智能化派工技术中工作分解结构研究_陈文娅.pdf

2023年03月|790 引言随着信息通信技术、人工智能技术等高新技术的不断发展，原有的制造业与之结合，逐渐形成了新一代制造业模式。海洋石油工程(青岛)有限公司根据自有公司承揽业务内容、生产流程及管理模式，承担工信部课题 海洋油气生产平台上部模块智能制造解决方案及关键技术研究 中的子专题“海洋油气生产平台上部模块制造车间精益派工技术研究”。本文基于子专题中的“上部模块建造过程智能化派工技术研究”研究任务，结合公司生产特点和自有工程项目管理系统(engineering project construction management system，PCMS)，针对海洋油气生产平台建造中的智能化派工技术进行研究。从派工模式、工作任务分解结构和工单层级等方面，深入多个实施工程，建立并完善一套智能化派工体系，实现了派工单智能化和精细化管理，并为生产平台上部模块智能制造生产负荷与节拍平衡、生产资源的高效利用创造了条件。1 派工模式和现状1.1 传统派工派工，即生产管理人员依据资源和计划向生产人员派发工作指令的动作。对于海洋油气制造企业而言，国内传统企业基础数据和流程化管理薄弱，设计、生产和标准化管理体系建立起步晚，无信息化方法支撑，不能够准确收集到作业现场人员、物量和工时等方面的数据，派工管理较为粗放。传统派工一般基于项目生产计划，设计部门根据设计进度发放图纸和料单，生产管理部门(或项目组)统筹协调大型资源和主要材料采买活动，生产作业部门整合图料、人力和其他资源进行派工管理。施工单位(班组)根据作业部门下发的生产任务施工，将完成工作量和投入消耗反馈至生产作业部门。传统派工模式下基础数据准备工作量大，关联部门多，需管理活动深入介入；无历史数据积累，工作指令的编制往往依赖于员工经验，任务不能全部精准执行；下派的工单不能及时随图纸、材料、设备及其作业突发状况调整；生产数据信息化分析能力较弱，无法为公司提升管理能力，推进精益化和智能化生产提供数据支持。原始的传统派工模式与智能化派工技术的理念相悖背。1.2 智能化派工智能化派工是在网络、大数据、物联网和人工智能等信息化技术的支持下，通过计算机相关系统实现工单的编制、下发、实施和反馈的过程。其将工程项目所有建造过程逐层分解成合理单元或区间，把建造资源、设计任务、管理需求及物资等生产要素在计划协智能化派工技术中工作分解结构研究陈文娅，沈彬，范丽丽，葛楚琳(海洋石油工程(青岛)有限公司，山东 青岛 266520)摘要：为推进海洋工程项目智能化建造的进展，打造规范化和科学化的海洋工程建设模式，文章基于公司信息化系统工作推广应用，从派工模式、工作任务分解结构和工单层级等方面进行了分析、研究和设计，经多个工程项目实践，实现了派工单信息化和精细化管理，为后续工作提供了指导。关键词：派工模式；工作分解结构；工单层级中图分类号：TE95 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)09-0079-03DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.09.022Research on Work Breakdown Structure in Intelligent Dispatching TechnologyCHEN Wen-ya,SHEN Bin,FAN Li-li,GE Chu-lin(Offshore Oil Engineering(Qingdao)Co.,Ltd.,Qingdao 266520,China)Abstract:In order to meet the demand of intelligent construction of the ocean project,and to build standardized and scientific mode of ocean engineering construction,this article is based on the company information system application,which analysises and designs assignment mode,work breakdown structure and work package level.Through the practice of several engineering projects,the information and fine management of assignment mode are realized,which provides guidance for the follow-up work.Keywords:assignment mode;work breakdown structure;work package level技术与信息80|2023年03月同下，经信息化系统整合后进行任务的派送。国内多数企业管理模式粗放，智能化派工管理处于初级阶段。海工行业内一些较领先的企业已经在企业内部多个业务领域分别建立了信息管理系统，不同程度地促进了该业务能力的提升，但企业内多个烟囱式信息系统形成了诸多数据孤岛，造成了内部和外部数据集成度较低，分散各处难以融合的数据使企业距离智能化派工管理模式差距较大。PCMS 系统是公司根据生产业务特点和个性化管理的需求，以 SmartPlant 产品为基础，聚焦于工程项目的建造全过程管理而开发的软件。通过贯通供应商、制造商和承包商数据信息，本系统可以进行实际有效的派工单管理，实现了工程项目建造业务的数据化。PCMS 系统主要包含数据文档管理模块、材料管理模块、建造管理模块和质量管理模块，连接设计、资源、材料和建造信息数据，可快速应对业务的变化，支撑企业经营决策。2 工作分解结构要求工作分解结构(work breakdown structure)是指针对某个工程项目，按照其物理结构、功能特征或其他方式将目标任务工作分解成较小、更易于管理和控制的管理单位1。