飞机结构件数控制造进度管理研究

王建军，冯 琦，方 瑞，江 媛

（航空工业洪都，江西 南昌，330096）

0 引言

在我国综合实力快速提升的背景下，对新型装备的需求不断增大，对产品制造进度控制更严[1]。当前车间结构件数控制造的生产计划基本依靠人工经验制定，未充分权衡各制造过程活动，成为阻碍精益制造的重要环节。尤其研制和生产型号高度交叉，传统的项目经验管理，缺乏科学的统筹协调生产机制，导致工艺准备等工作滞后及工作任务冲突等状况频发，对车间的发展造成较大阻碍。为科学有效地运用项目管理技术，按时保质交付产品，满足客户要求，车间已然迫切需要优化项目管理模式、强化项目管理水平。

本文以某型号结构件数控制造项目管理为例，运用工作分解结构（WBS）方法对某结构件数控制造项目活动进行分解，再结合相关项目得出的工程经验，利用关键路径分析、网络计划等方法对项目进行初始进度计划制定[2]。考虑人的行为因素，同时避免项目执行过程中产生的资源冲突等问题，运用关键链方法对初始项目进度计划进行优化，从而避免依靠人工经验制定生产计划可能导致的项目进度滞后、工期拖延等问题。

1 项目初始进度计划制定

1.1 数控制造过程逻辑关系

飞机结构件数控制造项目有着严格的进度要求，能否保障项目的顺利完成，关键是需要以科学理论为指导，编制具有合理性的项目进度计划，从而有效的控制项目工期。对项目进行分解是保障项目进度计划的编制具有合理性、科学性的关键步骤，能够对项目的各事项进行明确，反映出各个工作单元的内容及其相互关系。

采用工作分解结构（WBS）对项目工作进行分解，按分解的思路不同，有基于可交付成果的划分及基于工作过程的划分两种类型。依据航空结构件数控制造经验，确认采用基于工作过程的划分方法进行，如图1所示。

图1 项目工作分解结构

结构件制造项目面临时间紧、任务重的巨大挑战，需要系统性的梳理制造过程逻辑关系，结构件数控制造逻辑关系见表1，网络图如图2所示。

表1 工作先后关系列表

图2 项目进度计划网络图

1.2 制造过程关键路径确认

在飞机结构件数控制造项目中，项目管理者需要与实际相结合，根据结构件机械加工难易程度、人员技术水平等，科学、合理的估计工作量。同时，也需要对制造过程涉及的多方因素作全面的考量。组织自己的人力、物力、机械等各种资源，通过类似项目的历史数据、经验及知识，并与本项目具有的特性相结合，对项目工期进行估计。采用三点估算法作为活动历时估算的方法。

三点估算法主要基于最可能时间tm、乐观时间to、悲观时间tp计算活动持续时间。在飞机结构件数控制造项目中，项目组成员根据以往经验并参考专家意见估算出tm、to及tp，然后计算出期望活动持续时间te，并取整。

该方法工序的时间参数有：最迟结束时间（LF）、最早开始时间（ES）、自由时差（FF）、最早结束时间（EF）、总时差（TF）、最迟开始时间（LS）。ES和EF由正推法得出，计算方式为：

LS和LF由逆推法得出，计算方式为：

TF是项目整体的FF不受影响的条件下，一项工作完工期可拖延的时间，计算方式为：

运用以上公式对结构件数控制造项目中各个活动的相应时间进行计算，当TF=0时，即为关键工作，构成的路径为关键路径，而关键路径的总耗时就是项目的计划完工时间。通过计算得出数控制造过程的关键路径为：A、B、C、D、I、J、K、L、M、N，即工艺审查、方案制定、材料定额、材料供应、领料下料、机床加工、钳工修锉、CMM计量、成品检验、结构件交付。

飞机结构件数控制造项目初始进度计划制定未考虑资源约束，认为相互并行的活动在使用相同资源时是不会相互争夺的，但在实际情况中却并非如此，由于各专业人员数量、机床设备数量受限制等情况，项目在执行过程中可能会出现某时段某种资源供不应求而产生资源冲突，导致项目不能按进度计划执行。

2 基于关键链的项目进度优化

2.1 解决资源冲突并识别关键链

1）分析资源约束

传统的关键路径法识别出的项目关键路径，包括其完成时间的计算均未考虑资源约束，实际情况中资源是有限量的。在关键链理论中，不仅有对各活动具有的逻辑关系作全面的考量，也有对各活动间存在的资源竞争行为进行分析，针对资源冲突的问题，通过将存在资源冲突的活动由并行关系改为串行关系，使得整个项目中各个并行关系的活动不再存在资源冲突为止[3]。

