米雷雨

（中國(guó)商飛上海飛機(jī)制造有限公司，上海 201324）

1 民機(jī)裝配排產(chǎn)現(xiàn)狀及意義簡(jiǎn)介

民機(jī)裝配具備復(fù)雜度高、周期久、制約條件多等特點(diǎn)，裝配管控是民機(jī)制造過程管理的重點(diǎn)及難點(diǎn)，實(shí)行科學(xué)有效的排產(chǎn)可有效提升民機(jī)裝配的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)能力，更有效開展生產(chǎn)資源有效調(diào)度分配。

民機(jī)裝配屬于典型的復(fù)雜產(chǎn)品制造過程，具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配層次多、涉及資源廣泛、約束變化快等特點(diǎn)，進(jìn)一步增加了排產(chǎn)難度。目前的裝配排產(chǎn)過程存在管理過程不規(guī)范、經(jīng)驗(yàn)性判斷多、生產(chǎn)擾動(dòng)事件頻繁、排產(chǎn)效率低等問題。我國(guó)的民機(jī)制造業(yè)起步晚，生產(chǎn)管控水平與波音等國(guó)外民機(jī)制造商有較大差距，目前排產(chǎn)研究多是基于成熟的機(jī)械產(chǎn)品，如汽車等其他離散制造業(yè)，有關(guān)民機(jī)裝配特點(diǎn)相關(guān)的排產(chǎn)研究比較匱乏，因此亟需基于民機(jī)裝配特征開展排產(chǎn)研究。

本文針對(duì)民用飛機(jī)裝配排產(chǎn)過程，系統(tǒng)分析裝配所需生產(chǎn)資源及裝配排產(chǎn)規(guī)則，列舉排產(chǎn)過程常用的求解方法，形成裝配排產(chǎn)結(jié)果，較經(jīng)驗(yàn)規(guī)則排產(chǎn)方式更科學(xué)有效，更易于實(shí)現(xiàn)裝配現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的有序、動(dòng)態(tài)、柔性的動(dòng)態(tài)調(diào)度。民機(jī)裝配過程排產(chǎn)規(guī)則研究及實(shí)現(xiàn)過程步驟如圖1 所示。

圖1 民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則研究過程步驟

本文將按照?qǐng)D1 中的步驟進(jìn)行描述，第1 部分展示步驟1 ～2，第2 部分展示步驟3 ～6。

2 民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則及過程

2.1 分析民機(jī)裝配過程，繪制裝配流程圖

采用網(wǎng)絡(luò)圖，并考慮裝配顆粒度區(qū)分，繪制民機(jī)裝配工藝流程圖（圖2），飛機(jī)裝配過程分為零組件、部段、部裝、總裝等制造階段，零組件制造多以工單形式體現(xiàn)，部段、部裝、總裝制造過程包括工位、站位、工單形式，工單、站位、工位為飛機(jī)裝配單元的由細(xì)到粗的表示。

圖2 民機(jī)裝配流程簡(jiǎn)介

2.2 梳理民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則

憑借經(jīng)驗(yàn)的人工手動(dòng)計(jì)劃排程方式有考慮因素不足、容易受計(jì)劃人員經(jīng)驗(yàn)水平影響、實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn)，需根據(jù)民機(jī)裝配特點(diǎn)系統(tǒng)梳理排產(chǎn)約束條件及規(guī)則，利于使用更全面的要素開展裝配排產(chǎn)過程、提高排產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化程度及后續(xù)使用計(jì)算機(jī)排產(chǎn)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。民機(jī)裝配排產(chǎn)過程常用規(guī)則總覽如圖3 所示。

圖3 民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則總覽

民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則1：民機(jī)裝配工藝流程（裝配工作單元執(zhí)行順序及關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖）；民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則2：不同時(shí)段下生產(chǎn)訂單（產(chǎn)量）要求；民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則3：排產(chǎn)時(shí)段（開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間）；民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則4：有效日歷日，設(shè)置工作日、法定節(jié)假日、周末、班制工作時(shí)間等；民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則5：生產(chǎn)線的啟用時(shí)間及數(shù)量；民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則6：民機(jī)裝配工作單元的工作周期；民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則7：民機(jī)裝配工作型架等工裝檢驗(yàn)周期及形式（按架次/按周期等）；民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則8：其他裝配排產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)（2.1 中詳述）。

