B747飞机大修客舱拆件作业研究

2011-07-07杨飞龙祝世兴

制造业自动化 2011年21期

余芬，杨飞龙，祝世兴

(中国民航大学航空工程学院，天津 300300)

0 引言

飞机大修即D检，指对飞行时间达到10000个飞行小时的飞机进行的修理改装，它需要对飞机的每个系统进行深度的检查和修理，飞机的结构和主要单元体需要检查修理和更换，飞机的停场时间超过十天[1]。在飞机大修过程中，需要进行结构件和客舱零件的拆除工作。结构件的拆除主要包括起落架、升降舵、发动机及附件、吊架、襟翼、副翼、襟翼滑轨、整流罩等部件，多为大尺寸结构件，因在飞机外部作业，作业空间大，相互干扰少，易于操作。而对于客舱部分，主要拆除客舱座椅、侧壁板、顶板、地板、隔音棉、窗户、洗手间、厨房、行李箱及各种电缆、管线、电子设备。所拆除零件的数目较多，种类繁杂，而且作业空间狭小，内部作业人数较多，同时拆件工作与结构检查工作在作业空间方面会存在一定冲突。经常造成客舱拆件作业时间延期，影响整个大修进度[1～3]。

本文以B747飞机大修客舱拆件作业为例，分析了客舱拆件作业工时、人力安排，运用线性规划方法建立了拆件作业时间数学模型，求解拆件最短流程时间，根据求解结果重新安排每天作业量和作业时间，有效地控制了大修拆件作业总工期。

1 大修客舱拆件作业分析与建模

1.1 大修客舱拆件作业分析

飞机维修工卡（job card）是指导飞机维修作业的操作性技术文件，工卡注明维修工序、所需工时（man hour）、配置的人力(manpower)、工作日期和所属部门等信息。为进行作业管理和研究问题方便，建立B747飞机大修工卡数据库如图1所示。

参与客舱拆装件作业共有两个部门OA3 和OA4，其中OA3人员又分成三组，分别为客舱组(CB)、电子组(AV)、机械组(AP)，要求作业人员具备T1和T2 两种不同的维修执照。其中需要持T1执照的技工拆件作业的总工时为2870.5小时，如表1所示。需要T2技工拆件工作的总工时为780小时（因这里仅讨论T1执照，故装件作业未给出）。需要T1执照的各组工时统计如表1所示，其中A4CB即OA4部门的客舱组；AP，AV，CB分别表示OA3部门的机械组、电子组和客舱组。

表1 各班组工时统计

拆件各班组工时及人员配置如图2所示，因OA4CB及OA3AP多为检修辅助工作，工作量较小，不单独给出工时,即工时显示为零，拆件工作主要是OA3客舱组(CB)和电子组(AV)。

图1 工卡数据库

图2 拆件各班组工时及人员配置表

由图2可知，在拆件阶段每班(白班夜班)均按11小时/人，其中OA3客舱组白班夜班均配置16人；OA3电子组夜班白班均配置9人。

1.2 大修拆件作业模型建立与求解

建立拆件作业线性规划模型如下[4]：

其中：

矩阵A为对应的部门当天白晚班的总工时数。根据生产计划，拆件在第9个工作日内完成，D1～D9表示第1天至第9天。X为部门班组数,C为拆件总工时。由表1数据可知模型可写成如下形式：

记

因0A3CB的工作量最大，工时最多，故选取0A3CB为研究对象。如果a49的值达到最小时，可以判定拆件所用的总工期最短。模型可转化为求第9天工时最小的目标函数：

1.2.1 约束条件

1）由表1和图1可知：对于OA3AP只有一项工作，且工时为2小时，安排在第七天执行，因此a11,a12,a13,a14,a15,a16,a18,a19均为0，a17=2。

2）由于B747飞机进场时间一般都是在第一天晚上凌晨2点左右，第一天真正的工时只有夜班几个小时。

3）在第四天晚班和第五天只安排了褪漆，其它工作都停止，所以a35, a45值都为0，a33, a43只有白班的工时。

4）由于OA4CB的所有的工作都安排在第2天，即a22=160，a21,a23,a24,a25,a26,a27,a28,a29均为零。

故A矩阵可以简化为：

1.2.2 目标函数

根据实际作业时间和作业执行情况建立约束条件，具体如下：

本文利用Excel进行求解，对计算结果取整数，如图3所示（2，4行为对应1，3行的解），即：a31=54，a32=a33=a34=a36=a37=a38=a39=89; a41=96，a42= a43= a46= a47= a48=352, a44=176。

2 结果分析

根据求解结果，按工卡规定的工序内容重新安排每天工作量，使工时人力满足解的要求。例如电子组第1天的总工时a31=54小时，刚好在第21道工序结束的总工时为54，如图3所示。在工序总工时满足54小时条件下，安排前21道工序。图中第-1天，表示飞机进场时在凌晨，因不计停场费，维修企业将其定义为D-1天，本文即为D1。图中的第22项开始，其工作日D2，安排89小时，依此类推，按照上述的求解结果依次排完工时。电子组理论计算a39=89，所以，第9天还有89小时工作，可以通过人力调配分担在第6～8天内。因客舱组的工作量最大，客舱组是关键，同样按计算结果安排工时， D1天安排96小时，D2， D3，D6～D8天均安排352小时，D4天安排176小时。这样9天的工作量在8天内完成，节省了1天时间。

最终给出调整后的客舱各个区的大修作业流程，包括拆装件、检查、修理、功能测试、清洁、防腐控制等作业的数据库，以project文件格式给出，便于生产部门管理和项目控制。图4是D、E、F主舱3个区大修作业流程计划（因篇幅所限，不能全部给出）。

3 结束语

本文以大修拆件作业为例，建立了拆件作业线性规划模型，进行求解，按求解结果安排客舱组每天作业工时，可以使客舱作业在8天内完成，节省了1天时间，而B747飞机一天的停场费是3万美元。[1]飞机大修共十多个阶段,如果每个阶段都能合理安排作业计划,那么整个大修时间就会缩短,大修作业效率就会得以提高，同时将会为企业节省大量的资金。