船舶製造從鋼板到整船的加工過程一般為:鋼板在預處理生產中心(以下簡稱預處理中心)進行去鏽、校形、噴丸等預處理;然後在切割生產中心(以下簡稱切割中心)的多種切割設備上進行形狀、坡口切割;從切割中心流出的鋼板進入平直分段生產中心(以下簡稱平直中心)或曲麵分段生產中心(以下簡稱曲麵中心),在平直中心、曲麵中心,鋼板經過檢測、拚版、焊接、修補、舾裝等操作加工成平直分段或曲麵分段;從平直中心、曲麵中心流出的分段進入平台加工,在平台逐步搭接成總段,然後進入船塢或船台加工成整船。

在平台、船塢、船台等處的加工作業問題與在切割中心、平直中心、曲麵中心等室內加工階段的加工作業問題存在較大差別。在平台、船台、船塢等處,由於工件體積大、質量重,一般是不流動的,作業計劃問題主要圍繞吊車等關鍵設備展開作業安排。而在平台加工之前的一些生產中心的加工,一般都在室內開展,統稱為室內加工階段。在室內加工階段,設備、人員不動,工件流動。其是典型的車間作業問題,本書著重研究室內加工階段的作業計劃問題。

在預處理中心,一般存在多條平行的預處理流水線,某些工件在去鏽、校形、噴丸等預處理工序完成後,被直接運送至兩個分段生產中心(即平直中心或曲麵中心)進行後續生產;而另一些工件則被送至切割中心實施進一步切割後再運送至兩個分段生產中心。

在切割中心,一般存在多台相同或相似的等離子、電弧等切割設備。另一些工件在按形狀切割、編號後運送至後續兩個分段生產中心;還有一些工件在切割中心完成坡口切割工序後才被送至兩個後續生產中心。預處理中心與切割中心的工藝流程如圖2.5所示。可見,工件在預處理中心的去鏽、校形、噴丸等加工屬於平行流水作業問題;工件在切割中心加工時,由於等離子、火焰等切割設備既可用於形狀切割,又可用於坡口切割,並且使得某些加工階段存在並行機,因此,工件進行形狀切割、坡口切割屬於混雜流水作業問題。

在平直中心,有些工件完成部分拚裝、焊接、編號工序後運送至曲麵中心,而另一些工件在平直分段生產中心完成所有拚裝、焊接、舾裝工序。平直中心往往裝有兩條平行流水線,在流水線的中間位置有一交叉點將流水線分為兩段,需要流入曲麵中心的工件將從該交叉點流出。交叉點處的工件也可在兩條流水線之間橫向流動以提高設備利用率,減少在製品數量,加快工件生產周期。平直中心的工藝流程如圖2.6所示。可見,工件在平直中心的加工為兩段平行流水作業問題,本書稱其為網狀流水作業問題。

在曲麵中心,工件往往先經過檢測單元,然後再進行曲麵加工。檢測單元往往由形狀檢測工作站和尺寸檢測工作站組成,用於工件的尺寸和形狀檢測;曲麵加工往往包括曲麵拚裝、曲麵焊接、組立裝配、組立焊接、舾裝等操作。工件在曲麵中心的加工流程如圖2.7所示。在檢測單元,對於小型工件,可在形狀檢測工作站和尺寸檢測工作站之間以任意圖2.7曲麵分段生產中心的工藝流程

順序進行作業;對於大型工件,由於搬運不便,其根據工作站的空間布局先進行形狀檢測,因此工件在檢測中心的這兩個階段構成混合作業。工件進行曲麵加工的5個階段按順序進行,其中,最後階段存在兩個平行工位,即存在兩台並行機。因此,工件的曲麵加工作業為混雜流水作業問題。

本書上一節介紹的貨艙、機艙總段所包含的各分段、組立的加工工藝情況分析如下:

貨艙總段中的甲板、舷側、舭部等分段不含曲麵加工,其加工工藝為:預處理(→形狀切割)(→坡口切割)→平直中心前道→平直中心後道。括號中內容為對其中部分組立進行加工的工藝。貨艙總段中的底部分段以及機艙總段的上部、底部分段既有平麵組立,又有曲麵組立。其加工工藝為:預處理(→形狀切割)(→坡口切割)(→平直中心前道)→曲麵中心。由於各船舶總段不外乎由平直分段和曲麵分段組成,因此上述船舶分段的加工工藝也可用於其他船舶分段以及其他類型的船舶。可見,船舶室內製造係統的總體工藝流程如圖2.8所示。

其具有如下特點:

(1)工件在多個生產中心(車間,下同)之間流動的混雜性。造船企業的工藝特點決定了工件需要在多個生產中心之間進行混雜、頻繁的交互流動。

(2)生產批量的單件性。船舶製造屬於典型的單件生產類型,一家造船企業即使在同時建造兩條或兩條以上同類型的船舶,但由於船東的要求不同,造船的進度不同,也會使某一時間,這些船舶所需的工件結構不同。

(3)生產狀態的動態性。在出現緊急訂單等動態情況時,緊急訂單可能需多個車間協同工作,才能確保其在盡量短的時間裏到達需要的場所。

鑒於造船企業室內加工階段的特點,有必要將這幾個生產中心作為一個整體來製訂作業計劃,即製訂跨車間集成作業計劃。