3 民機(jī)裝配排產(chǎn)常用求解方法及結(jié)果簡(jiǎn)介

3.1 常用的排產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)及求解方法

民機(jī)裝配線屬于復(fù)雜裝配線，復(fù)雜裝配線涉及工序多、關(guān)系復(fù)雜，所需生產(chǎn)資源廣泛，僅依靠排產(chǎn)者手動(dòng)安排，有工作任務(wù)量大、錯(cuò)誤率高、應(yīng)變能力差的缺點(diǎn)，裝配生產(chǎn)實(shí)踐更需要計(jì)算機(jī)求解方法與人工經(jīng)驗(yàn)排產(chǎn)方法相結(jié)合形成裝配排產(chǎn)結(jié)果，最終按照排產(chǎn)結(jié)果組織裝配過程，提升裝配及工作效率。采用計(jì)算機(jī)輔助求解需先提取經(jīng)驗(yàn)排產(chǎn)過程的標(biāo)準(zhǔn)化要素，可參考排產(chǎn)問題主要優(yōu)化目標(biāo)及適用的求解方法相關(guān)理論知識(shí)，具體如下文所示。

3.1.1 常用的排產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)

（1）以實(shí)現(xiàn)裝配生產(chǎn)訂單要求為優(yōu)化目標(biāo)。裝配生產(chǎn)訂單要求主要包括裝配飛機(jī)數(shù)量、總裝完成時(shí)間、交付時(shí)間等信息。

（2）以控制裝配生產(chǎn)成本為優(yōu)化目標(biāo)。裝配生產(chǎn)成本主要有物料成本、設(shè)備維護(hù)成本、人力成本等，是基于現(xiàn)有生產(chǎn)資源配備條件下實(shí)現(xiàn)的排產(chǎn)計(jì)劃。

（3）以滿足裝配生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)能力為優(yōu)化目標(biāo)。裝配過程生產(chǎn)設(shè)備主要包括生產(chǎn)型架、定檢器、加工設(shè)備等，需要考慮的信息主要有生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)出的產(chǎn)品數(shù)量、機(jī)器維護(hù)信息等。

（4）以優(yōu)化裝配工藝路線為優(yōu)化目標(biāo)。裝配工藝路線信息主要包括裝配工藝順序、裝配周期等，須系統(tǒng)分析優(yōu)化各裝配單元存在的強(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系。

（5）以優(yōu)化裝配生產(chǎn)系統(tǒng)指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)。生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)主要包括裝配總周期最短、延遲交付時(shí)間最短、生產(chǎn)總成本最低等。

3.1.2 常用的排產(chǎn)模型求解方法

（1）數(shù)學(xué)求解法。主要包括數(shù)學(xué)規(guī)劃(線性、非線性、整數(shù)等)、證明求解等方法，具有全局性好、運(yùn)用方管的優(yōu)點(diǎn)，適用于有確定精確結(jié)果的排產(chǎn)問題，而且存在改變輸入變量可能導(dǎo)致無法求得最佳解的情況，需輔助靈敏度分析方法分析動(dòng)態(tài)變量變化時(shí)對(duì)最優(yōu)解的影響。

（2）人工智能求解法。多借助計(jì)算機(jī)工具采用遺傳、模擬退火、禁忌搜索等優(yōu)化算法求解排產(chǎn)問題的方法。較人工經(jīng)驗(yàn)排產(chǎn)，借助計(jì)算機(jī)可有效快速處理大量數(shù)據(jù)，有應(yīng)變能力強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，但單純計(jì)算機(jī)求解結(jié)果難以直接應(yīng)用實(shí)踐，需參考人工排產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)輸入?yún)?shù)按需調(diào)整。

（3）啟發(fā)式方法。主要針對(duì)無法得出直接得出最優(yōu)解的復(fù)雜排產(chǎn)模型，是可結(jié)合人工經(jīng)驗(yàn)重構(gòu)的求解方法，常用于解決NP-hard 問題，得出近似最優(yōu)解。

