精益造船——日本造船模式研究

    1995年5月，中船总公司第二次缩短造船周期会议对现代造船模式做了如下定义："以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳舾涂作业在空间上分道、时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，均衡、连续地总装造船"。这一论述对现代造船模式作了很好的诠释。但是在将近十年的时间里，我国船厂与世界先进造船企业的差距依然很大，在许多方面依然是"形似"不是"神似"，即在实现现代造船模式的方法、途径和机理上仍然有许多需要提高的地方。

    仔细观察日本制造企业，可以发现，几乎所有的制造业，无论是汽车、飞机、化工、计算机、家具，还是造船，其生产模式都惊人地相似，运作原理也基本相同。许多国家的学者对日本制造业（特别是丰田汽车公司）的生产模式进行了研究，认为以丰田汽车公司为代表的生产模式是迄今为止世界上最先进、制造成本最低的生产模式，并把它定义为精益生产模式（Lean Production System）。精益生产模式是目前世界上最先进的生产模式之一，它的成功掀起了精益管理的热潮，精益管理思想已经给各类制造业带来了巨大的进步，精益生产理论适用于所有制造企业。日本造船业比汽车业发展更早更快，汽车业在 20 世纪 60 年代才达到国际水平[1]，而造船业早在 1956 年就已经成为世界第一[2]了。在发展过程中，造船业的生产模式与其它制造业相互取长补短，共同发展了今天的日本精益生产模式。

    笔者认为，日本的造船模式是当今世界上最先进的造船模式，只要认真研究和学习日本造船业的生产模式，一定会对发展和提升我国造船企业的生产力水平起到积极的推动作用。

    2、精益造船模式介绍

    精益生产模式是满足市场和客户要求，获取更高利润的方法和途径。它旨在通过全员的激励和努力，优化生产组织结构，去掉一切无效（不增值）的生产过程和环节，通过减少生产过程中的一切浪费来缩短生产周期，提高生产效率，降低生产成本，保证生产质量，从而获得好的产品利润。

    "精益造船"就是以精益生产模式造船。

    2.1 产品价值链（Product Value Chain）分析

    精益造船把产品生产全过程分成两大部分：一部分为有效时间（Value Added Time）；另一部分为无效时间（Non-Value Added Time）。传统造船模式中的无效时间远远多于有效时间。

    产品生产的全部意义是为了满足客户的需要。从满足客户需要的角度考虑，有效时间是客户需要的，无效时间是客户不需要的。因此，任何生产过程中产生无效时间的现象就是浪费。丰田汽车公司把生产过剩、次品、库存、人和物移动、过度加工、运输及人和物等工 7 种现象描述为无效时间内产生的浪费。仔细分析船体制作过程（见图1），可以清楚地看到，任何无效时间都会造成生产停顿，产生浪费。传统的造船模式往往注重提高作业加工的生产效率，精益造船模式更注重于缩短无效时间，减少中间环节的浪费，从而大大缩短生产周期。这种主要通过缩短无效时间来缩短造船周期、提高造船效率、保证造船质量和降低造船成本的思想被称为"精益造船思想"。

图1 船体制作过程有效和无效时间分析

    2.2 单件流水作业（One-Piece Flow）

    为了扩大生产，传统造船模式追求设备利用率组织批量生产。生产准备时间长和在制品库存多是组织批量生产的特征，生产过剩就成为必然。造船生产的最大浪费就是生产过剩。精益造船让每一个部件和中间产品做到连续不断地生产，按客户（内部和外部）的要求按时完成生产，不提前，也不拖后。把相同类型的中间产品一件一件地连续不断地组织传送带式的生产流程，称为单件流水作业。组织单件流水作业，做到连续不断生产，实行零库存管理，就可以减少生产过剩。

