導彈總裝車間計劃排程研究與實踐

李琳++郭冬陽++青松

[摘 要] 導彈總裝生產屬于多品種小批量的生產制造方式，生產計劃排程是車間生產管控能力的短板。文章構建導彈總裝車間生產計劃排程模型，依托現有精益數字化管理平臺實現模型，建立了一套支撐現場日常生產任務安排的計劃排程體系，彌補了當前MRP計劃不能指導車間實際生產的不足，節省了計劃員手工排產時間的同時，使計劃排程結果更加科學、合理、實時。

[關鍵詞] 計劃排程；MES；約束理論

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

[中圖分類號] F270.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）15- 0053- 03

1 引 言

近年來，導彈生產制造呈現出由單一型號生產到多種型號并線生產的局面。這就要求導彈總裝車間革新生產組織方式，建設一套保證產品交付質量、滿足產品交付周期的生產管控體系。導彈總裝車間生產管理融合各種精益生產理念，構建車間精益數字化管理系統，使車間的生產管理水平有了大幅提升。然而，生產計劃排程仍然是車間生產管理能力的短板。

2 導彈總裝車間生產計劃排程現狀及目標

導彈總裝生產屬于多品種小批量的生產制造方式。生產品種繁多，不同品種之間的工藝路線差別較大。型號線在建設之初，主要用于單一型號導彈的生產交付，車間按生產過程進行功能型布局。車間生產計劃采取“工段月生產計劃+專項計劃”相結合的方式：①月生產計劃主要通過分解生產管理部門下達的MRP計劃，基于無限產能方式；②針對重要的需要嚴格控制的產品，形成專項計劃。

由于軍方對不同型號導彈交付需求量的增加和交付周期壓縮，多型號并線混流生產將成為導彈總裝車間生產的主要特點。需要根據導彈總裝生產特點設計一套新型計劃排程體系，支撐現場任務的正常運行。

本文著重構建導彈總裝車間生產計劃排程模型，并依托現有精益數字化管理平臺實現模型，建立起一套支撐現場日常生產任務安排的計劃排程體系。

3 導彈總裝車間計劃排程模型研究與實踐

3.1 計劃排程模式分析

導彈生產采用5級層級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雜、制造周期長、配套物料種類多，且受到測試設備、溫箱、振動臺等特殊功能設備的制約，適合單元流水裝配。因此，導彈總裝車間的計劃排程將采用“批量排產+瓶頸工序排產”混合模式進行排產。

3.2 計劃排程模型設計

批量排產模式，即在某個節點出多少數量的產品，計劃排產模式相對簡單。本節重點論述瓶頸工序排產模型。

3.2.1 約束理論

約束理論是以色列物理學家Eli Goldratt在最優生產技術的基礎上逐步發展起來的管理哲學。它考慮計劃期內的系統資源約束，先用有限能力排產法安排瓶頸上加工工序的生產作業進度計劃，再以瓶頸工序為基準，把瓶頸工序之前、之后的工序分別按拉動、推動的方式排定，并進行一定優化；在此過程中設置緩沖、繩子等，使非瓶頸的作業計劃與瓶頸資源上的工序同步。TOC綜合了推拉兩種方式的優點，保證物流的平衡和生產節奏的同步，并實現生產計劃和控制的和諧統一[1]。

3.2.2 瓶頸工序排產模型

瓶頸工序排產模型主要根據工藝路線和制造BOM，以約束理論為核心理念，按照“有限能力排產倒排法”，將MRP計劃分解到不同工段、不同設備的同時，導出各層級配套物料需求計劃；通過機加分廠、物資部等配套部門的反饋，修正初始計劃，實現需求與資源能力的動態平衡，保證整個生產過程的有序、協調。計劃排程過程中，核心的內容為標灰的兩個業務過程：

（1）以最高層級產品瓶頸工序為約束條件進行排產。

首先找出瓶頸工序。由于導彈交付要進行各種類型的環境篩選試驗，在不計人員成本、能源消耗等的情況下，篩選試驗的設備數量決定了產品的最大交付數量。因此，環境篩選試驗對應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量即為該產品可分的滾動的小批。排程時，以最晚完成時間為基準進行倒排，即最后一小批的完成時間為該圖號的最晚完成時間。Tf為瓶頸工序前的工作時間，Tc為瓶頸工序工作時間，Tb為瓶頸工序后的工作時間，n為產品A交付的批數。則

Tf+n×Tc+Tb=總時間

小批交付數量×批次數（n）=總交付數量

（2）依據父件排產結果和制造BOM對子件進行排產。

首先判斷子件的排產類型。

若子件B為批量排產，則規定父件產品A的最早開始時間為子件B完工的最晚結束時間，且B的數量需滿足A1到An所有的裝配。例如A產品單臺配套1個B，則B的數量為n，且n件B的最晚結束時間為A1的開始時間。

若子件B的排產類型為“瓶頸工序排產”，分兩種情況論述。

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

第二種情況：A產品的瓶頸工序時間ATc比子件B的瓶頸工序時間BTc短。假設產品A、B都分為三批生產。A3的開始時間或B3的結束時間為t0，B2的結束時間為t0-BTc，A2的開始時間為t0-ATc。由于ATc

3.3 導彈總裝計劃排程模型實踐

總裝車間裝配執行系統（簡稱ZMES）是導彈總裝車間任務管控、生產準備、物資配套管理等各項業務的平臺，在總裝廠已成熟應用。導彈總裝計劃排程模型的實現將基于該平臺，完成任意時間段各個工段的任務排程。

3.3.1 基礎數據準備

（1）配套BOM關系。確定父件及子件的升級關系及配套數量。該數據可從BOM中直接提取。

（2）排產工藝。由于導彈裝配交付工復雜且經常更改，將工藝路線以工段、工序類型為基礎合并為大工序，降低了排產的難度，且基礎數據僅僅需要維護一次即可。主要參數包括：①該圖號是否整批排產；②大工序的工序號、工序名稱；③每道工序的加工周期；④該工序是否為節拍工序。

3.3.2 系統排產過程

排產過程分為以下6步：

（1）首先由用戶給出最大圖號A的參數，包括該圖號參與排產的總數量、每一小批的數量、交付時間。

（2）由以上參數及圖號A的排產工藝，排出每一小批中每一道工序的開工時間、完工時間。

（3）依據配套BOM關系，找出A的子件B，C，D…，由A的每小批數量和父子件配套比可得出B，C，D…的每小批數量，再由B，C，D…的排產工藝和A的排產結果，排出B，C，D…的每一道工序的開工時間、完工時間。

（4）遞歸找出B，C，D…的子件，有子件則按照步驟（3）進行子件的排產。

（5）無子件，則說明已經排至該分支的最底層，本層級排產結束。

（6）待遞歸至所有分支的最底層，全部排產結束。

根據以上開發思路，系統開發人員在現有平臺上搭建了計劃排產模塊。

4 結 論

本文根據導彈總裝車間的生產特點，設計并實現了一套能夠支持車間任務管理的計劃排程模型，彌補了當前MRP計劃不能指導車間實際生產的不足，節省了計劃員手工排產時間的同時，使計劃排程結果更加科學、合理、實時。由于本文的局限于瓶頸工序固定且僅有一個的情況，瓶頸工序變化且瓶頸工序為兩個以上時，如何進行自動排程將是下一步的研究方向。

主要參考文獻

[1]彭運芳.多品種混流制造車間運作控制方法研究與應用[D].武漢：華中科技大學，2009.endprint