防空裝備技術(shù)準(zhǔn)備流程優(yōu)化研究范文
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《兵工自動(dòng)化雜志》2016年第7期
摘要：
為加快海軍防空部隊(duì)?wèi)?yīng)急反應(yīng)速度，探討如何優(yōu)化防空裝備戰(zhàn)備等級(jí)轉(zhuǎn)進(jìn)流程。確定任務(wù)并分析組成工序及邏輯關(guān)系，用時(shí)間估計(jì)法計(jì)算工序的持續(xù)時(shí)間。根據(jù)持續(xù)時(shí)間和邏輯關(guān)系繪制網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖，計(jì)算節(jié)點(diǎn)和工序的時(shí)間參數(shù)。采用關(guān)鍵路線法對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)調(diào)整關(guān)鍵路線來(lái)縮短戰(zhàn)備轉(zhuǎn)進(jìn)時(shí)間，對(duì)人力資源平衡做初步探討，并以防空裝備某型高炮車(chē)為例進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明：該方法能有效提高防空裝備技術(shù)準(zhǔn)備效率。
關(guān)鍵詞：
技術(shù)準(zhǔn)備；防空裝備；網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃；流程優(yōu)化；關(guān)鍵路線
0引言
海軍防空部隊(duì)在戰(zhàn)備等級(jí)轉(zhuǎn)進(jìn)過(guò)程中，由于防空裝備數(shù)量多、技術(shù)準(zhǔn)備流程復(fù)雜和人力資源有限等原因，常出現(xiàn)工作效率低下、人力資源分配不均，甚至超出規(guī)定時(shí)限才能完成任務(wù)的情況。要減少戰(zhàn)備等級(jí)轉(zhuǎn)進(jìn)的時(shí)間，合理分配人力資源，就需要調(diào)整準(zhǔn)備流程、合理配置人員，保證部隊(duì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有序高效地完成任務(wù)，迅速進(jìn)入能戰(zhàn)狀態(tài)。防空部隊(duì)為了適應(yīng)戰(zhàn)備等級(jí)轉(zhuǎn)進(jìn)時(shí)間要求，對(duì)裝備技術(shù)準(zhǔn)備有2方面的需求：一是流程時(shí)間盡可能短，二是資源均衡利用。該問(wèn)題屬于資源約束型項(xiàng)目調(diào)度問(wèn)題。RCPSP指在資源和邏輯約束下最小項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間目標(biāo)的調(diào)度問(wèn)題，也就是資源限制——工期最短問(wèn)題[1]。為加快流程進(jìn)度、科學(xué)管控資源，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法已逐漸被引入海軍防空部隊(duì)流程管理中。網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析的方法對(duì)流程進(jìn)行安排，以達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的計(jì)劃管理技術(shù)。該技術(shù)的重要內(nèi)容就是通過(guò)建立模型、分析數(shù)據(jù)、找出關(guān)鍵路線來(lái)達(dá)到縮短時(shí)間、平衡資源的目的；因此，筆者采用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法對(duì)防空裝備技術(shù)準(zhǔn)備流程進(jìn)行優(yōu)化。
1網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法
