导弹总装车间计划排程研究与实践

李琳++郭冬阳++青松

[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。

[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（2017）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“工段月生产计划+专项计划”相结合的方式：①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；②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[1]。

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+n×Tc+Tb=总时间

小批交付数量×批次数（n）=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ATc

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ZMES）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：①该图号是否整批排产；②大工序的工序号、工序名称；③每道工序的加工周期；④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

[1]彭运芳.多品種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.endprint