    只要单件流水作业一出问题，就需要立即解决，否则生产就会停顿，直接影响后续生产。比如，传统造船的板材和型材加工都是成批量的。大量板材和型材加工完成后，存放在堆场里，然后按进度进行理料，再分类分批提供给构件装配、平面和曲面分段加工车间。精益造船模式的板材和型材都是在工场直接按构件装配平面和曲面分道切割加工的，然后再连续不断地提供给构件装配、平面分段和曲面分段流水线，这样不但节约了大量的堆放场地和理料时间，减少了在制品库存和资金占用，同时大大缩短了生产周期。由于连续不断的作业要求，今天切割加工好的材料，明天就用于装配和分段制作了。一旦有质量问题，也能马上反馈解决。在批量加工情况下，往往要一周后才会用到这批材料，才会发现质量问题。那时候，可能同样的质量问题已经在其它许多地方发生，后患无穷。单件流水作业的质量问题能够迅速反馈，马上解决，否则就会影响下道工序生产。这样，作业者就学会了思考，提高了发现和解决问题的能力，许多好的预防措施、生产组织形式、工作标准也就应运而生，生产效率随之大大提高。

    2.3 拉动计划体系（Pull System）

    传统造船模式通常由管理部门制定公司生产计划，然后层层下达计划，由下面制定具体的实施计划。这样的计划要求纵向到底、横向到边，从上到下、从前向后地推动，是推动计划体系（Push System）。推动计划体系要求计划策划人员必须熟悉全公司的情况和资源，否则计划就难以落实。一般情况下，计划工作很难做得非常具体和细致。这样，计划执行的随意性比较大，执行过程的控制比较难。

    单件流水作业需要按照客户需求建立从后向前、由下而上的拉动计划体系。由后道工序向前道工序提出订货计划，前道工序则严格按照后道工序的交货要求，不提前，也不拖后地安排生产。在单件流水作业生产线上，每一道工序既是生产者，又是客户；既需要满足下一道工序的交货要求，同时又需要向上一道工序提出订货要求。精益造船的单船生产是按照交船期和总体生产安排的要求，制定大合拢计划和分段制造计划。然后从大合拢计划和分段制造计划出发，按平面分段和曲面分段、涂装和预舾装、板材和型材、管子加工等等，按照拉动原理从后向前一级一级地由作业者制定各自的作业、物料和劳动力计划。然后由生产主管部门综合平衡，做到作业与物料计划、作业与劳动力计划的统一，最后汇总成全公司的年度和月度生产计划。

    2.4 JIT 生产和无缺陷施工（Just in Time and Built-in Quality）

    JIT 生产（Just in Time）和无缺陷施工（Built-in Quality）是精益造船模式的两个重要理念，是保证质量、成本和周期目标实现的根本。JIT 生产就是在需要的时候，按照需要的数量生产需要的产品。组织 JIT 生产的最大优点是可以大大减少人工和物资的浪费，没有库存，没有闲置劳动力。JIT 造船就是要组织单件流水作业生产线，运用成组技术和族制造原理，按照造船作业的阶段、类型和区域，组织柔性的相似的中间产品分道或流水的作业生产线，真正形成一件接着一件、按照生产节拍交付产品的传送带式生产。造船的板材加工、型材加工、管材加工、构件装配、平面分段和曲面分段的生产都可以组织单件流水作业，其中间产品可以按零部件和组件来划分，也可以按分段和托盘来划分。

    无缺陷施工就是要把所有的质量问题都消除在源头，这就需要实施造船精度管理和全员质量管理。谁做谁检查，谁做谁负责修复缺陷。要求作业者严格按作业标准一次作业合格，保证自检互检后的产品质量 100%合格，决不允许次品流入下道工序。无缺陷施工的最大优点是把质量问题消除在源头，可节约大量人工检验和缺陷返修成本。

