導(dǎo)彈總裝車間計(jì)劃排程研究與實(shí)踐

李琳++郭冬陽++青松

[摘 要] 導(dǎo)彈總裝生產(chǎn)屬于多品種小批量的生產(chǎn)制造方式，生產(chǎn)計(jì)劃排程是車間生產(chǎn)管控能力的短板。文章構(gòu)建導(dǎo)彈總裝車間生產(chǎn)計(jì)劃排程模型，依托現(xiàn)有精益數(shù)字化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)模型，建立了一套支撐現(xiàn)場(chǎng)日常生產(chǎn)任務(wù)安排的計(jì)劃排程體系，彌補(bǔ)了當(dāng)前MRP計(jì)劃不能指導(dǎo)車間實(shí)際生產(chǎn)的不足，節(jié)省了計(jì)劃員手工排產(chǎn)時(shí)間的同時(shí)，使計(jì)劃排程結(jié)果更加科學(xué)、合理、實(shí)時(shí)。

[關(guān)鍵詞] 計(jì)劃排程；MES；約束理論

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 15. 025

[中圖分類號(hào)] F270.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2017）15- 0053- 03

1 引 言

近年來，導(dǎo)彈生產(chǎn)制造呈現(xiàn)出由單一型號(hào)生產(chǎn)到多種型號(hào)并線生產(chǎn)的局面。這就要求導(dǎo)彈總裝車間革新生產(chǎn)組織方式，建設(shè)一套保證產(chǎn)品交付質(zhì)量、滿足產(chǎn)品交付周期的生產(chǎn)管控體系。導(dǎo)彈總裝車間生產(chǎn)管理融合各種精益生產(chǎn)理念，構(gòu)建車間精益數(shù)字化管理系統(tǒng)，使車間的生產(chǎn)管理水平有了大幅提升。然而，生產(chǎn)計(jì)劃排程仍然是車間生產(chǎn)管理能力的短板。

2 導(dǎo)彈總裝車間生產(chǎn)計(jì)劃排程現(xiàn)狀及目標(biāo)

導(dǎo)彈總裝生產(chǎn)屬于多品種小批量的生產(chǎn)制造方式。生產(chǎn)品種繁多，不同品種之間的工藝路線差別較大。型號(hào)線在建設(shè)之初，主要用于單一型號(hào)導(dǎo)彈的生產(chǎn)交付，車間按生產(chǎn)過程進(jìn)行功能型布局。車間生產(chǎn)計(jì)劃采取“工段月生產(chǎn)計(jì)劃+專項(xiàng)計(jì)劃”相結(jié)合的方式：①月生產(chǎn)計(jì)劃主要通過分解生產(chǎn)管理部門下達(dá)的MRP計(jì)劃，基于無限產(chǎn)能方式；②針對(duì)重要的需要嚴(yán)格控制的產(chǎn)品，形成專項(xiàng)計(jì)劃。

由于軍方對(duì)不同型號(hào)導(dǎo)彈交付需求量的增加和交付周期壓縮，多型號(hào)并線混流生產(chǎn)將成為導(dǎo)彈總裝車間生產(chǎn)的主要特點(diǎn)。需要根據(jù)導(dǎo)彈總裝生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)一套新型計(jì)劃排程體系，支撐現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)的正常運(yùn)行。

本文著重構(gòu)建導(dǎo)彈總裝車間生產(chǎn)計(jì)劃排程模型，并依托現(xiàn)有精益數(shù)字化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)模型，建立起一套支撐現(xiàn)場(chǎng)日常生產(chǎn)任務(wù)安排的計(jì)劃排程體系。

3 導(dǎo)彈總裝車間計(jì)劃排程模型研究與實(shí)踐

3.1 計(jì)劃排程模式分析

導(dǎo)彈生產(chǎn)采用5級(jí)層級(jí)BOM管理，包括部件、小組件、分組件、艙段和全彈。部件、小組件由于物料配套種類少、裝配周期短、裝配難度低，適合批量裝配。分組件、艙段和全彈具有工藝路線復(fù)雜、制造周期長(zhǎng)、配套物料種類多，且受到測(cè)試設(shè)備、溫箱、振動(dòng)臺(tái)等特殊功能設(shè)備的制約，適合單元流水裝配。因此，導(dǎo)彈總裝車間的計(jì)劃排程將采用“批量排產(chǎn)+瓶頸工序排產(chǎn)”混合模式進(jìn)行排產(chǎn)。