列出相关活动的资源需求表，并分析项目的约束条件，解决项目中存在的资源冲突问题。通过对项目可用资源进行分析发现，技术人员在活动E与活动G同时进行时供小于求，需要重新安排。

2）解决资源冲突

关键链技术不仅考虑活动的逻辑关系，同时还考虑了资源的约束，最常用的解决方式是把并行活动改成串行活动，本项目将活动G置于活动E之后进行，以解决资源冲突。

3）识别关键链

根据项目资源约束条件，将存在资源冲突的并行活动改成串行，重新编排飞机结构件制造数控项目的计划进度，并识别此项目的关键链。在解决资源冲突后，关键链仍为工期最长的活动任务链，关键链为A→B→E→G→F→I→J→K→L→M→N。即工艺审查、方案制定、工艺编程、工装设计、编制指令、材料定额、材料供应、领料下料、机床加工、钳工修锉、CMM计量、成品检验、结构件交付。

2.2 设置并计算缓冲区

关键链技术缓冲分为以下三类：项目缓冲（PB）、资源缓冲（RB）、输入缓冲（FB）。资源缓冲是一种资源的预警机制，不会占用活动时间，也不会改变项目进度计划。输入缓冲的效用是保障能够准时完成非关键链上的活动，项目缓冲是保障能够按时完成项目[4]。

项目计划中有2个输入缓冲和1个项目缓冲，缓冲都需要计算缓冲区的大小。本文以三点时间估计为基础，将时间估计tm吸收到工序弹性系数β中，同时还需考虑位置权数。通过运用弹性系数可以克服因项目组人员可能出现的错误造成的项目进度滞后问题；同时运用位置权数以充分考量远距离任务存在的不确定性。运用输入缓冲与项目缓冲，实现对项目面临的各类不确定性的全面吸收。

1）弹性系数计算

以PERT的三点时间估计确定β，如果tm与to越接近，那么意味着此活动有越小的延期可能，β值越小；反之，如果tm与tp越接近，那么意味着此活动有越大的延期可能，β值越大。其计算公式为：

根据公式（8）计算弹性系数，飞机结构件数控制造项目各项活动的弹性系数计算如表2所示。

表2 各活动的弹性系数

2）确定位置权数α

在关键链中，依据活动的位置，对位置权数α进行计算，通常与现在距离越远的活动越难以预料，也就存在越大的不确定性。以各活动的时间中点为基准，对项目开始时间与基准间的距离进行测量，然后与项目总工期相除，得出位置权数α，用来进一步评估任务的不确定性，解决中后期活动难以预测的问题。

式中，e为活动时间中点到项目开始之间的时间距离，f为关键链总时间长度。

根据公式（9）计算位置权数，飞机结构件数控制造项目各项活动的位置权数计算如表3所示。

表3 各活动的位置权数

3）项目缓冲区PB计算

式中，c为关键链活动的集合。

根据公式（10）计算飞机结构件数控制造项目的项目缓冲区的大小，PB=16.28，经取整项目缓冲PB=17天。

4）输入缓冲区FB计算

共需要进行2处输入缓冲区计算，分别在活动D与活动I之间（FB1）、活动H与活动J之间（FB2）,其计算公式为：

式中，d为非关键链活动的集合

根据公式（11）计算飞机结构件数控制造项目的项目缓冲区的大小，FB1=1.64，经取整FB1=2天，FB2=0.97，经取整FB2=1。

2.3 优化后的项目进度计划

在网络计划图中对FB与PB的计算结果进行标识便可得出优化之后的项目网络计划图。该项目有1条关键链及2条非关键链，在活动D、H后分别插入输入缓冲FB1、FB2，并在关键链后插入项目缓冲PB，置于工作N之后。关于各个缓冲区的插入情况可见图3。由此可得出，基于关键链技术的飞机结构件数控制造项目工期为：100+17=117（天）。

图3 优化后的项目网络计划

2.3 实施效果

该方法应用于某飞机结构件数控制造项目进度管理，项目整体进度管理水平较以往同类型项目得到了明显提升，以往同类型项目制造工期约160天，现整个项目在第115天完成，工期得到缩短，同时避免了资源浪费等情况，达到了预期的目标。

3 结语

本文结合实际应用，运用WBS、关键路径分析、网络计划、关键链等项目进度管理方法制定了某飞机结构件数控制造项目进度计划，经验证，项目按此进度计划进行实施，避免了资源浪费、进度拖延等问题的出现，保证了结构件交付节点要求，为飞机结构件数控制造项目进度安排提供了管理方法。