地区形成三大造船产业带，带动我国造船业的全面提升，力争在2015年成为世界第一造船大国。但我们也要认识到，目前我国造船能力的扩充在很大程度上是依赖于造船设施的新建或扩建，如外高桥船厂、上海船厂崇明造船基地的投产及大连船舶重工30万吨造船坞的投入使用，而技术进步、管理能力提升等方面则明显不足。而作为目前世界第一造船大国的韩国则恰恰相反，据挪威Platou船舶经纪公司统计，2005年韩国造船产量比2004年净增320万修正总吨，同比增长24%，但韩国的造船设施基本没有变化，主要就是通过提高生产效率、强化管理力度等方式取得的。因此，我国造船业要取得历史性突破，在加快基础设施建设的同时，必须加强技术创新与管理，而强化管理是目前我国造船业做大做强的最佳途径。

造船业实施业务流程再造(BPR)，是理顺船舶建造流程，实现船舶建造均衡、有节拍生产的重要途径，也是我国建立现代造船模式的重大措施.过去一段时间，已经有许多学者对我国造船企业实施业务流程再造开展了研究。

1 仿真是造船企业实施BPR的有效手段

仿真是造船企业实施BPR的有效手段，主要体现在如下4个方面：

1）传统BPR方法无法满足实践需要

据2004年的一份调查统计，在所有BPR项目中，支持系统分析最流行的方法就是流程图和电子数据表格分析法.虽然它们能够回答流程中的“干什么（What）”的问题，但无法回答“谁（Who）”、“什么时间（When）”和“什么地点（Where）”的问题。由于流程的动态性和复杂性，单纯采用流程图和电子数据表格分析显得力不从心。

2）仿真是BPR实践的高级阶段

BPR实践大致经历3个阶段。

第一阶段，直觉、经验型实施阶段.主要通过对经验、直觉和历史统计数据的分析，提出再造方案，并予以实施。从统计结果看，本阶段的实施效果欠佳，失败率很高。

第二阶段，过程模型表达实施阶段.随着项目的增多和复杂性的增加，BPR实施人员开始借助运筹学、计算机科学或制造工程的建模工具对流程进行识别和分析，提高了对流程的理解程度，但仍无法表达流程的动态性和不确定性。

第三阶段，仿真模型应用实施阶段.借助仿真手段，对流程再造实施之前进行仿真试验，定量评估仿真结果，达到事先预知再造效果的目的。

由此可知，流程仿真有助于BPR的成功实施。

3）仿真技术应用是提高企业业务流程成熟度的本质需要

表1给出了流程成熟度模型。从中可以发现，流程成熟度水平越高，越依赖定量分析技术的应用。仿真技术的应用是定量分析技术的最高境界。

4）船舶行业的特点迫切需要采用仿真的方法实施BPR

船舶工业具备劳动、资金和信息都密集的特点，首先，劳动密集说明在具体船舶建造流程中牵涉到许多人的因素，流程再造会受到他们的不理解、甚至抵制的影响，而这正是流程再造能否成功的关键，通过仿真可以向他们事先提供可视化的基于事实的描述，从而消除其担心。其次，资金密集说明造船企业所用的设备及船舶产品均占用大量资金，如果仅依靠经验进行流程再造，不对再造过程可能出现的问题进行周密评估，结果轻则造船进度受到影响，重则影响整个造船企业的存亡，而通过仿真，可以对流程实施过程碰到的问题和实施效果进行定量评估，减小再造风险。

2 船舶建造BPR仿真系统体系结构及具体实施过程

对于船舶建造BPR仿真系统的具体形成，当前存在两种解决办法。

1）以通用语言编程方法完成相应的建模、仿真和结果分析工作。采用此方法要求使用人员的编程能力较强，不仅会建模，而且要用程序准确地表示出来，工作量大、模型调试困难，模型的通用性、适应性和可借鉴性较差。

2）在采用通用流程仿真软件的基础上进行二次开发。采用此种方法，建模人员不需要编写初始程序，只需要对自身开发的模型予以调试，从而使研究人员把精力更多地放在系统研究、模型建立、参数确定等重要工作上，而且模型完成后，便以推广和交流。

鉴于我们研究的实际情况，认为在采用通用流程仿真软件基础上的二次开发是实现船舶建造BPR仿真系统的最佳途径。

3 基于船舶建造BPR仿真系统平台的流程再造实践

在运用船舶建造BPR仿真系统平台对造船企业实际业务流程再造研究过程中，通过到船厂和科研院所的调研，把船舶建造BPR的重点锁定于生产作业流程、业务管理流程和关键局部业务流程等3个方面，具体再造内容如图2所示。

1）生产作业流程再造

对船厂建造流程进行实地调研的基础上，建立船舶建造流程模型，在相关参数设置的基础上进行仿真，识别瓶颈，这里主要对中心生产和区域建造（如图3所示）两种船舶建造流程进行了仿真。

2）业务管理流程再造

船舶建造管理业务主要体现在船厂中日程计划，以船体分段搭载为分界点，搭载前为先行中日程，搭载后为后行中日程.其管理业务流程再造主要着眼于计划信息的准确性.通过仿真，先行中日程方面，可以做到对分段储备量、主要船舶建造设备利用率的优化，后行中日程方面，可以做到对搭载计划的优化.为研究的方便，对先进中日程计划的作用对象采取了由简入繁、逐步逼近的措施，对船厂建造单船种、多船种（如图4所示）和内外部因素变化对船厂建造能力的影响进行了仿真研究，使船舶建造系统运行平稳、均衡.对后行中日程计划，采用了基于遗传算法的时间-成本优化仿真算法（如图5所示），获得了在保证建造周期的前提下，使搭载成本最低。

3）关键局部流程再造

通过对多家船厂调研和前面的仿真研究，确定管子加工和平面分段双层底建造是目前提高船舶建造效率的瓶颈.对管子加工流程，利用成组技术，对管件分类的基础上，建立成组单元加工流程仿真模型，通过对各种管件比例和关键加工设备能力的敏感性分析，获取管件加工流程最佳方案（如图6所示）。对平面分段双层底制造流程，通过仿真，重点对7种建造方案进行了多轮次的比较，获取最佳方案。

4 结论

本文首次在船舶界提出基于仿真的船舶建造BPR观点，对造船企业降低BPR风险，使我国尽快建立现代造船模式具有一定意义。同时，本文给出了船舶建造BPR仿真系统体系结构和具体实现手段，并对目前的研究进展予以概述，实践表明，仿真手段有助于提高船舶建造BPR成功率。

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