    2.5 均衡生产和生产节拍（Level Production and Takt Time）

    为了保证连续生产，同时又能满足产品需求的节奏，需要组织均衡生产（Level Production），让生产处于一种稳定有序的状态当中，这就需要运用成组技术原理合理设计单件流水生产的作业量，计算出生产节拍（Takt Time）。生产节拍也称为客户需求周期（Customer Demand Rate），可以描述为总生产时间除以客户需求数量，表示生产客户的一个产品所需的平均必要时间：

    生产节拍 = 总生产时间/客户需求数量

    对于造船，生产节拍可以是每半小时交付一个托盘的管子，或者每天合拢两个标准分段。生产节拍是生产管理的一个目标，通过建立生产节拍组织均衡生产，让生产更加流畅。生产节拍不一定等于生产周期。比如，1.5 个小时可生产交付一个托盘的管子，而下道工序每2小时需要一个托盘的管子。这样，生产周期就小于生产节拍。如果满足生产节拍要求，生产能力就会放空，造成人员等工或设备能力闲置；如果上一工序生产连续不断，就会造成库存积压。这两种情况都造成浪费。反之，如果生产周期大于生产节拍，就需要加班或提前安排生产，储备一定库存，以满足生产节拍需要，无论加班或加大库存都需要增加成本。因此，在组织均衡生产过程中，一定要使生产周期与生产节拍基本一致。理想状态下，生产周期应该等于生产节拍。

    按照生产节拍组织单件流水作业也可能出现不经济现象。比如，A和B两种类型的分段需要预舾装，A分段要安装大量管子，B分段要安装大量结构件。按照大合拢进度，交货次序分别为A，A，A，B，A，B，B，A，A，这种不规则的生产节奏可以满足船台大合拢要求，却给提供管子和结构件的前道工序带来忙闲不均。为减少浪费，使前道工序能够实现连续不断的均衡生产，可以在不影响大合拢进度的情况下，适当调整分段装配次序为 A，A，B，A，A，B，A，A，B。这样，管子、结构件以及 A、B 两分段都可以组织起均衡有节拍的生产。

    同样，按照精益生产理论，造船分段制造也完全可以组织节拍生产（图2）。

图2 均衡有节拍的分段制作

    组织均衡的节拍生产能够大幅度减少浪费，提高劳动生产率，因此，要尽可能组织有生产节拍的流水作业。为了适应造船流水作业，劳动组织形式也要按照阶段、类型、区域来划分，如内业（切割加工）、构件、分段装配，外业（船体大合拢）、管子、机装、船装、电装、内装、涂装等。实行一工多能的岗位技能制度，以便于劳动力合理使用，也便于在组织节拍生产的过程中合理调整作业量。

    2.6 4S 管理(4S Control)

    好的工作场所应该清洁、整齐、稳定而有序，且有一系列浅显易见的工作标准，保证所有工作都处于有标准的可控状态。只要系统出现一点偏离工作标准的现象，这种偏离就会在系统中迅速暴露。同时，要求系统迅速排除这种不正常，恢复稳定的工作秩序。精益造船模式将实现上述要求的管理称作4S 管理，即整理（Seiri-日语，下同）、整顿（Seiton）、清扫（Seiso）和清洁（Seiketsu）。

    "整理"就是彻底清理作业场所不必要物品。按照生产要求，定期把每天生产必需使用的物品和很少用或不用的物品分开，且用标签将后者标明放到远离现场的合适地方，或者处理掉。"整顿"就是将有用物品按照安全、方便、有利于提高生产效率、保证生产质量的要求，做好标识，定位摆放。这样，不仅便于取用，而且有利于及时发现物品的丢失或缺损，减少由于缺少物品而影响生产的问题。"清扫"就是天天打扫工作场所，做到日产日清，随产随清，谁产谁清。"清洁"就是保持工作环境干净整洁，在前 3 个 S 的工作成果前提下，持续地改进。

