飛機結構件數控制造進度管理研究

王建軍，馮 琦，方 瑞，江 媛

（航空工業洪都，江西 南昌，330096）

0 引言

在我國綜合實力快速提升的背景下，對新型裝備的需求不斷增大，對產品制造進度控制更嚴[1]。當前車間結構件數控制造的生產計劃基本依靠人工經驗制定，未充分權衡各制造過程活動，成為阻礙精益制造的重要環節。尤其研制和生產型號高度交叉，傳統的項目經驗管理，缺乏科學的統籌協調生產機制，導致工藝準備等工作滯后及工作任務沖突等狀況頻發，對車間的發展造成較大阻礙。為科學有效地運用項目管理技術，按時保質交付產品，滿足客戶要求，車間已然迫切需要優化項目管理模式、強化項目管理水平。

本文以某型號結構件數控制造項目管理為例，運用工作分解結構（WBS）方法對某結構件數控制造項目活動進行分解，再結合相關項目得出的工程經驗，利用關鍵路徑分析、網絡計劃等方法對項目進行初始進度計劃制定[2]。考慮人的行為因素，同時避免項目執行過程中產生的資源沖突等問題，運用關鍵鏈方法對初始項目進度計劃進行優化，從而避免依靠人工經驗制定生產計劃可能導致的項目進度滯后、工期拖延等問題。

1 項目初始進度計劃制定

1.1 數控制造過程邏輯關系

飛機結構件數控制造項目有著嚴格的進度要求，能否保障項目的順利完成，關鍵是需要以科學理論為指導，編制具有合理性的項目進度計劃，從而有效的控制項目工期。對項目進行分解是保障項目進度計劃的編制具有合理性、科學性的關鍵步驟，能夠對項目的各事項進行明確，反映出各個工作單元的內容及其相互關系。

采用工作分解結構（WBS）對項目工作進行分解，按分解的思路不同，有基于可交付成果的劃分及基于工作過程的劃分兩種類型。依據航空結構件數控制造經驗，確認采用基于工作過程的劃分方法進行，如圖1所示。

圖1 項目工作分解結構

結構件制造項目面臨時間緊、任務重的巨大挑戰，需要系統性的梳理制造過程邏輯關系，結構件數控制造邏輯關系見表1，網絡圖如圖2所示。

表1 工作先后關系列表

圖2 項目進度計劃網絡圖

1.2 制造過程關鍵路徑確認

在飛機結構件數控制造項目中，項目管理者需要與實際相結合，根據結構件機械加工難易程度、人員技術水平等，科學、合理的估計工作量。同時，也需要對制造過程涉及的多方因素作全面的考量。組織自己的人力、物力、機械等各種資源，通過類似項目的歷史數據、經驗及知識，并與本項目具有的特性相結合，對項目工期進行估計。采用三點估算法作為活動歷時估算的方法。

三點估算法主要基于最可能時間tm、樂觀時間to、悲觀時間tp計算活動持續時間。在飛機結構件數控制造項目中，項目組成員根據以往經驗并參考專家意見估算出tm、to及tp，然后計算出期望活動持續時間te，并取整。

該方法工序的時間參數有：最遲結束時間（LF）、最早開始時間（ES）、自由時差（FF）、最早結束時間（EF）、總時差（TF）、最遲開始時間（LS）。ES和EF由正推法得出，計算方式為：

LS和LF由逆推法得出，計算方式為：

TF是項目整體的FF不受影響的條件下，一項工作完工期可拖延的時間，計算方式為：

運用以上公式對結構件數控制造項目中各個活動的相應時間進行計算，當TF=0時，即為關鍵工作，構成的路徑為關鍵路徑，而關鍵路徑的總耗時就是項目的計劃完工時間。通過計算得出數控制造過程的關鍵路徑為：A、B、C、D、I、J、K、L、M、N，即工藝審查、方案制定、材料定額、材料供應、領料下料、機床加工、鉗工修銼、CMM計量、成品檢驗、結構件交付。

飛機結構件數控制造項目初始進度計劃制定未考慮資源約束，認為相互并行的活動在使用相同資源時是不會相互爭奪的，但在實際情況中卻并非如此，由于各專業人員數量、機床設備數量受限制等情況，項目在執行過程中可能會出現某時段某種資源供不應求而產生資源沖突，導致項目不能按進度計劃執行。

2 基于關鍵鏈的項目進度優化

2.1 解決資源沖突并識別關鍵鏈

1）分析資源約束

傳統的關鍵路徑法識別出的項目關鍵路徑，包括其完成時間的計算均未考慮資源約束，實際情況中資源是有限量的。在關鍵鏈理論中，不僅有對各活動具有的邏輯關系作全面的考量，也有對各活動間存在的資源競爭行為進行分析，針對資源沖突的問題，通過將存在資源沖突的活動由并行關系改為串行關系，使得整個項目中各個并行關系的活動不再存在資源沖突為止[3]。