工程项目的工作分解结构是项目团队为实现项目目标或创建可交付成果而需要实施的全部工作范围的层级分解。一般而言，WBS 定义了项目总范围，公司依据WBS 分解原则将项目范围内所有的工作任务逐层分解，某工程项目工作分解结构如图 1 所示。分解后的各层级工作任务要求明确，相应的管理单元相互独立不交叉，各参与部门能明确地了解各单元所处的位置和相互间的联系，能起到更好的计划和控制作用。图2 WBS划分和PCMS系统对应关系图1 工程项目工作分解结构示意图3 智能化派工中WBS 设计海洋油气生产平台的建造是一个极为复杂的工程项目。在进行生产组织时，需要调动图纸设计、配套物资、人力资源和场地工机具等资源，以实现质量可靠、成本可控、生产负荷平衡、各生产节点按计划完成的目标。运用 WBS 的方法，将公司内设计、材料、人力资源、工机具及相应的管理要求等要素集成为一体，在PCMS 系统中将工程项目所有的生产任务以派工单的形式逐层分解到班组。WBS 每一层级结构的下降即是对工作进行更为详尽的分解，每一级工作单元连接着项目各类资源管理，是各级组织进行管理运作的主要目标对象。公司传统工程项目的 WBS 划分和其在 PCMS 系统中码位对应关系如图 2 所示。WBS 划分后，PCMS 系统基于工程项目建造四级计划，将项目建造任务按一定层级和规则分解成工单，通过计划和执行活动来协调建造的不同阶段(专业)和可交付成果的过程，系统可生成三个层级的工单2：(1)一级工单 CWA(construction work area)，设计和建造方根据设计(集成)方案划分的物理或逻辑上可管理的单体区域划分。譬如在传统海工工程项目中，一级工单 CWA 可以划分为导管架、组块、生活楼和钻井模块等单元，也可以根据设计方案细化为底层甲板、中层甲板和生产甲板等区域。一级工单区域设置是根据项目特点和精细化管理要求分解。2023年03月|81(2)二级工单 CWP(construction work package)是根据专业进一步划分，可对应 P6 中的四级计划项。其是可交付的、明确实际边界的设计成果。常规专业划分后，根据四级计划项，对电气和仪表专业，又可细化分为支架散件预制、支架散件安装、电缆敷设和设备安装等工作项。在实际项目运行过程中，上述分解项结合一级划分工作区域开展。(3)三级工单 IWP(installation work package)在CWP 下细化建立，是按单一的建造小组施工对象和工序分解成的工作派工指令，是实施精细化派工的基础单元，也是生产班组长安排指挥工人生产任务的主要依据。除上述划分原则外，CWA 和 CWP 的设计与分解还与场地资源、设备资源和生产组织形式息息相关，不仅需要考虑作业类型的划分，还要考虑作业顺序的划分。一般应安排到独立区域、独立班组作业，不跨阶段、不跨区域、不跨作业类型。CWA 和 CWP向上能联系到 WBS 元素和作业类型，向下对应到IWP，与具体派工指令相连接，它们是工程项目工作结构分解最核心的一环。三级工单划分后，为了保证其可靠实施，还需要梳理各层级工单相应的图纸、材料和资源等施工要素状态。借助于 PCMS 系统汇聚生产计划、设计图纸数据、施工材料信息、生产定额数据，结合编制工单时各类资源限制条件要求，其以中间产品为导向，综合考虑不同专业特点和施工性，确保建造施工活动是在一个有组织、可持续和有效的方式下进行，可实现项目高效建造管理。除上述信息外，在工单派发和数据回归过程中还需施工单位(班组)、计划日期和工作物量、实际起始日期和完成工作量、施工区域模块信息、陆地/海上工作量统计单位等分项信息。4 智能化派工应用自公司 PCMS 系统建立以来，已在多个项目进行了推广应用。在应用过程中，设计数据、材料数据分别自动或手动方式上传至系统的数据文档管理模块和材料管理模块，施工管理模块关联计划、人力、成本定额、车辆、施工许可等工单限制条件，经系统自动关联整合各子模块数据后，依托于系统设置时配置好的WBS 分解工序，生产技术人员即可在施工管理模块创建三级工单，经审核确认后，即可下发班组执行。在工单执行过程中，各类质量检验活动数据，经数据文档管理模块集成至施工管理模块，在系统上实现了建造数据互通和共享，将建造业务数据化。通过不断沉淀的数据资产，可将其作为生产资料融入新业务创造过程中，为企业发展提供源源不断的生产力。在“深水一号”建造施工过程中，根据三级工单工作原则、项目精细化和数据规范化工作要求，船体的图纸工作量整体按照 82 个分段进行了设计数据整理和导入工作，同时又对船体中关键区域、舱室或房间涉及到的设计数据进行了细化。上部组块也与船体类似，设计各专业的数据也根据三层甲板片的 23 个分片做了区分，导入了 101 100 条数据，为后续施工精细化管理的开展做好了准备。信息化和数字化派工管理规范了设计数据管理，清晰化了材料管理，链条化了施工工序管理，使项目管理流程更为精细化，尤其丰富多维度的各类报表符合项目需求，又满足公司项目管理模式，充分发挥了信息化系统效能，建造状态清晰，数据统一，项目各参与方在同一平台工作，各负其责，有效推动了各项工作的顺利开展。除管理能力提升外，与未使用信息化系统常规项目相比，陵水项目也取得巨大的直接经济效益，降低了项目成本，提升了公司通过项目持续盈利的水平。5 结语借助于 PCMS 信息系统，青岛公司把公司内的设计、制造、管理、物资等生产要素包装成一个系统进行任务的派送，推动了公司建造业务数据化，逐渐构建了公司数据资产，资产化的数据又促进了数据业务化，两者相辅相成，推动了公司的数据“用起来”。经过多个国内外项目的推广应用，通过自身平台能力和业务数据沉淀，公司深化产学研用结合，逐渐构建了一套基本完整的智能化生产标准体系，并形成了一定的数据服务能力，一定程度上推动了海工产品生产方式变革。PCMS 系统提升了智能制造创新能力和水平。但因公司设备智能化水平和网络资源限制，公司派工管理尚未完全实现无纸化派工，该项工