基于網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)的艦上彈藥調(diào)度流程優(yōu)化*

陶 益 魏嘉彧 李海軍 張沛帆

（1.中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海 200011）（2.海軍航空大學(xué) 煙臺 264001）

1 引言

對于以艦載機(jī)為主戰(zhàn)武器的艦艇而言，艦載機(jī)出動能力是衡量艦載機(jī)編隊(duì)作戰(zhàn)性能的關(guān)鍵指標(biāo)［1］，主要包括彈藥轉(zhuǎn)運(yùn)掛載和載機(jī)維護(hù)保障兩個方面。在實(shí)際保障過程中，盡可能提高航空彈藥保障效率是在載機(jī)起飛前準(zhǔn)備工作基本確定的條件下，提高艦載機(jī)出動能力的有效途徑。

目前，國內(nèi)外對于艦上航空彈藥貯運(yùn)系統(tǒng)已經(jīng)有了一定的研究。“福特”級航母項(xiàng)目主管邁克爾·施瓦茲曾表示，彈藥貯運(yùn)是影響艦載機(jī)出動架次率的最大瓶頸［2～3］。貯運(yùn)系統(tǒng)是進(jìn)行航空彈藥調(diào)度的主要依托，它接收上級航空保障部門發(fā)出的任務(wù)指令，立即形成相應(yīng)的航空彈藥調(diào)度方案并將方案分解下發(fā)給各調(diào)度站位，操作人員控制轉(zhuǎn)運(yùn)裝置實(shí)施具體操作并及時向上級反饋現(xiàn)場信息，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，從而保證各類型航空彈藥在艦上的貯存、轉(zhuǎn)運(yùn)、管理等流程的順利進(jìn)行。

航空彈藥的保障過程主要由艦上彈藥貯運(yùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。保障過程中，貯運(yùn)系統(tǒng)較低的轉(zhuǎn)運(yùn)效率與彈藥的高消耗量通常是最主要的矛盾所在，也是現(xiàn)階段亟待討論的課題。本文基于網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)，以某型艦上貯運(yùn)系統(tǒng)為依托，通過對關(guān)鍵路線的分析，采取合理的措施對航空彈藥單批次調(diào)度流程進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到滿足載機(jī)保障時間要求，提高保障效率的目的，為艦上航空彈藥保障體系的建設(shè)打下一定基礎(chǔ)。

2 網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)基本原理

網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)圖開展工程項(xiàng)目計劃與控制的管理技術(shù)。其實(shí)施過程如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)計劃實(shí)施過程示意圖

網(wǎng)絡(luò)圖是網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)的基礎(chǔ)［4］，由節(jié)點(diǎn)和帶箭頭的線組成，它以圖解的形式表示一個項(xiàng)目或任務(wù)中各活動或工序之間的關(guān)系，將事項(xiàng)、工作和路線三者結(jié)合為一個整體，表現(xiàn)出整個任務(wù)的執(zhí)行過程，形成流程圖。網(wǎng)絡(luò)圖用集合G(N，A)表示，如圖2，N為節(jié)點(diǎn)，表示事項(xiàng)；A為箭線，表示工作。

圖2 典型網(wǎng)絡(luò)圖范例

通過網(wǎng)絡(luò)計劃優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)時間、費(fèi)用、資源的優(yōu)化，從而縮短任務(wù)工期、降低任務(wù)成本、減少任務(wù)消耗。目前，網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研等計劃管理中，國外多年實(shí)踐證明，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)組織與管理生產(chǎn)，一般能夠縮短工期20%左右，降低成本10%左右［4］。

3 彈藥單批次調(diào)度流程分析

某型攻擊艦與航母相比，航空彈藥調(diào)度過程中轉(zhuǎn)運(yùn)通道較少，基本環(huán)節(jié)一致，主要劃分為艙內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、升降機(jī)垂直轉(zhuǎn)運(yùn)、甲板水平轉(zhuǎn)運(yùn)及彈藥掛載四個階段，實(shí)施流程如圖3所示。

圖3 航空彈藥調(diào)度實(shí)施流程圖

航空彈藥的水平轉(zhuǎn)運(yùn)主要在飛行甲板上進(jìn)行，在升降機(jī)阱口、彈藥準(zhǔn)備區(qū)和起降機(jī)位三者之間進(jìn)行調(diào)度。甲板共設(shè)p個起降機(jī)位，設(shè)q個彈藥準(zhǔn)備區(qū)，準(zhǔn)備區(qū)具備兩波次機(jī)載航空彈藥臨時準(zhǔn)備停放條件。

