飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造進度管理研究

王建軍，馮 琦，方 瑞，江 媛

（航空工業(yè)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(chǎn)品制造進度控制更嚴(yán)[1]。當(dāng)前車間結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造的生產(chǎn)計劃基本依靠人工經(jīng)驗制定，未充分權(quán)衡各制造過程活動，成為阻礙精益制造的重要環(huán)節(jié)。尤其研制和生產(chǎn)型號高度交叉，傳統(tǒng)的項目經(jīng)驗管理，缺乏科學(xué)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)生產(chǎn)機制，導(dǎo)致工藝準(zhǔn)備等工作滯后及工作任務(wù)沖突等狀況頻發(fā)，對車間的發(fā)展造成較大阻礙。為科學(xué)有效地運用項目管理技術(shù)，按時保質(zhì)交付產(chǎn)品，滿足客戶要求，車間已然迫切需要優(yōu)化項目管理模式、強化項目管理水平。

本文以某型號結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目管理為例，運用工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）方法對某結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目活動進行分解，再結(jié)合相關(guān)項目得出的工程經(jīng)驗，利用關(guān)鍵路徑分析、網(wǎng)絡(luò)計劃等方法對項目進行初始進度計劃制定[2]?？紤]人的行為因素，同時避免項目執(zhí)行過程中產(chǎn)生的資源沖突等問題，運用關(guān)鍵鏈方法對初始項目進度計劃進行優(yōu)化，從而避免依靠人工經(jīng)驗制定生產(chǎn)計劃可能導(dǎo)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(shù)控制造過程邏輯關(guān)系

飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目有著嚴(yán)格的進度要求，能否保障項目的順利完成，關(guān)鍵是需要以科學(xué)理論為指導(dǎo)，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(xué)性的關(guān)鍵步驟，能夠?qū)椖康母魇马椷M行明確，反映出各個工作單元的內(nèi)容及其相互關(guān)系。

采用工作分解結(jié)構(gòu)（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(jù)航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造經(jīng)驗，確認(rèn)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(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)件制造項目面臨時間緊、任務(wù)重的巨大挑戰(zhàn)，需要系統(tǒng)性的梳理制造過程邏輯關(guān)系，結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造邏輯關(guān)系見表1，網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。

表1 工作先后關(guān)系列表

圖2 項目進度計劃網(wǎng)絡(luò)圖

1.2 制造過程關(guān)鍵路徑確認(rèn)

在飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目中，項目管理者需要與實際相結(jié)合，根據(jù)結(jié)構(gòu)件機械加工難易程度、人員技術(shù)水平等，科學(xué)、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(shù)據(jù)、經(jīng)驗及知識，并與本項目具有的特性相結(jié)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(xù)時間。在飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目中，項目組成員根據(jù)以往經(jīng)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(xù)時間te，并取整。

該方法工序的時間參數(shù)有：最遲結(jié)束時間（LF）、最早開始時間（ES）、自由時差（FF）、最早結(jié)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(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目中各個活動的相應(yīng)時間進行計算，當(dāng)TF=0時，即為關(guān)鍵工作，構(gòu)成的路徑為關(guān)鍵路徑，而關(guān)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(shù)控制造過程的關(guān)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(yīng)、領(lǐng)料下料、機床加工、鉗工修銼、CMM計量、成品檢驗、結(jié)構(gòu)件交付。

飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目初始進度計劃制定未考慮資源約束，認(rèn)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(yè)人員數(shù)量、機床設(shè)備數(shù)量受限制等情況，項目在執(zhí)行過程中可能會出現(xiàn)某時段某種資源供不應(yīng)求而產(chǎn)生資源沖突，導(dǎo)致項目不能按進度計劃執(zhí)行。

2 基于關(guān)鍵鏈的項目進度優(yōu)化

2.1 解決資源沖突并識別關(guān)鍵鏈

1）分析資源約束

傳統(tǒng)的關(guān)鍵路徑法識別出的項目關(guān)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(guān)鍵鏈理論中，不僅有對各活動具有的邏輯關(guān)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(guān)系改為串行關(guān)系，使得整個項目中各個并行關(guān)系的活動不再存在資源沖突為止[3]。

列出相關(guān)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(fā)現(xiàn)，技術(shù)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(guān)鍵鏈技術(shù)不僅考慮活動的邏輯關(guān)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(guān)鍵鏈

根據(jù)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(jié)構(gòu)件制造數(shù)控項目的計劃進度，并識別此項目的關(guān)鍵鏈。在解決資源沖突后，關(guān)鍵鏈仍為工期最長的活動任務(wù)鏈，關(guān)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(shè)計、編制指令、材料定額、材料供應(yīng)、領(lǐng)料下料、機床加工、鉗工修銼、CMM計量、成品檢驗、結(jié)構(gòu)件交付。

2.2 設(shè)置并計算緩沖區(qū)

關(guān)鍵鏈技術(shù)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(yù)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(zhǔn)時完成非關(guān)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(qū)的大小。本文以三點時間估計為基礎(chǔ)，將時間估計tm吸收到工序彈性系數(shù)β中，同時還需考慮位置權(quán)數(shù)。通過運用彈性系數(shù)可以克服因項目組人員可能出現(xiàn)的錯誤造成的項目進度滯后問題；同時運用位置權(quán)數(shù)以充分考量遠距離任務(wù)存在的不確定性。運用輸入緩沖與項目緩沖，實現(xiàn)對項目面臨的各類不確定性的全面吸收。

1）彈性系數(shù)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??；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(jù)公式（8）計算彈性系數(shù)，飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目各項活動的彈性系數(shù)計算如表2所示。

表2 各活動的彈性系數(shù)

2）確定位置權(quán)數(shù)α

在關(guān)鍵鏈中，依據(jù)活動的位置，對位置權(quán)數(shù)α進行計算，通常與現(xiàn)在距離越遠的活動越難以預(yù)料，也就存在越大的不確定性。以各活動的時間中點為基準(zhǔn)，對項目開始時間與基準(zhǔn)間的距離進行測量，然后與項目總工期相除，得出位置權(quán)數(shù)α，用來進一步評估任務(wù)的不確定性，解決中后期活動難以預(yù)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(guān)鍵鏈總時間長度。

根據(jù)公式（9）計算位置權(quán)數(shù)，飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目各項活動的位置權(quán)數(shù)計算如表3所示。

表3 各活動的位置權(quán)數(shù)

3）項目緩沖區(qū)PB計算

式中，c為關(guān)鍵鏈活動的集合。

根據(jù)公式（10）計算飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目的項目緩沖區(qū)的大小，PB=16.28，經(jīng)取整項目緩沖PB=17天。

4）輸入緩沖區(qū)FB計算

共需要進行2處輸入緩沖區(qū)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(guān)鍵鏈活動的集合

根據(jù)公式（11）計算飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目的項目緩沖區(qū)的大小，F(xiàn)B1=1.64，經(jīng)取整FB1=2天，F(xiàn)B2=0.97，經(jīng)取整FB2=1。

2.3 優(yōu)化后的項目進度計劃

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

圖3 優(yōu)化后的項目網(wǎng)絡(luò)計劃

2.3 實施效果

該方法應(yīng)用于某飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)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(xiàn)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(yù)期的目標(biāo)。

3 結(jié)語

本文結(jié)合實際應(yīng)用，運用WBS、關(guān)鍵路徑分析、網(wǎng)絡(luò)計劃、關(guān)鍵鏈等項目進度管理方法制定了某飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目進度計劃，經(jīng)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(xiàn)，保證了結(jié)構(gòu)件交付節(jié)點要求，為飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控制造項目進度安排提供了管理方法。