基于時線分析的艦船維修工序調(diào)度方法

原 宗，李 靜

(中國艦船研究設(shè)計中心，湖北 武漢 430064)

0 前言

隨著艦船技術(shù)的飛速發(fā)展，電子化、數(shù)字化、智能化的高新技術(shù)裝備不斷列裝上艦，使得艦船裝備的復(fù)雜程度日益提高，科技含量日益增加。但是，在裝備性能不斷提升的同時，也給裝備維修工作帶來了更艱巨的挑戰(zhàn)［1］。對于一部分集成了機(jī)械、液壓、電氣、計算機(jī)等多專業(yè)、多領(lǐng)域技術(shù)的復(fù)雜裝備系統(tǒng)，其維修工作無法由單一專業(yè)的維修人員或班組完成，必須要由多專業(yè)的維修人員或班組，甚至多單位之間協(xié)同配合和并行操作才能夠完成。因此，除了需要具備相關(guān)專業(yè)的修理知識和技能，還需要具備科學(xué)的維修工序調(diào)度，以及合理的修理施工步驟和人員安排，才能保證裝備維修工作有次序的協(xié)調(diào)開展，最大程度的縮短維修作業(yè)時間，提高維修效率，避免資源閑置浪費(fèi)，達(dá)到在最短時間內(nèi)恢復(fù)裝備功能及性能的目標(biāo)。

1 時線分析

時線分析是一種通過找出工作主要時線以確定完成工作的最短時間的分析方法，并利用時線分析圖來展示作業(yè)步驟的先后順序和所需時間。時線分析適用于如下活動:①在一個時間段內(nèi)需要2個或2個以上的人員同時連續(xù)地作業(yè);②在一個時間段內(nèi)要完成不同性質(zhì)的工作;③要求操作人員密切協(xié)作來減少完成作業(yè)的時間［2］。

對于簡單的艦船裝備維修工作，整個維修工作可由一名維修人員獨(dú)立完成，其各項(xiàng)作業(yè)按順序進(jìn)行，總工作時間即為各項(xiàng)作業(yè)時間之和，無需進(jìn)行時線分析。但是，對于部分較為復(fù)雜，需要多個維修人員協(xié)同配合完成和并行進(jìn)行，且對維修工作時間有較高要求的維修工作，開展時線分析以優(yōu)化作業(yè)步驟是很有必要的。針對裝備維修工作的特點(diǎn)，時線分析的主要步驟如下:①按維修工作要求提出維修方案;②按維修方案提出預(yù)計的作業(yè)項(xiàng)目和操作人員的數(shù)量及其專業(yè);③按邏輯順序排列各項(xiàng)作業(yè)，首先應(yīng)確定每項(xiàng)作業(yè)所需的專業(yè)人員和作業(yè)時間，然后找出主要時線，即必須按邏輯順序進(jìn)行的最長時線。這一時線確定了工作的總作業(yè)時間，其它一些作業(yè)可根據(jù)相互的關(guān)系，與主要時線并行進(jìn)行，并按作業(yè)順序畫出時線分析圖。

2 輔鍋爐維修作業(yè)工序調(diào)度分析

2.1 問題提出

在使用時線分析方法進(jìn)行維修作業(yè)工序調(diào)度分析時，首先需要明確裝備的維修方案，并能按方案提出預(yù)計的維修作業(yè)項(xiàng)目，以及每個維修作業(yè)項(xiàng)目開展時所需維修人員的數(shù)量、專業(yè)和作業(yè)時間［3］，同時還需要明確各作業(yè)項(xiàng)目之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

下文以某型船用輔鍋爐的基地級維修工作為例，通過時線分析以確定最優(yōu)的維修作業(yè)工序和人員安排。輔鍋爐維修作業(yè)項(xiàng)目如表1所示。

如表1所示，整個輔鍋爐維修工作共分15個作業(yè)項(xiàng)目，所需維修人員及專業(yè)分別為:鍋爐工2名，電工2名，管工1名，質(zhì)檢員1名。如果按順次進(jìn)行各項(xiàng)維修作業(yè)的方法進(jìn)行調(diào)度，則整個輔鍋爐維修作業(yè)總時間為:T=144 h，這也是目前艦船裝備修理中普遍采用的維修時間 (工期)計算方法，該方法能夠滿足修期較為寬松的裝備修理要求，具有便于制定修理計劃的優(yōu)點(diǎn);但對于修期較為緊湊，對維修時間有一定要求的裝備修理工作，尤其是裝備臨搶修工作，就需要對各項(xiàng)維修作業(yè)工序及維修人員進(jìn)行合理的規(guī)劃與安排，以確保能夠在規(guī)定的時間完成修理任務(wù)，并減少維修資源的閑置浪費(fèi)。