彈藥的轉(zhuǎn)運(yùn)路線主要有：1）升降機(jī)→準(zhǔn)備區(qū)；2）升降機(jī)→起降機(jī)位；3）準(zhǔn)備區(qū)→起降機(jī)位。該攻擊艦上共有q部彈藥升降機(jī)。工作過程中，q部彈藥升降機(jī)并行工作、互不影響。本文以向x號起降機(jī)位轉(zhuǎn)運(yùn)4枚某型彈藥為例，對單批次彈藥調(diào)度流程進(jìn)行分析及優(yōu)化，使其滿足艦載機(jī)保障時間要求。

根據(jù)調(diào)度資源（人員、調(diào)度設(shè)施設(shè)備等）的分配情況，將調(diào)度流程進(jìn)行分解，得到工序邏輯表1。

表1 某型彈藥調(diào)度流程工序邏輯表

工序持續(xù)時間用查閱定額資料或相關(guān)統(tǒng)計資料法確定，具體實(shí)施有三種途徑。

1）查閱國內(nèi)外資料，類比航母上相似的過程，結(jié)合調(diào)度設(shè)施設(shè)備說明書的規(guī)定，確定各個活動的持續(xù)時間。

2）獲得詳細(xì)的定額資料或活動能力資料時，用公式法計算時間。對于手動進(jìn)行的工作，其持續(xù)時間為

其中，Q為手工工作量；l為工作人數(shù)；n為工作班次；η為效率系數(shù)；Δt為正常中斷時間。

對于機(jī)械進(jìn)行的工作，其工作時間為

其中，M為機(jī)械工作量；m為機(jī)器數(shù)量；n為工作班次；η為效率系數(shù)；Δt為正常中斷時間。

3）用定額法確定工作時間，公式為

其中，調(diào)整系數(shù)是根據(jù)工作的復(fù)雜程度和技術(shù)條件給出的。

艙內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、甲板水平轉(zhuǎn)運(yùn)及彈藥掛載三個階段，根據(jù)航母上部分類型航空彈藥轉(zhuǎn)運(yùn)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，考慮艦上實(shí)際轉(zhuǎn)運(yùn)條件，確定各項(xiàng)工序持續(xù)時間；升降機(jī)垂直轉(zhuǎn)運(yùn)階段的各項(xiàng)工序持續(xù)時間，依據(jù)《某型攻擊艦機(jī)載武器保障系統(tǒng)保障能力分析報告》中部分操作效率基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定。調(diào)度過程的各項(xiàng)工序持續(xù)時間如表1所示。

依據(jù)工序邏輯表中各項(xiàng)工序之間的邏輯關(guān)系及網(wǎng)絡(luò)圖繪制規(guī)則，繪制得到如圖3所示某型彈藥調(diào)度流程網(wǎng)絡(luò)圖。其中，節(jié)點(diǎn)1為起點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)18為終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。

圖4 某型彈藥保障x號起降機(jī)位調(diào)度流程網(wǎng)絡(luò)圖

4 彈藥單批次調(diào)度流程優(yōu)化

在航空彈藥保障過程中，若嚴(yán)格按照保障流程順序執(zhí)行相應(yīng)工序，彈藥調(diào)度所需總時間通常難以滿足艦載機(jī)保障時間要求，導(dǎo)致艦載機(jī)出動效率低下，尤其是在典型任務(wù)執(zhí)行過程中，對于航空彈藥調(diào)度時間的要求尤為嚴(yán)格，各工序之間要做到緊密銜接才能確保保障任務(wù)順利進(jìn)行。本文以某型彈藥保障x號起降機(jī)位調(diào)度流程網(wǎng)絡(luò)圖為基礎(chǔ)，找出關(guān)鍵路線，應(yīng)用關(guān)鍵路線法（CPM）進(jìn)行優(yōu)化。

根據(jù)表1列出的各工序執(zhí)行時間，得出各事項(xiàng)的最早時間tE和最遲時間tL，各工作的最早可能開工時間tES、最遲可能開工時間tLS、總時差R和單時差r。根據(jù)艦載機(jī)保障時序要求，本次調(diào)度任務(wù)工期結(jié)束時間應(yīng)盡可能短且至少滿足tL(n)=tE(n)≤36min。求得的事項(xiàng)及工作相關(guān)參數(shù)如圖5所示。

圖5 網(wǎng)絡(luò)計劃圖的關(guān)鍵路線及各項(xiàng)參數(shù)