列出相關活動的資源需求表，并分析項目的約束條件，解決項目中存在的資源沖突問題。通過對項目可用資源進行分析發現，技術人員在活動E與活動G同時進行時供小于求，需要重新安排。

2）解決資源沖突

關鍵鏈技術不僅考慮活動的邏輯關系，同時還考慮了資源的約束，最常用的解決方式是把并行活動改成串行活動，本項目將活動G置于活動E之后進行，以解決資源沖突。

3）識別關鍵鏈

根據項目資源約束條件，將存在資源沖突的并行活動改成串行，重新編排飛機結構件制造數控項目的計劃進度，并識別此項目的關鍵鏈。在解決資源沖突后，關鍵鏈仍為工期最長的活動任務鏈，關鍵鏈為A→B→E→G→F→I→J→K→L→M→N。即工藝審查、方案制定、工藝編程、工裝設計、編制指令、材料定額、材料供應、領料下料、機床加工、鉗工修銼、CMM計量、成品檢驗、結構件交付。

2.2 設置并計算緩沖區

關鍵鏈技術緩沖分為以下三類：項目緩沖（PB）、資源緩沖（RB）、輸入緩沖（FB）。資源緩沖是一種資源的預警機制，不會占用活動時間，也不會改變項目進度計劃。輸入緩沖的效用是保障能夠準時完成非關鍵鏈上的活動，項目緩沖是保障能夠按時完成項目[4]。

項目計劃中有2個輸入緩沖和1個項目緩沖，緩沖都需要計算緩沖區的大小。本文以三點時間估計為基礎，將時間估計tm吸收到工序彈性系數β中，同時還需考慮位置權數。通過運用彈性系數可以克服因項目組人員可能出現的錯誤造成的項目進度滯后問題；同時運用位置權數以充分考量遠距離任務存在的不確定性。運用輸入緩沖與項目緩沖，實現對項目面臨的各類不確定性的全面吸收。

1）彈性系數計算

以PERT的三點時間估計確定β，如果tm與to越接近，那么意味著此活動有越小的延期可能，β值越小；反之，如果tm與tp越接近，那么意味著此活動有越大的延期可能，β值越大。其計算公式為：

根據公式（8）計算彈性系數，飛機結構件數控制造項目各項活動的彈性系數計算如表2所示。

表2 各活動的彈性系數

2）確定位置權數α

在關鍵鏈中，依據活動的位置，對位置權數α進行計算，通常與現在距離越遠的活動越難以預料，也就存在越大的不確定性。以各活動的時間中點為基準，對項目開始時間與基準間的距離進行測量，然后與項目總工期相除，得出位置權數α，用來進一步評估任務的不確定性，解決中后期活動難以預測的問題。

式中，e為活動時間中點到項目開始之間的時間距離，f為關鍵鏈總時間長度。

根據公式（9）計算位置權數，飛機結構件數控制造項目各項活動的位置權數計算如表3所示。

表3 各活動的位置權數

3）項目緩沖區PB計算

式中，c為關鍵鏈活動的集合。

根據公式（10）計算飛機結構件數控制造項目的項目緩沖區的大小，PB=16.28，經取整項目緩沖PB=17天。

4）輸入緩沖區FB計算

共需要進行2處輸入緩沖區計算，分別在活動D與活動I之間（FB1）、活動H與活動J之間（FB2）,其計算公式為：

式中，d為非關鍵鏈活動的集合

根據公式（11）計算飛機結構件數控制造項目的項目緩沖區的大小，FB1=1.64，經取整FB1=2天，FB2=0.97，經取整FB2=1。

2.3 優化后的項目進度計劃

在網絡計劃圖中對FB與PB的計算結果進行標識便可得出優化之后的項目網絡計劃圖。該項目有1條關鍵鏈及2條非關鍵鏈，在活動D、H后分別插入輸入緩沖FB1、FB2，并在關鍵鏈后插入項目緩沖PB，置于工作N之后。關于各個緩沖區的插入情況可見圖3。由此可得出，基于關鍵鏈技術的飛機結構件數控制造項目工期為：100+17=117（天）。

圖3 優化后的項目網絡計劃

2.3 實施效果

該方法應用于某飛機結構件數控制造項目進度管理，項目整體進度管理水平較以往同類型項目得到了明顯提升，以往同類型項目制造工期約160天，現整個項目在第115天完成，工期得到縮短，同時避免了資源浪費等情況，達到了預期的目標。

3 結語

本文結合實際應用，運用WBS、關鍵路徑分析、網絡計劃、關鍵鏈等項目進度管理方法制定了某飛機結構件數控制造項目進度計劃，經驗證，項目按此進度計劃進行實施，避免了資源浪費、進度拖延等問題的出現，保證了結構件交付節點要求，為飛機結構件數控制造項目進度安排提供了管理方法。