原 宗，李 靜

(中國艦船研究設(shè)計(jì)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(shí)，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(jì)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(shí)間，提高維修效率，避免資源閑置浪費(fèi)，達(dá)到在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)裝備功能及性能的目標(biāo)。

1 時(shí)線分析

時(shí)線分析是一種通過找出工作主要時(shí)線以確定完成工作的最短時(shí)間的分析方法，并利用時(shí)線分析圖來展示作業(yè)步驟的先后順序和所需時(shí)間。時(shí)線分析適用于如下活動(dòng):①在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)需要2個(gè)或2個(gè)以上的人員同時(shí)連續(xù)地作業(yè);②在一個(gè)時(shí)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(shí)間［2］。

對于簡單的艦船裝備維修工作，整個(gè)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(shí)間即為各項(xiàng)作業(yè)時(shí)間之和，無需進(jìn)行時(shí)線分析。但是，對于部分較為復(fù)雜，需要多個(gè)維修人員協(xié)同配合完成和并行進(jìn)行，且對維修工作時(shí)間有較高要求的維修工作，開展時(shí)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(shí)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(jì)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(shí)間，然后找出主要時(shí)線，即必須按邏輯順序進(jìn)行的最長時(shí)線。這一時(shí)線確定了工作的總作業(yè)時(shí)間，其它一些作業(yè)可根據(jù)相互的關(guān)系，與主要時(shí)線并行進(jìn)行，并按作業(yè)順序畫出時(shí)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(shí)線分析方法進(jìn)行維修作業(yè)工序調(diào)度分析時(shí)，首先需要明確裝備的維修方案，并能按方案提出預(yù)計(jì)的維修作業(yè)項(xiàng)目，以及每個(gè)維修作業(yè)項(xiàng)目開展時(shí)所需維修人員的數(shù)量、專業(yè)和作業(yè)時(shí)間［3］，同時(shí)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(shí)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(gè)輔鍋爐維修工作共分15個(gè)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(gè)輔鍋爐維修作業(yè)總時(shí)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(shí)間 (工期)計(jì)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(jì)劃的優(yōu)點(diǎn);但對于修期較為緊湊，對維修時(shí)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(shí)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(shí)線分析法的最終目的是以時(shí)線分析表的形式表示該維修方案的主要時(shí)線，并確定該方案的總作業(yè)時(shí)間 (按邏輯順序進(jìn)行的最長時(shí)線)［4］。然而，對于一個(gè)復(fù)雜的維修工作方案而言，各個(gè)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(gè)輔鍋爐基地級維修工作的15個(gè)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(gè)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(gè)科學(xué)的分析模型，是難以直接找出該修理工作的主要時(shí)線的，下文將從時(shí)序和人力兩方面分別建立時(shí)線分析模型。

如圖1時(shí)序分析模型所示，各維修作業(yè)項(xiàng)目的時(shí)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(gè)或2個(gè)以上的作業(yè)項(xiàng)目之間并沒有時(shí)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(shí)實(shí)施。

表1 輔鍋爐維修作業(yè)項(xiàng)目表

圖1 時(shí)序分析模型圖

除了時(shí)序約束，人力約束也是影響方案總作業(yè)時(shí)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(huì)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(shí)間段內(nèi)本可以有兩項(xiàng)作業(yè)項(xiàng)目同時(shí)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(shí)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(shí)，如何調(diào)配這些作業(yè)項(xiàng)目之間的邏輯順序，是得出時(shí)線分析結(jié)果的一個(gè)難點(diǎn)。

2.3 計(jì)算最早完成時(shí)間

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

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

由此，作業(yè)項(xiàng)目1的最早完成時(shí)間:

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

然后，根據(jù)計(jì)算最早開始與完成時(shí)間的遞推公式:

式中:ji表示活動(dòng)i的緊前工序。

可以計(jì)算出所有作業(yè)項(xiàng)目的最早開始時(shí)間和最早完成時(shí)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(jì)算 tES(6)、tEF(6)、tES(7)、tEF(7)時(shí)，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(shí)，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(shí)進(jìn)行，此時(shí)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(gè)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(jì)算 tES(9)、tEF(9)、tES(11)、tEF(11)時(shí)，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(gè)輔鍋爐基地級維修工作的最早完成時(shí)間為96 h。

3 時(shí)線分析圖

在上文中，通過時(shí)線分析模型建立和各作業(yè)項(xiàng)目的起止時(shí)間計(jì)算，可以得出整個(gè)輔鍋爐基地級維修工作的最短總作業(yè)時(shí)間。但是，該分析計(jì)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(shí)間，不便于維修人員制定具體作業(yè)計(jì)劃。因此，需要繪制時(shí)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(shí)間、完成時(shí)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(jì)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(shí)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(shí)線分析新方法 ［J］.中國機(jī)械工程，2006，17(5):464－466.