網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法包括關(guān)鍵路線法(CPM)和計(jì)劃評(píng)審技術(shù)(PERT)等[2]。網(wǎng)絡(luò)圖是網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法的研究基礎(chǔ)，是對(duì)流程中工序過(guò)程、內(nèi)在邏輯關(guān)系的綜合描述。其思想：工作流程中計(jì)劃要完成的工序存在先后順序及邏輯關(guān)系，將這些關(guān)系用節(jié)點(diǎn)、帶箭頭線段連接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)圖。網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖按表達(dá)形式可分為單代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖和雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖；按時(shí)間表示方法又可分為無(wú)時(shí)間坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖和帶時(shí)間坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖。雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖是目前我國(guó)推廣應(yīng)用較為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃形式[3]。時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖具有直觀、明了、便于繪制資源曲線和進(jìn)行優(yōu)化等優(yōu)點(diǎn)。但是在工序較多、工序持續(xù)時(shí)間相差懸殊時(shí)，時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖就顯得龐大復(fù)雜，甚至無(wú)法體現(xiàn)。筆者在對(duì)單個(gè)裝備技術(shù)準(zhǔn)備流程分析時(shí)，工序數(shù)目不多、工序持續(xù)時(shí)間相差不大。為便于分析與優(yōu)化，筆者采用雙代號(hào)時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法進(jìn)行優(yōu)化時(shí)需要先找出關(guān)鍵路線，雙代號(hào)時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖基于時(shí)間坐標(biāo)軸用箭線表示工序以及工序之間的相互關(guān)系，箭線長(zhǎng)度表示工序持續(xù)時(shí)間，必要時(shí)引入虛工作(不消耗資源和時(shí)間)。可利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法優(yōu)化過(guò)程，按照?qǐng)D1所示的流程進(jìn)行[4]。
2基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法流程建模
2.1任務(wù)確定與分解
海軍防空部隊(duì)?wèi)?zhàn)備等級(jí)轉(zhuǎn)進(jìn)時(shí)的技術(shù)準(zhǔn)備過(guò)程由部隊(duì)?wèi)?zhàn)士(各車(chē)車(chē)長(zhǎng)、號(hào)手)、軍械裝備實(shí)體(各作戰(zhàn)或作戰(zhàn)支援車(chē)輛)、保障設(shè)備(檢查工具、測(cè)試設(shè)備等)構(gòu)成。其中部隊(duì)?wèi)?zhàn)士、保障設(shè)備是戰(zhàn)備轉(zhuǎn)進(jìn)過(guò)程中的資源。裝備實(shí)體在技術(shù)陣地和發(fā)射陣地都要進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備工作。防空部隊(duì)在技術(shù)陣地的內(nèi)容包括裝備檢查、話(huà)音、數(shù)傳系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)信標(biāo)聯(lián)動(dòng)和系統(tǒng)撤收等，通過(guò)陸路或水路運(yùn)輸將武器系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射陣地。在發(fā)射陣地的內(nèi)容包括系統(tǒng)展開(kāi)、話(huà)音、數(shù)傳系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)標(biāo)定和系統(tǒng)信標(biāo)聯(lián)動(dòng)等，經(jīng)過(guò)上述戰(zhàn)備等級(jí)轉(zhuǎn)進(jìn)以后武器系統(tǒng)才能執(zhí)行戰(zhàn)備任務(wù)。在上述戰(zhàn)備等級(jí)轉(zhuǎn)進(jìn)過(guò)程中武器系統(tǒng)裝備數(shù)量多、設(shè)備資源種類(lèi)多樣、人員號(hào)手分工詳細(xì)，由于各型號(hào)裝備戰(zhàn)備轉(zhuǎn)進(jìn)流程相似，可以通過(guò)優(yōu)化單一某型裝備的轉(zhuǎn)進(jìn)流程，進(jìn)而推廣到其他裝備；因此，筆者著重研究某型高炮車(chē)行軍前檢查流程，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以提高整個(gè)武器系統(tǒng)的戰(zhàn)備轉(zhuǎn)進(jìn)速度。
