B747飞机大修作业流程优化研究

2012-07-04喻益琳祝世兴

制造业自动化 2012年14期

余芬，喻益琳，祝世兴，马键

（中国民航大学航空工程学院，天津 300300）

0 引言

飞机大修，又称D检，是飞机长期运行后的全面检修，必须在维修基地的车间内进行，飞机停场时间在10天以上。D检是最高级别的检修，对飞机的各个系统进行全面检查和装修。由于D检间隔一般超过1万飞行小时，很多飞机会在D检中进行改装或更换结构和大部件[1]。随着我国民航运输的发展，需要进行大修的飞机会越来越多，目前，国内能承修飞机大修的航空维修企业屈指可数，并且由于技术和设备等方面的差异，和国际上技术先进的公司差距很大，如香港飞机工程公司进行飞机大修通常只需30天，而国内最快的也要42天[2]。飞机停场时间长短，直接影响维修企业和航空公司的经济效益和竞争力。

本文运用PERT(Program Evaluation and Review Technique)方法，对B747飞机大修结构件拆装作业流程进行分析，划出作业流程网络图，计算工序时间参数，找出关键路径，对人员和工期进行优化。最后运用Visual Basic编程实现查找关键路线和计算总工时，通过运用削峰法对人力资源进行优化，达到缩短大修作业时间的目的。

1 B747飞机大修作业流程分析

1.1 B747大修作业流程介绍

B747大修作业流程可大致划分为10个阶段，如图1所示。主要包括，1）进场检查：主要是对发动机试车、自动驾驶以及操作系统的检查、飞机外表以及燃油渗漏检查、货舱装载系统的检查；2）发动机以及结构件的拆卸：对发动机以及襟、副翼等大部件拆卸；3）飞机褪漆：是对飞机表面褪漆，以便为机身外表检查做好准备；4）拆件：主要是指客、货舱内部的拆卸；5）装件：要是对客、货舱内部的改装，以及对拆卸件检查修理和安装；6）发动机及结构件的安装：对拆卸下来的发动机和结构件检查修理和安装；7）功能检测：是对大修工作进行全面检查，包括机械操纵系统，电子、电器系统的测试，8）飞机外表面喷漆；9）交付客户批准；10）试飞[2]。至此完成飞机大修。

1.2 结构件拆装作业时间参数计算及网络图绘制

根据B747大修作业流程和作业先后顺序，将B747大修结构件拆装作业流程划分为32道主工序，工时计算每班按8小时计算，白班无休息日，夜班根据白班作业情况不定期安排。采用PERT箭线型网络图划出大修作业流程网络图，计算节点时间参数，求出时差，根据时差为0找出关键路径。工序信息和时间参数计算结果如表1所示。时间参数计算公式如下[3]：

ESi-j为工作i-j的最早开始时间；EFi-j为工作i-j最早完成时间；LSi-j为工作i-j最迟开始时间；LFi-j为工作i-j最迟完成时间；Di-j为工作i-j的工时； Si-j为时差。

图1 B747大修作业流程图

绘制B747大修作业流程网络图（加粗为关键路径），如图2所示。

按照每班8小时，白班无休息日，夜班根据白班作业情况安排加班，这样计算B747大修总工时为722小时。按现在实际人员安排，做出工作天数与人员坐标如图3所示，从图3中可见：大修流程资源分布起伏较大，资源最高需求量为T=55时，达到191人，当T=25时最低需求量仅为10人。这种情况造成作业时间人员分布不均、等待时间较长及作业效率不高。

2 大修流程优化

工期固定，资源均衡的优化方法有多种，本文采用削峰法对B747飞机大修作业流程进行资源优化。削峰法的原理是利用非关键工序的机动时间,在工期固定的条件下,使得资源峰值尽可能减小。人员和时间计算公式如下：

表1 B747飞机大修作业工序及时间参数计算

图2 流程优化前网络图

图3 流程优化前人力资源图

R为人员数量；ri-j为工作在i-j时区内人员；Th为资源最高峰时段(max[R])的最后时刻；Si-j为工作i-j的总时差；ESi-j为工作i-j的最早开始时间。根据公式（6）、（7）优化步骤如下：

1）当DT＜0，则说明该工作不可以向右移出高峰时段；当所有工作DT＜0，则该高峰不可削低，应找出网络计划资源次高峰时段，重复本步骤。

2）当DT＞0，则说明该工作可以向右移出高峰时段，使得峰值减小，并且不影响工期。当有多个工作DT＞0，应选择DT＞0值最大的工作向右移出高峰时段。

3）将选定的非关键工作ri-j改为从Th处开始：ESi-j＝ Th。

4）绘制出调整后的网络计划图，统计出每个时间单位内的资源需要量R。

5）重复上述2）、3）步骤，直至高峰时段的峰值不能再减少，资源优化即告完成[5]。

人员需要量最高峰时段为：RMAX＝191，T＝55，则时间单位T＝55的所有工序的机动时间为：DT20-21＝ -10；DT21-22＝ 106；DT21-31＝ -6；DT21-29＝ 130；DT21-24＝ 138；DT21-25＝ 108；DT21-26＝ 108；DT21-30＝ 146；DT21-27＝ 146；DT21-28＝150；

由计算结果可知DT21-22＝106＞0，且是所有机动时间中最大的，故将工序21→22向后移动1个时间单位，即8小时，然后划出第一次调整后的时标图（因篇幅所限图略），统计出每个时间单位内的人员需要量R。重复以上步骤, 直至高峰时段的峰值不能再减少，该时段资源优化完成。按照上述方法当T=4时段时，人力资源消耗为140人，运用上述方法，对该时段进行资源优化，优化后各工序的开始时间如表2所示。

表2 优化后各工序开始时间表

划出优化后人力资源分布图，如图4所示，优化后人员最多为104人，出现在DT＝28；而DT＝55时人员为92人，在总工期不变的情况下,人员分布均衡。

图4 优化后的人力资源图

衡量资源消耗是否均衡，可采用资源消耗方差值进行衡量，资源消耗方差值越低，则资源分配越均衡。计算公式如下式（8）：T为时间段数量；R为各个时间段上人员数量；由式（8）得，优化前人员消耗方差s为：s＝化后，人力资源如图4所示，此时人力资源量消耗方差s为：s＝上述得到优化前人力资源量消耗的方差s＝927.919，资源需求量最高峰为191人；优化后资源量消耗的方差 s＝310.186，资源量需求量最高峰为104人。由此可以看出在一定程度上，资源消耗得到均衡，更合理。