2.2 分析模型

時線分析法的最終目的是以時線分析表的形式表示該維修方案的主要時線，并確定該方案的總作業(yè)時間 (按邏輯順序進(jìn)行的最長時線)［4］。然而，對于一個復(fù)雜的維修工作方案而言，各個維修作業(yè)項(xiàng)目之間的邏輯順序相當(dāng)復(fù)雜。如表1所示，受施工工藝、施工部位及安全因素等條件限制，整個輔鍋爐基地級維修工作的15個作業(yè)項(xiàng)目之間，存在著復(fù)雜的前后相互制約的關(guān)系 (表1中用緊前工序表示)，有的作業(yè)項(xiàng)目必須在前序數(shù)項(xiàng)作業(yè)項(xiàng)目均完成的條件下才能夠開展，有的作業(yè)項(xiàng)目必須由數(shù)個維修人員共同實(shí)施或者由不同專業(yè)的維修人員協(xié)作完成。

如此復(fù)雜的邏輯順序關(guān)系，如果沒有一個科學(xué)的分析模型，是難以直接找出該修理工作的主要時線的，下文將從時序和人力兩方面分別建立時線分析模型。

如圖1時序分析模型所示，各維修作業(yè)項(xiàng)目的時序關(guān)系可分為順序和并行2類:順序關(guān)系指兩作業(yè)項(xiàng)目之間必須遵守的前后順序，如作業(yè)項(xiàng)目2必須在作業(yè)項(xiàng)目1完成之后才能開始實(shí)施;并行關(guān)系指2個或2個以上的作業(yè)項(xiàng)目之間并沒有時序上的制約關(guān)系，在其他約束條件不沖突 (如維修人員)的前提下可以并行實(shí)施，如作業(yè)項(xiàng)目5、作業(yè)項(xiàng)目6和作業(yè)項(xiàng)目7可以同時實(shí)施。

表1 輔鍋爐維修作業(yè)項(xiàng)目表

圖1 時序分析模型圖

除了時序約束，人力約束也是影響方案總作業(yè)時間的重要因素。如圖2人力分析模型所示，對于順序關(guān)系的維修作業(yè)項(xiàng)目之間，不會出現(xiàn)維修人員沖突情況;但對于并行關(guān)系的維修作業(yè)項(xiàng)目之間，則很有可能出現(xiàn)維修人員沖突情況，即在某時間段內(nèi)本可以有兩項(xiàng)作業(yè)項(xiàng)目同時開展，但由于維修人員不足只能按順序先后實(shí)施的情況，如作業(yè)項(xiàng)目6和作業(yè)項(xiàng)目7之間本沒有時序上的制約關(guān)系，但由于其分別需要2名鍋爐工和1名鍋爐工實(shí)施，而鍋爐工總共只有2名，因此只能先完成作業(yè)項(xiàng)目6，再進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目7，或者先完成作業(yè)項(xiàng)目7，再進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目6。此時，如何調(diào)配這些作業(yè)項(xiàng)目之間的邏輯順序，是得出時線分析結(jié)果的一個難點(diǎn)。

2.3 計算最早完成時間

在第2.2節(jié)明確輔鍋爐基地級維修工作時序分析模型和人力分析模型的基礎(chǔ)上，可通過計算找出該維修方案的最早完成時間。下面將以項(xiàng)目預(yù)計開始時間為參照點(diǎn)進(jìn)行正向推算，計算每項(xiàng)維修作業(yè)的最早開始時間tES和最早完成時間tEF。

假設(shè)整個維修工作的開始時間為0，這就是作業(yè)項(xiàng)目1的開始時間，即:tES(1)=0。

由此，作業(yè)項(xiàng)目1的最早完成時間:

tES(1)為作業(yè)項(xiàng)目1的最早開始時間，tEF(1)為作業(yè)項(xiàng)目1的最早完成時間，t(1)為作業(yè)項(xiàng)目1所需的實(shí)施時間，以下類推。