圖5中總時差為0的各項(xiàng)工作組成關(guān)鍵路線：1→2→3→5→6→9→10→12→13→14→18，用加粗箭線表示。此路線為整個保障任務(wù)轉(zhuǎn)運(yùn)流程中的重點(diǎn)，決定著任務(wù)的總執(zhí)行時間，是彈藥調(diào)度流程優(yōu)化的入手點(diǎn)。

應(yīng)用CPM對網(wǎng)絡(luò)計劃圖5所示過程進(jìn)行優(yōu)化，方法主要有三種：1）將串聯(lián)工作改為平行工作或平行交叉工作，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)計劃中的工作邏輯關(guān)系；2）通過壓縮關(guān)鍵路線工作持續(xù)時間，縮短任務(wù)總時間；3）合并部分非重要工作，具體措施如下。

1）部分串行工作并行進(jìn)行

在彈藥轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，為了減少整個任務(wù)消耗的時間，將關(guān)鍵路線上一些串聯(lián)進(jìn)行的工作改為并行或交叉進(jìn)行的工作，通過增加操作人數(shù)或并行執(zhí)行工序等方式實(shí)現(xiàn)時間上的優(yōu)化。

如圖6所示，工作F若按原來的操作步驟進(jìn)行導(dǎo)彈的搬運(yùn)需360s完成，將準(zhǔn)備武器轉(zhuǎn)運(yùn)車的人員與開彈箱的人員分為兩組同時進(jìn)行彈藥搬運(yùn)（兩者均為彈藥專業(yè)，可通用），期間不中斷，則根據(jù)式（1）計算可知，時間減少一半。

圖6 F工作的優(yōu)化

2）通過加強(qiáng)人員操作熟練度減少關(guān)鍵工作消耗時間

彈藥調(diào)度整個過程中，各項(xiàng)工作操作人員均應(yīng)經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練，對本專業(yè)技能掌握熟練。對于各項(xiàng)手動操作工作時間的估計，均在人員操作熟練度一般的條件下進(jìn)行，實(shí)際操作過程中留有一定余量。因而通過提高人員操作熟練度，減少某項(xiàng)工作消耗時間，達(dá)到優(yōu)化的目的。

圖7中R工作為掛彈作業(yè)，以陸基保障要求為標(biāo)準(zhǔn)，在人員操作熟練度一般的條件下，軍械小組掛載每枚彈消耗時間為300s，掛載4枚導(dǎo)彈需用時1200s。實(shí)際操作過程中，以航母上掛載某型彈藥（同為手動掛載式）實(shí)際用時（大約用時3min）作為參考，完全可以在12min內(nèi)實(shí)現(xiàn)4枚該型彈藥的掛載。

圖7 R工作的優(yōu)化

3）合并部分非重要工作

實(shí)際操作過程中，一些工作操作較為簡便，并且不占用資源，出現(xiàn)錯誤概率較低。將此類工作與前項(xiàng)或后項(xiàng)工作合并進(jìn)行，減少任務(wù)執(zhí)行某一階段消耗時間，從而達(dá)到優(yōu)化時間的目的。

圖8 C、E工作的優(yōu)化

由于該型艦貯運(yùn)系統(tǒng)在執(zhí)行典型任務(wù)的過程中，艙內(nèi)彈藥種類較為單一，因此，在彈藥使用情況登統(tǒng)計等方面較為簡便，B工作、C工作可合并，在120s內(nèi)完成開箱、檢查外觀、登記信息等步驟；同時E工作、F工作可并行進(jìn)行，在彈藥出箱搬運(yùn)進(jìn)行的同時，由指揮人員進(jìn)行信息核對，節(jié)省工作時間。

5 優(yōu)化結(jié)果

優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)圖如圖9所示。其中，節(jié)點(diǎn)1為起點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)18為終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。

圖9 保障流程優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)圖

其各項(xiàng)參數(shù)如圖10所示。

圖10 保障流程優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)圖各項(xiàng)參數(shù)

6 結(jié)語

為優(yōu)化某型艦單批次彈藥調(diào)度流程，本文將特定的調(diào)度任務(wù)分解成執(zhí)行工序，基于工序之間的邏輯關(guān)系，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)，得出調(diào)度流程網(wǎng)絡(luò)圖，通過調(diào)整工作時序、增加操作熟練度、合并非重要工作等方式優(yōu)化關(guān)鍵轉(zhuǎn)運(yùn)路線，使任務(wù)執(zhí)行時間滿足載機(jī)保障時間要求，提高了調(diào)度效率，為艦上彈藥保障體系建設(shè)提供一定指導(dǎo)作用。