    4S 是一个持续改进作业流程、消灭浪费的PDCA 循环过程。4S 可定义为五个工作阶段：(1)定义产品（中间产品）价值链（明确有价值的生产环节）；(2)取消无效工作环节（制定改进措施）；(3)制定新的价值流（重组价值链）；(4)由客户拉动价值链（组织 JIT 生产）；(5)保证持续不断地改进（PDCA循环）。因此，4S 也经常用于流程再造。

    作业标准化是 4S 管理的重要内容。亨利·福特说："作业标准代表了现时作业的最高水平"。作业标准包括工艺流程、作业方法、工作内容、设备维护、作业质量和作业安全等。需要不断地改进和提高，还需要努力推进和执行。4S 管理是一种生产活动，也是一种企业文化。在船厂不断推进 4S 管理可以持续改进作业标准、改善作业环境，给工人创造良好的作业环境，把所有操作设备和工具放在最方便作业的地方，让工人能够全神贯注地作业。

    2.7 精度管理（Precision Control）

    精度管理是精益思想的重要特征。造船精度管理就是用数理统计的方法，通过对造船生产过程中的加工公差和焊接热变形的精度控制，用补偿量代替余量的办法，减少造船加工、装配和焊接中的无效劳动。日本船厂一般都在制造部下设精度管理班，负责组织和推进全厂的造船精度管理。有关造船精度管理的范围、方法、组织和标准，在许多著作中都有介绍，这里就不详细介绍了。精度管理可以极大地减少造船生产过程浪费，减少无效劳动，降低作业难度，实现高效焊接，提高产品质量。

    2.8 全员工厂管理（Total Plant Control）

    船厂的 4S 管理和 4S 成果维护需要全体员工的努力；作业标准和工作标准需要作业者不断完善；物品需求计划需要作业者提出；作业计划需要作业者制定。事实上，作业者已经成了船厂管理和生产计划的制定者和决策者，作业者对生产质量和进度承担了很大的责任。这种内在的机制会促使作业者不断地完善自己的工作标准，提高质量和工作效率。

    精益造船模式需要建立好的工作团队。为了达到共同的目标，人与人之间更加相互依赖，团队工作精神非常重要。船厂应建立一种适合于团队作业的组织结构，打破分工界限，互相帮助，提高迅速发现问题和解决问题的能力。如，为了组织均衡生产，解决劳动力负荷的不平衡，作业者可以承担不同区域、工种的作业，进行流动作业。这种生产组织结构要求作业者具有多种作业技能，适应多个工作岗位，实行一岗多能的用工制度。为了加强信息的及时沟通，还要求生产现场建立板报制度，张贴进度、负荷、质量、4S 检查、设备点检、人员出勤和其它必要的生产情况报表，使所有作业人员都知道实际生产的进展，便于全员自主的工厂管理。

    精益造船模式需要最大限度精简机构。像造船这样复杂的生产系统，只有通过全员积极主动的参与和自主管理，才能够创造条件精简机构，实现组织机构扁平化；提高工作效率，消除组织机构和人员臃肿这一最大浪费。日本船厂没有车间这一层管理组织，职能管理部门一般在 10 人左右，许多安全、质量、工期、成本和设备的生产管理职能全部变成全体员工自觉的行为规范。全员工厂管理包括全员精度管理、全员 4S 管理、全员生产管理、全员安全管理、全员质量管理和全员设备管理等。

    3、结束语

    精益造船的精髓是团队合作、信息畅通、节约资源、消灭浪费、持续改进。只有激励和动员全体员工的积极参与，在生产过程中自己发现问题、解决问题，精益造船的思想才能真正在船厂开花结果。实现变革是一件非常不容易的事情。但是，在许多情况下，默守陈规、不思进取的态度是非常危险的。因此，我国造船要赶上世界一流水平，必须不断变革。

    笔者对于精益造船生产模式的研究还刚刚开始，在许多方面还有不完善的地方。希望本文能起到一个抛砖引玉的作用，在国内掀起一个研究和学习精益造船模式（即日本造船生产模式）的热潮，为发展我国造船事业做一些实际有益的工作。