2.2工序時(shí)間的確定
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法的編制步驟，筆者按照部隊(duì)組織訓(xùn)練實(shí)況和現(xiàn)行操作方案，對(duì)某型高炮車(chē)行軍前檢查流程進(jìn)行分析研究，將各號(hào)手不間斷的具體操作分解成為各個(gè)具體的工序，并列出全部工序的活動(dòng)明細(xì)表，如表1。各工序間邏輯關(guān)系根據(jù)裝備特性和實(shí)際操作情況確定，在優(yōu)化時(shí)不能改變邏輯關(guān)系約束。需要指出的是，盡管有些工序在邏輯上不存在緊前、緊后的關(guān)系，但是由于共用同一個(gè)號(hào)手的工序不可能同時(shí)進(jìn)行，導(dǎo)致操作過(guò)程中的緊前緊后關(guān)系。例如，雖然工序H不是工序I的緊前工序，工序D不是工序E的緊前工序，但這2項(xiàng)工序的號(hào)手相同，不可同時(shí)進(jìn)行，因而也就形成了H→I，D→E的關(guān)系。工序的持續(xù)時(shí)間D采用三點(diǎn)時(shí)間估計(jì)法[5]。樂(lè)觀估計(jì)時(shí)間a表示工序在最順利的條件下完成的時(shí)間估計(jì)；保守估計(jì)時(shí)間b表示工序在最不利的情況下完成的時(shí)間估計(jì)；可能估計(jì)時(shí)間m表示工序在正常條件下完成的時(shí)間估計(jì)。然后用下式求時(shí)間：46ambD。(1)經(jīng)計(jì)算，各工序的持續(xù)時(shí)間如表1。
2.3關(guān)鍵路線的確定
找出網(wǎng)絡(luò)圖中關(guān)鍵路線和關(guān)鍵工序，需要計(jì)算圖中節(jié)點(diǎn)和活動(dòng)的時(shí)間參數(shù)[6]。網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖中的時(shí)間參數(shù)計(jì)算方法可以分為手算法和電算法，手算法又分為圖算法、表算法和公式算法。筆者采用公式算法，利用計(jì)算時(shí)間參數(shù)的公式來(lái)計(jì)算。
2.4網(wǎng)絡(luò)圖的繪制
根據(jù)所列明細(xì)表中各工序的持續(xù)時(shí)間和相互關(guān)系，以及關(guān)鍵路線的計(jì)算，繪制雙代號(hào)時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖，如圖2。
3基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法的流程優(yōu)化
3.1關(guān)鍵路線優(yōu)化法
資源約束流程優(yōu)化問(wèn)題可以描述如下：一個(gè)流程中包含許多相互關(guān)聯(lián)的工序，其中每一個(gè)工序都有確定的持續(xù)時(shí)間和給定的資源要求；資源和人員的數(shù)量是有限的。問(wèn)題的解是確定滿(mǎn)足邏輯約束和資源約束的最小工期[8]；因此，基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法的流程優(yōu)化必須遵守如下前提條件：1)不能改變工序間的邏輯關(guān)系；2)優(yōu)化時(shí)工序的持續(xù)時(shí)間保持不變；3)各工序所需資源量不變；4)工序不允許中斷。根據(jù)上述條件建立優(yōu)化模型。
3.2人力資源平衡法
在進(jìn)行流程優(yōu)化的同時(shí)考慮邏輯約束條件下的人力資源平衡。資源平衡問(wèn)題是一種組合優(yōu)化問(wèn)題，問(wèn)題的復(fù)雜度會(huì)隨著問(wèn)題規(guī)模的增大而急劇增長(zhǎng)。在問(wèn)題并不復(fù)雜的單車(chē)流程中可以通過(guò)邏輯分析來(lái)調(diào)整工序，這種方法簡(jiǎn)便快捷并且能夠達(dá)到要求。
4算例分析
4.1對(duì)關(guān)鍵路線的優(yōu)化