然后，根據(jù)計算最早開始與完成時間的遞推公式:

式中:ji表示活動i的緊前工序。

可以計算出所有作業(yè)項(xiàng)目的最早開始時間和最早完成時間，具體如下:

tES(2)=8 h，tEF(2)=12 h

tES(3)=12 h，tEF(3)=16 h

tES(4)=16 h，tEF(4)=24 h

tES(5)=24 h，tEF(5)=40 h

在計算 tES(6)、tEF(6)、tES(7)、tEF(7)時，需要考慮人力約束。作業(yè)項(xiàng)目6和作業(yè)項(xiàng)目7受鍋爐工人員數(shù)量限制，只能順次進(jìn)行，又因?yàn)樽鳂I(yè)項(xiàng)目8同樣需要1名鍋爐工，此時，先進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目6、后進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目7的順序，可以使作業(yè)項(xiàng)目7和作業(yè)項(xiàng)目8同時進(jìn)行，此時的tES(8)比先進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目7、后進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目6的tES(8)小，有利于整個維修工作的進(jìn)度提前，因此應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目6、后進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目7，因此:

tES(6)=24 h，tEF(6)=32 h

tES(7)=32 h，tEF(7)=40 h

tES(8)=40 h，tEF(8)=56 h

tES(10)=40 h，tEF(10)=52 h

tES(12)=40 h，tEF(12)=56 h

在計算 tES(9)、tEF(9)、tES(11)、tEF(11)時，同樣需要考慮人力約束，作業(yè)項(xiàng)目9和作業(yè)項(xiàng)目11受鍋爐工人員數(shù)量限制，也只能順次進(jìn)行。由于tEF(8)=56 h＞tEF(10)=52 h，即作業(yè)項(xiàng)目10比作業(yè)項(xiàng)目8先完成，也就是說作業(yè)項(xiàng)目11能夠比作業(yè)項(xiàng)目9先開始實(shí)施，因此，先進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目11，后進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目9，能夠比先進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目9，后進(jìn)行作業(yè)項(xiàng)目11的工序安排方式縮短4 h工期，因此:

圖2 人力分析模型圖

tES(11)=52 h，tEF(11)=60 h

tES(9)=60 h，tEF(9)=76 h

tES(13)=76 h，tEF(13)=84 h

tES(14)=84 h，tEF(14)=92 h

tES(15)=92 h，tEF(15)=96 h

即整個輔鍋爐基地級維修工作的最早完成時間為96 h。

3 時線分析圖

在上文中，通過時線分析模型建立和各作業(yè)項(xiàng)目的起止時間計算，可以得出整個輔鍋爐基地級維修工作的最短總作業(yè)時間。但是，該分析計算結(jié)果不夠直觀，無法清晰的表現(xiàn)出各作業(yè)項(xiàng)目的先后順序和起止時間，不便于維修人員制定具體作業(yè)計劃。因此，需要繪制時線分析圖，該圖能夠清楚、直觀的反映各作業(yè)項(xiàng)目的作業(yè)順序、起始時間、完成時間，以及所需資源等。

4 結(jié)束語

艦船裝備的逐步大型化、多樣化、復(fù)雜化，決定了其修理工程的工程量越來越大、專業(yè)覆蓋面越來越廣、技術(shù)深度越來越深，做好計劃管理和工序調(diào)度，對于艦船維修工程具有深刻的意義。本文提出的基于時線分析的艦船維修工序調(diào)度方法，能夠合理、有效的對維修作業(yè)次序進(jìn)行安排，對維修資源進(jìn)行分配，達(dá)到提高艦船維修工作效率、為部隊(duì)提供快速保障的目標(biāo)。

［1］羅朝暉，董鵬，王威.艦船武器裝備維修項(xiàng)目管理的特點(diǎn)分析［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2006，28(5):103－107.

［2］徐宗昌.保障性工程［M］.北京:兵器工業(yè)出版社，2002.

［3］杰弗里K.賓圖.項(xiàng)目管理［M］.魯耀斌，董圓圓，趙玲，譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［4］徐宗昌，周健，劉義樂.基于Petri網(wǎng)的時線分析新方法 ［J］.中國機(jī)械工程，2006，17(5):464－466.