3.2 計(jì)劃排程模型設(shè)計(jì)

批量排產(chǎn)模式，即在某個(gè)節(jié)點(diǎn)出多少數(shù)量的產(chǎn)品，計(jì)劃排產(chǎn)模式相對(duì)簡(jiǎn)單。本節(jié)重點(diǎn)論述瓶頸工序排產(chǎn)模型。

3.2.1 約束理論

約束理論是以色列物理學(xué)家Eli Goldratt在最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的管理哲學(xué)。它考慮計(jì)劃期內(nèi)的系統(tǒng)資源約束，先用有限能力排產(chǎn)法安排瓶頸上加工工序的生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)度計(jì)劃，再以瓶頸工序?yàn)榛鶞?zhǔn)，把瓶頸工序之前、之后的工序分別按拉動(dòng)、推動(dòng)的方式排定，并進(jìn)行一定優(yōu)化；在此過程中設(shè)置緩沖、繩子等，使非瓶頸的作業(yè)計(jì)劃與瓶頸資源上的工序同步。TOC綜合了推拉兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，保證物流的平衡和生產(chǎn)節(jié)奏的同步，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃和控制的和諧統(tǒng)一[1]。

3.2.2 瓶頸工序排產(chǎn)模型

瓶頸工序排產(chǎn)模型主要根據(jù)工藝路線和制造BOM，以約束理論為核心理念，按照“有限能力排產(chǎn)倒排法”，將MRP計(jì)劃分解到不同工段、不同設(shè)備的同時(shí)，導(dǎo)出各層級(jí)配套物料需求計(jì)劃；通過機(jī)加分廠、物資部等配套部門的反饋，修正初始計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)需求與資源能力的動(dòng)態(tài)平衡，保證整個(gè)生產(chǎn)過程的有序、協(xié)調(diào)。計(jì)劃排程過程中，核心的內(nèi)容為標(biāo)灰的兩個(gè)業(yè)務(wù)過程：

（1）以最高層級(jí)產(chǎn)品瓶頸工序?yàn)榧s束條件進(jìn)行排產(chǎn)。

首先找出瓶頸工序。由于導(dǎo)彈交付要進(jìn)行各種類型的環(huán)境篩選試驗(yàn)，在不計(jì)人員成本、能源消耗等的情況下，篩選試驗(yàn)的設(shè)備數(shù)量決定了產(chǎn)品的最大交付數(shù)量。因此，環(huán)境篩選試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的工序一般為瓶頸工序。瓶頸工序確定后，瓶頸工序一次可處理的數(shù)量即為該產(chǎn)品可分的滾動(dòng)的小批。排程時(shí)，以最晚完成時(shí)間為基準(zhǔn)進(jìn)行倒排，即最后一小批的完成時(shí)間為該圖號(hào)的最晚完成時(shí)間。Tf為瓶頸工序前的工作時(shí)間，Tc為瓶頸工序工作時(shí)間，Tb為瓶頸工序后的工作時(shí)間，n為產(chǎn)品A交付的批數(shù)。則

Tf+n×Tc+Tb=總時(shí)間

小批交付數(shù)量×批次數(shù)（n）=總交付數(shù)量

（2）依據(jù)父件排產(chǎn)結(jié)果和制造BOM對(duì)子件進(jìn)行排產(chǎn)。

首先判斷子件的排產(chǎn)類型。

若子件B為批量排產(chǎn)，則規(guī)定父件產(chǎn)品A的最早開始時(shí)間為子件B完工的最晚結(jié)束時(shí)間，且B的數(shù)量需滿足A1到An所有的裝配。例如A產(chǎn)品單臺(tái)配套1個(gè)B，則B的數(shù)量為n，且n件B的最晚結(jié)束時(shí)間為A1的開始時(shí)間。

若子件B的排產(chǎn)類型為“瓶頸工序排產(chǎn)”，分兩種情況論述。

第一種情況：A的瓶頸工序時(shí)間ATc比子件B的瓶頸工序時(shí)間BTc長(zhǎng)。假設(shè)A1（A產(chǎn)品的第一小批）的開始時(shí)間為t0，則B1（B產(chǎn)品的第一小批）的最晚結(jié)束時(shí)間為t0，則B2的結(jié)束時(shí)間為t0+BTc，A2的開始時(shí)間為t0+ATc。由于BTc

