1、导弹总装车间计划排程研究与实践摘 要 导弹总装生产属于多品种小批量的生产制造方式，生产计划排程是车间生产管控能力的短板。文章构建导弹总装车间生产计划排程模型，依托现有精益数字化管理平台实现模型，建立了一套支撑现场日常生产任务安排的计划排程体系，弥补了当前 MRP 计划不能指导车间实际生产的不足，节省了计划员手工排产时间的同时，使计划排程结果更加科学、合理、实时。 下载 关键词 计划排程；MES；约束理论 doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 15. 025 中图分类号 F270.7 文献标识码 A 文章编号 1673 - 0194（2
2、017）15- 0053- 03 1 引 言 近年来，导弹生产制造呈现出由单一型号生产到多种型号并线生产的局面。这就要求导弹总装车间革新生产组织方式，建设一套保证产品交付质量、满足产品交付周期的生产管控体系。导弹总装车间生产管理融合各种精益生产理念，构建车间精益数字化管理系统，使车间的生产管理水平有了大幅提升。然而，生产计划排程仍然是车间生产管理能力的短板。 2 导弹总装车间生产计划排程现状及目标 导弹总装生产属于多品种小批量的生产制造方式。生产品种繁多，不同品种之间的工艺路线差别较大。型号线在建设之初，主要用于单一型号导弹的生产交付，车间按生产过程进行功能型布局。车间生产计划采取“工段月生产
3、计划+专项计划”相结合的方式：月生产计划主要通过分解生产管理部门下达的 MRP 计划，基于无限产能方式；针对重要的需要严格控制的产品，形成专项计划。 由于军方对不同型号导弹交付需求量的增加和交付周期压缩，多型号并线混流生产将成为导弹总装车间生产的主要特点。需要根据导弹总装生产特点设计一套新型计划排程体系，支撑现场任务的正常运行。 本文著重构建导弹总装车间生产计划排程模型，并依托现有精益数字化管理平台实现模型，建立起一套支撑现场日常生产任务安排的计划排程体系。 3 导弹总装车间计划排程模型研究与实践 3.1 计划排程模式分析 导弹生产采用 5 级层级 BOM 管理，包括部件、小组件、分组件、舱段
4、和全弹。部件、小组件由于物料配套种类少、装配周期短、装配难度低，适合批量装配。分组件、舱段和全弹具有工艺路线复杂、制造周期长、配套物料种类多，且受到测试设备、温箱、振动台等特殊功能设备的制约，适合单元流水装配。因此，导弹总装车间的计划排程将采用“批量排产+瓶颈工序排产”混合模式进行排产。 3.2 计划排程模型设计 批量排产模式，即在某个节点出多少数量的产品，计划排产模式相对简单。本节重点论述瓶颈工序排产模型。 3.2.1 约束理论 约束理论是以色列物理学家 Eli Goldratt 在最优生产技术的基础上逐步发展起来的管理哲学。它考虑计划期内的系统资源约束，先用有限能力排产法安排瓶颈上加工工序
5、的生产作业进度计划，再以瓶颈工序为基准，把瓶颈工序之前、之后的工序分别按拉动、推动的方式排定，并进行一定优化；在此过程中设置缓冲、绳子等，使非瓶颈的作业计划与瓶颈资源上的工序同步。TOC 综合了推拉两种方式的优点，保证物流的平衡和生产节奏的同步，并实现生产计划和控制的和谐统一。 3.2.2 瓶颈工序排产模型 瓶颈工序排产模型主要根据工艺路线和制造 BOM，以约束理论为核心理念，按照“有限能力排产倒排法”，将 MRP 计划分解到不同工段、不同设备的同时，导出各层级配套物料需求计划；通过机加分厂、物资部等配套部门的反馈，修正初始计划，实现需求与资源能力的动态平衡，保证整个生产过程的有序、协调。计划
