基于數(shù)據(jù)分析挖掘的大型航空制造業(yè)生產(chǎn)周期校準(zhǔn)評(píng)估研究

龔志強(qiáng) 喬興華 寧俊義

（沈陽飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司，遼寧 沈陽110000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制造業(yè)成為我國經(jīng)濟(jì)的核心部分，航空制造業(yè)作為高端制造業(yè)，由于具有多品種、小批量、混線式生產(chǎn)、工作中心跨度大等特點(diǎn)，面臨生產(chǎn)計(jì)劃較為粗放、生產(chǎn)執(zhí)行偏差較大、在制品積壓嚴(yán)重等問題，其中一個(gè)主要原因就是生產(chǎn)周期不準(zhǔn)確導(dǎo)致的。航空制造業(yè)生產(chǎn)周期的影響因素眾多，在生產(chǎn)中由于存在自然變動(dòng)性、計(jì)劃性與非計(jì)劃性停機(jī)、重工、設(shè)備突發(fā)大故障、流動(dòng)變動(dòng)性等變動(dòng)性因素的影響，導(dǎo)致了生產(chǎn)周期研究十分復(fù)雜，同時(shí)物流情況、工藝復(fù)雜度、質(zhì)量情況、上下游車間的齊套情況、并行生產(chǎn)、工作中心切換產(chǎn)生的等待都會(huì)影響生產(chǎn)周期。在航空制造業(yè)快速發(fā)展的情況下，急需重視生產(chǎn)周期的準(zhǔn)確性，提高生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)可執(zhí)行性，提升企業(yè)的經(jīng)營能力，需要借助數(shù)據(jù)的綜合指標(biāo)體系的建立，以數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)周期校準(zhǔn)評(píng)估模型，確保生產(chǎn)計(jì)劃的精準(zhǔn)科學(xué)，為我國航空制造行業(yè)的健康發(fā)展提供支持。

1 數(shù)據(jù)分析挖掘下離散制造業(yè)生產(chǎn)周期校準(zhǔn)原則

在離散制造業(yè)生產(chǎn)周期校準(zhǔn)過程中，借助數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)其主要涉及數(shù)據(jù)整合處理及建立校準(zhǔn)評(píng)估模型。建立生產(chǎn)周期校準(zhǔn)評(píng)估模型需要能夠掌握以下三點(diǎn)要求：其一，生產(chǎn)周期校準(zhǔn)分析的歷史數(shù)量能夠滿足模型分析需求；其二，進(jìn)行現(xiàn)狀與校準(zhǔn)匹配分析，將評(píng)估維度的指標(biāo)與校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)有效結(jié)合；其三，分析評(píng)估離散制造業(yè)生命周期各階段的運(yùn)行情況，同樣對(duì)校準(zhǔn)前后進(jìn)行分析對(duì)比[1]。

同樣，數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)在處理海量的數(shù)據(jù)信息中能夠加快處理數(shù)據(jù)的效率與準(zhǔn)確性。由于離散制造業(yè)生命周期的海量數(shù)據(jù)匯集成的大型數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中往往存在著不同形式、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容的數(shù)據(jù)信息。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠通過特定的手段來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢，同樣數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行歸納性的分析總結(jié)，通過提取工藝、計(jì)劃、生產(chǎn)執(zhí)行過程各類數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與分析，對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)執(zhí)行使用的各類周期數(shù)據(jù)分析校準(zhǔn)，借助數(shù)據(jù)本身的價(jià)值，可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)周期進(jìn)行良好的校準(zhǔn)評(píng)估。

2 基于數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)的離散制造業(yè)生產(chǎn)周期校準(zhǔn)