以防空裝備某型高炮車(chē)為例，上面已完成流程分析與建模，通過(guò)圖2可以得出流程總時(shí)間T=164min。顯然，這個(gè)時(shí)間對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的海軍防空裝備戰(zhàn)備轉(zhuǎn)進(jìn)來(lái)說(shuō)是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程，必須進(jìn)行流程優(yōu)化，盡可能地縮短檢查時(shí)間，措施如下：1)提高號(hào)手通用性。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)圖2中關(guān)鍵工序H、I、D、E在邏輯上并不存在緊前緊后的關(guān)系，但這2項(xiàng)工序都有2號(hào)手參加，不可同時(shí)進(jìn)行，導(dǎo)致產(chǎn)生了先后順序。通過(guò)培訓(xùn)號(hào)手的專(zhuān)業(yè)技能，使得工序H由1、4號(hào)手來(lái)完成，工序E由2號(hào)手來(lái)操作。經(jīng)過(guò)這樣培訓(xùn)后可以消除由人員限制造成的約束，從而使H和I，D和E可以并行操作，分別縮短流程時(shí)間15min和10min。2)提高號(hào)手操作熟練度。關(guān)鍵工序K、G僅需要人員手動(dòng)操作而與設(shè)備耗時(shí)無(wú)關(guān)，可以通過(guò)提高這些關(guān)鍵工序號(hào)手的熟練程度，加強(qiáng)號(hào)手之間配合來(lái)縮短工序時(shí)間。根據(jù)工序時(shí)間確定的方法，工序K、G可以分別縮短3min和5min。通過(guò)以上措施對(duì)關(guān)鍵工序持續(xù)時(shí)間的調(diào)整，有效壓縮了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖的總工期，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖的各時(shí)間參數(shù)，可得出優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)圖的關(guān)鍵路線：1→2→3→4→7→12→14→16→17。優(yōu)化后某型高炮車(chē)行軍前檢查的時(shí)間T=131min。
4.2對(duì)人力資源的平衡
繼續(xù)對(duì)優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)圖分析發(fā)現(xiàn)：整個(gè)流程人力資源分布不均，時(shí)而高峰，時(shí)而低谷，這樣會(huì)使人員在低峰時(shí)閑置，在高峰時(shí)供應(yīng)不足；因此，必須使每個(gè)時(shí)段內(nèi)合理安排工序活動(dòng)時(shí)間，使人力資源均衡分布。根據(jù)圖3發(fā)現(xiàn)，從第22～47min需要號(hào)手?jǐn)?shù)目超過(guò)總?cè)藬?shù)，而在第51min以后所需號(hào)手又遠(yuǎn)低于總?cè)藬?shù)，并且非關(guān)鍵工序L、M、N、H、J、P、O都有工序時(shí)差可以調(diào)整。根據(jù)資源平衡優(yōu)化方法，可以將工序P的實(shí)際開(kāi)始時(shí)間推遲至第77min，工序O為工序P的緊后工序；因此,實(shí)際開(kāi)始時(shí)間也被推遲至第97min，推遲后工序情況如圖4。同理可以將工序H實(shí)際開(kāi)始時(shí)間推遲至第51min。通過(guò)工序?qū)嶋H開(kāi)始時(shí)間的調(diào)整，人力資源分布更加平衡，如圖4。
5結(jié)論
筆者以海軍防空裝備某型高炮車(chē)為例，通過(guò)優(yōu)化行軍前檢查流程，提高了人員效率。在確定檢查流程中的關(guān)鍵工序后，通過(guò)人員培訓(xùn)提高號(hào)手通用性和操作熟練度，可有效縮短流程時(shí)間，進(jìn)而提高整個(gè)技術(shù)準(zhǔn)備效率。根據(jù)對(duì)人力資源平衡的分析，可以解決單型裝備的人力資源平衡問(wèn)題。雖然著重研究的是某型高炮車(chē)行軍前流程優(yōu)化問(wèn)題，但該技術(shù)也可應(yīng)用到其他型號(hào)裝備的檢查、展開(kāi)、撤收以及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等任務(wù)，有效提高防空裝備戰(zhàn)備轉(zhuǎn)進(jìn)的效率。但是，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)裝備的資源平衡，再采用上述方法進(jìn)行就十分困難。需要采取智能算法來(lái)搜索出優(yōu)化方案，這也是筆者以后繼續(xù)研究的方向。
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作者:謝芝亮 陳維義 彭英武 程晗 王高泉 單位:海軍工程大學(xué)兵器工程系