6、排程过程中，核心的内容为标灰的两个业务过程： （1）以最高层级产品瓶颈工序为约束条件进行排产。 首先找出瓶颈工序。由于导弹交付要进行各种类型的环境筛选试验，在不计人员成本、能源消耗等的情况下，筛选试验的设备数量决定了产品的最大交付数量。因此，环境筛选试验对应的工序一般为瓶颈工序。瓶颈工序确定后，瓶颈工序一次可处理的数量即为该产品可分的滚动的小批。排程时，以最晚完成时间为基准进行倒排，即最后一小批的完成时间为该图号的最晚完成时间。Tf 为瓶颈工序前的工作时间，Tc 为瓶颈工序工作时间，Tb 为瓶颈工序后的工作时间，n 为产品 A 交付的批数。则 Tf+nTc+Tb=总时间 小批交付数量批次数（n
7、）=总交付数量 （2）依据父件排产结果和制造 BOM 对子件进行排产。 首先判断子件的排产类型。 若子件 B 为批量排产，则规定父件产品 A 的最早开始时间为子件 B 完工的最晚结束时间，且 B 的数量需满足 A1 到 An 所有的装配。例如 A 产品单台配套 1 个 B，则 B 的数量为 n，且 n 件 B 的最晚结束时间为 A1 的开始时间。 若子件 B 的排产类型为“瓶颈工序排产”，分两种情况论述。 第一种情况：A 的瓶颈工序时间 ATc 比子件 B 的瓶颈工序时间 BTc 长。假设 A1（A 产品的第一小批）的开始时间为 t0，则 B1（B 产品的第一小批）的最晚结束时间为 t0，则
8、B2 的结束时间为 t0+BTc，A2 的开始时间为t0+ATc。由于 BTc 第二种情况：A 产品的瓶颈工序时间 ATc 比子件 B 的瓶颈工序时间 BTc 短。假设产品 A、B 都分为三批生产。A3 的开始时间或B3 的结束时间为 t0，B2 的结束时间为 t0-BTc，A2 的开始时间为 t0-ATc。由于 ATcBTc，则 B2 的结束时间早于 A2 的开始时间。以此类推，得出此类情况的约束条件为 Bn 的结束时间早于或等于 An 的开始时间，Bn-1，Bn-2，B1 的排产时间向前推若干产品 B 的瓶颈工序时间即可。 3.3 导弹总装计划排程模型实践 总装车间装配执行系统（简称 ZM
9、ES）是导弹总装车间任务管控、生产准备、物资配套管理等各项业务的平台，在总装厂已成熟应用。导弹总装计划排程模型的实现将基于该平台，完成任意时间段各个工段的任务排程。 3.3.1 基础数据准备 （1）配套 BOM 关系。确定父件及子件的升级关系及配套数量。该数据可从 BOM 中直接提取。 （2）排产工艺。由于导弹装配交付工复杂且经常更改，将工艺路线以工段、工序类型为基础合并为大工序，降低了排产的难度，且基础数据仅仅需要维护一次即可。主要参数包括：该图号是否整批排产；大工序的工序号、工序名称；每道工序的加工周期；该工序是否为节拍工序。3.3.2 系统排产过程 排产过程分为以下 6 步： （1）首先
10、由用户给出最大图号 A 的参数，包括该图号参与排产的总数量、每一小批的数量、交付时间。 （2）由以上参数及图号 A 的排产工艺，排出每一小批中每一道工序的开工时间、完工时间。 （3）依据配套 BOM 关系，找出 A 的子件 B，C，D，由 A 的每小批数量和父子件配套比可得出 B，C，D的每小批数量，再由 B，C，D的排产工艺和 A 的排产结果，排出 B，C，D的每一道工序的开工时间、完工时间。 （4）递归找出 B，C，D的子件，有子件则按照步骤（3）进行子件的排产。 （5）无子件，则说明已经排至该分支的最底层，本层级排产结束。 （6）待递归至所有分支的最底层，全部排产结束。 根据以上开发思路，系统开发人员在现有平台上搭建了计划排产模块。 4 结 论 本文根据导弹总装车间的生产特点，设计并实现了一套能够支持车间任务管理的计划排程模型，弥补了当前 MRP 计划不能指导车间实际生产的不足，节省了计划员手工排产时间的同时，使计划排程结果更加科学、合理、实时。由于本文的局限于瓶颈工序固定且仅有一个的情况，瓶颈工序变化且瓶颈工序为两个以上时，如何进行自动排程将是下一步的研究方向。 主要参考文献 彭运芳.多品?N 混流制造车间运作控制方法研究与应用D.武汉：华中科技大学，2009.