3.2 民機(jī)裝配排產(chǎn)求解結(jié)果

依據(jù)3.1 中優(yōu)化目標(biāo)及方法得出民機(jī)裝配生產(chǎn)計(jì)劃，并依據(jù)裝配計(jì)劃排產(chǎn)結(jié)果開展生產(chǎn)資源（物料、人員、文件等）進(jìn)行協(xié)調(diào)分配，具體如圖4 所示。使用人工經(jīng)驗(yàn)為主的生產(chǎn)調(diào)度排產(chǎn)存在可視化度差、執(zhí)行效率低、遺漏要素多等缺點(diǎn)，提前將排產(chǎn)約束規(guī)則融入生產(chǎn)計(jì)劃制定過程，將使計(jì)劃執(zhí)行的可操作性增加，并由裝配計(jì)劃拉動(dòng)生產(chǎn)資源準(zhǔn)備計(jì)劃，更有利于使各生產(chǎn)資源準(zhǔn)備提前于裝配計(jì)劃開展前完成，結(jié)合裝配工藝流程及網(wǎng)絡(luò)圖可進(jìn)一步增強(qiáng)可視化管理，提升原有人工經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ较碌纳a(chǎn)準(zhǔn)備工作效率，減少由于生產(chǎn)資源準(zhǔn)備不及時(shí)造成的停工現(xiàn)象。

圖4 民機(jī)裝配排產(chǎn)結(jié)果拉動(dòng)生產(chǎn)資源準(zhǔn)備示意圖

3.3 生產(chǎn)擾動(dòng)事件對(duì)裝配排產(chǎn)的影響

依據(jù)3.1 及3.2 得出的民機(jī)裝配排產(chǎn)結(jié)果后，實(shí)※※際裝配執(zhí)行過程可能不可避免地遇到各類擾動(dòng)事件，干擾裝配計(jì)劃的正常開展，導(dǎo)致未能按照排產(chǎn)結(jié)果按時(shí)完成。常見的民機(jī)裝配排產(chǎn)過程的生產(chǎn)擾動(dòng)事件如表1 所示。

表1 常見的影響民機(jī)裝配排產(chǎn)的生產(chǎn)擾動(dòng)事件

復(fù)雜裝配過程存在多種生產(chǎn)擾動(dòng)事件，影響裝配生產(chǎn)的按計(jì)劃執(zhí)行，生產(chǎn)擾動(dòng)事件對(duì)裝配生產(chǎn)造成影響后，需按照其對(duì)排產(chǎn)計(jì)劃的影響對(duì)排產(chǎn)結(jié)果進(jìn)行重新調(diào)整以適應(yīng)裝配生產(chǎn)過程的變化，相關(guān)生產(chǎn)資源準(zhǔn)備工作也需要順應(yīng)實(shí)施重調(diào)度策略。

4 結(jié)語

本文考慮到民機(jī)裝配排產(chǎn)過程中依賴人工經(jīng)驗(yàn)、排產(chǎn)規(guī)則不系統(tǒng)、裝配插單多、計(jì)劃制定效率低等問題，同時(shí)為了提高民機(jī)裝配排產(chǎn)研究方面的系統(tǒng)性，開展民機(jī)裝配排產(chǎn)規(guī)則的研究及應(yīng)用。本文首先繪制民機(jī)裝配工藝流程的網(wǎng)絡(luò)圖，然后考慮民機(jī)裝配過程的特征系統(tǒng)分析裝配排產(chǎn)規(guī)則，然后梳理裝配排產(chǎn)模型常用的優(yōu)化目標(biāo)、求解方法及特點(diǎn)，并分析常見的對(duì)排產(chǎn)有影響的生產(chǎn)擾動(dòng)因素，在系統(tǒng)考慮排產(chǎn)規(guī)則約束及擾動(dòng)因素下的裝配排產(chǎn)結(jié)果，與單純經(jīng)驗(yàn)排產(chǎn)方式相比，可提高計(jì)劃的可操作性，同時(shí)還可拉動(dòng)生產(chǎn)資源的準(zhǔn)備，最終實(shí)現(xiàn)裝配生產(chǎn)資源的合理調(diào)度及分配的目標(biāo)。