第二種情況：A產(chǎn)品的瓶頸工序時(shí)間ATc比子件B的瓶頸工序時(shí)間BTc短。假設(shè)產(chǎn)品A、B都分為三批生產(chǎn)。A3的開始時(shí)間或B3的結(jié)束時(shí)間為t0，B2的結(jié)束時(shí)間為t0-BTc，A2的開始時(shí)間為t0-ATc。由于ATc

3.3 導(dǎo)彈總裝計(jì)劃排程模型實(shí)踐

總裝車間裝配執(zhí)行系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ZMES）是導(dǎo)彈總裝車間任務(wù)管控、生產(chǎn)準(zhǔn)備、物資配套管理等各項(xiàng)業(yè)務(wù)的平臺(tái)，在總裝廠已成熟應(yīng)用。導(dǎo)彈總裝計(jì)劃排程模型的實(shí)現(xiàn)將基于該平臺(tái)，完成任意時(shí)間段各個(gè)工段的任務(wù)排程。

3.3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

（1）配套BOM關(guān)系。確定父件及子件的升級(jí)關(guān)系及配套數(shù)量。該數(shù)據(jù)可從BOM中直接提取。

（2）排產(chǎn)工藝。由于導(dǎo)彈裝配交付工復(fù)雜且經(jīng)常更改，將工藝路線以工段、工序類型為基礎(chǔ)合并為大工序，降低了排產(chǎn)的難度，且基礎(chǔ)數(shù)據(jù)僅僅需要維護(hù)一次即可。主要參數(shù)包括：①該圖號(hào)是否整批排產(chǎn)；②大工序的工序號(hào)、工序名稱；③每道工序的加工周期；④該工序是否為節(jié)拍工序。

3.3.2 系統(tǒng)排產(chǎn)過程

排產(chǎn)過程分為以下6步：

（1）首先由用戶給出最大圖號(hào)A的參數(shù)，包括該圖號(hào)參與排產(chǎn)的總數(shù)量、每一小批的數(shù)量、交付時(shí)間。

（2）由以上參數(shù)及圖號(hào)A的排產(chǎn)工藝，排出每一小批中每一道工序的開工時(shí)間、完工時(shí)間。

（3）依據(jù)配套BOM關(guān)系，找出A的子件B，C，D…，由A的每小批數(shù)量和父子件配套比可得出B，C，D…的每小批數(shù)量，再由B，C，D…的排產(chǎn)工藝和A的排產(chǎn)結(jié)果，排出B，C，D…的每一道工序的開工時(shí)間、完工時(shí)間。

（4）遞歸找出B，C，D…的子件，有子件則按照步驟（3）進(jìn)行子件的排產(chǎn)。

（5）無子件，則說明已經(jīng)排至該分支的最底層，本層級(jí)排產(chǎn)結(jié)束。

（6）待遞歸至所有分支的最底層，全部排產(chǎn)結(jié)束。

根據(jù)以上開發(fā)思路，系統(tǒng)開發(fā)人員在現(xiàn)有平臺(tái)上搭建了計(jì)劃排產(chǎn)模塊。

4 結(jié) 論

本文根據(jù)導(dǎo)彈總裝車間的生產(chǎn)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套能夠支持車間任務(wù)管理的計(jì)劃排程模型，彌補(bǔ)了當(dāng)前MRP計(jì)劃不能指導(dǎo)車間實(shí)際生產(chǎn)的不足，節(jié)省了計(jì)劃員手工排產(chǎn)時(shí)間的同時(shí)，使計(jì)劃排程結(jié)果更加科學(xué)、合理、實(shí)時(shí)。由于本文的局限于瓶頸工序固定且僅有一個(gè)的情況，瓶頸工序變化且瓶頸工序?yàn)閮蓚€(gè)以上時(shí)，如何進(jìn)行自動(dòng)排程將是下一步的研究方向。

主要參考文獻(xiàn)

[1]彭運(yùn)芳.多品種混流制造車間運(yùn)作控制方法研究與應(yīng)用[D].武漢：華中科技大學(xué)，2009.endprint