預(yù)測校準(zhǔn)模型分析不僅僅涉及離散制造業(yè)生產(chǎn)周期校準(zhǔn)的合理性，同樣也能夠反應(yīng)出制造業(yè)的發(fā)展經(jīng)營情況。通過將歷史生產(chǎn)過程的零件及原材料、最終產(chǎn)品等轉(zhuǎn)為向量，運(yùn)用整數(shù)階乘矩陣，對(duì)零件數(shù)量、零件種數(shù)、零件實(shí)際工時(shí)、一個(gè)生產(chǎn)周期的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間及將搜集到的所有歷史加工周期數(shù)據(jù)代入對(duì)應(yīng)的公式，通過最小二乘法和回歸分析對(duì)零件加工所需時(shí)間進(jìn)行預(yù)測。

數(shù)據(jù)挖掘過程中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行特性處理，處理后的數(shù)據(jù)需確保數(shù)據(jù)集滿足線性、獨(dú)立性、正態(tài)性、方差齊性、自變量間不存在多重共線。工序內(nèi)的數(shù)據(jù)處理后示意如下：

表1 被預(yù)處理后的數(shù)據(jù)

根據(jù)基于Map-Reduce 的最小二乘法技術(shù)進(jìn)行集群計(jì)算所有零件的生產(chǎn)周期。按不同顆粒度的數(shù)據(jù)重組，形成每個(gè)零件在不同周期段內(nèi)的生產(chǎn)周期分布數(shù)據(jù)?；诙吻€擬合,利用生產(chǎn)周期中位數(shù)作為峰值，兩側(cè)邊附近區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù),擬合二次曲線方程, 通過尋找二次曲線方程的峰值點(diǎn)確定共焦曲線極值點(diǎn)位置,進(jìn)而確定系統(tǒng)焦點(diǎn)位置。從擬合曲線可以看出,其生產(chǎn)周期關(guān)于極值點(diǎn)位置左右對(duì)稱, 并且在極值附近的數(shù)據(jù)具有二次曲線特性。利用共焦曲線靠近極值點(diǎn)附近的數(shù)據(jù)來進(jìn)行擬合,而由該數(shù)據(jù)段擬合得出的共焦特性曲線極值點(diǎn)位置的準(zhǔn)確度也得到大幅提高。

通過利用二次曲線對(duì)生產(chǎn)周期曲線進(jìn)行擬合, 并采用最小二乘法進(jìn)行回歸方程求解, 最小二乘法具有擬合數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)之間殘差和最小的特點(diǎn), 使得擬合方程更能準(zhǔn)確的反應(yīng)真實(shí)數(shù)據(jù)的分布。

按照積分方式，將生產(chǎn)計(jì)劃所需的周期概率數(shù)據(jù)，按照10%-90%進(jìn)行計(jì)算，形成各零件的MRP 排產(chǎn)周期，以下以20%、50%、70%零件生產(chǎn)周期概率作為示意。

不同零件由于加工工藝的不同，生產(chǎn)周期概率分布的集中程度也不一樣，以數(shù)控機(jī)床等為主的生產(chǎn)，生產(chǎn)周期分布集中，呈現(xiàn)的圖形越陡；以人工為主、車間同時(shí)開工的零件越多，生產(chǎn)線積壓的在制品也就越多，生產(chǎn)周期分布越離散，呈現(xiàn)的圖形也就越平緩。

在MRP 階段，零件的最終周期將根據(jù)生產(chǎn)的緊急度進(jìn)行置信度壓縮，如年初計(jì)劃生成按照70%的完成概率為各零件的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)周期。如果遇到整體周期不足或廢品補(bǔ)制、外場急件等緊急情況，根據(jù)BOM 及工藝路線拆分，每個(gè)零件均按照相同的完成概率進(jìn)行周期壓縮，大大提升了計(jì)劃排產(chǎn)的科學(xué)合理性。

3 結(jié)論

在離散制造業(yè)生產(chǎn)周期校準(zhǔn)評(píng)估中，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)確定較為準(zhǔn)確的生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)的準(zhǔn)確性、科學(xué)性，提高周轉(zhuǎn)率，降低庫存成本。數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)在離散制造業(yè)生產(chǎn)周期校準(zhǔn)評(píng)估中的運(yùn)用是做好制造企業(yè)精準(zhǔn)化管理的重要環(huán)節(jié)，可以有效提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的健康發(fā)展。