防空装备技术准备流程优化研究范文

《兵工自动化杂志》2016年第7期

摘要：

为加快海军防空部队应急反应速度，探讨如何优化防空装备战备等级转进流程。确定任务并分析组成工序及逻辑关系，用时间估计法计算工序的持续时间。根据持续时间和逻辑关系绘制网络计划图，计算节点和工序的时间参数。采用关键路线法对流程进行优化，通过调整关键路线来缩短战备转进时间，对人力资源平衡做初步探讨，并以防空装备某型高炮车为例进行分析。分析结果表明：该方法能有效提高防空装备技术准备效率。

关键词：

技术准备；防空装备；网络计划；流程优化；关键路线

0引言

海军防空部队在战备等级转进过程中，由于防空装备数量多、技术准备流程复杂和人力资源有限等原因，常出现工作效率低下、人力资源分配不均，甚至超出规定时限才能完成任务的情况。要减少战备等级转进的时间，合理分配人力资源，就需要调整准备流程、合理配置人员，保证部队在规定的时间内有序高效地完成任务，迅速进入能战状态。防空部队为了适应战备等级转进时间要求，对装备技术准备有2方面的需求：一是流程时间尽可能短，二是资源均衡利用。该问题属于资源约束型项目调度问题。RCPSP指在资源和逻辑约束下最小项目持续时间目标的调度问题，也就是资源限制——工期最短问题[1]。为加快流程进度、科学管控资源，网络计划法已逐渐被引入海军防空部队流程管理中。网络计划法是通过网络分析的方法对流程进行安排，以达到预定目标的计划管理技术。该技术的重要内容就是通过建立模型、分析数据、找出关键路线来达到缩短时间、平衡资源的目的；因此，笔者采用网络计划法对防空装备技术准备流程进行优化。

1网络计划法

网络计划法包括关键路线法(CPM)和计划评审技术(PERT)等[2]。网络图是网络计划法的研究基础，是对流程中工序过程、内在逻辑关系的综合描述。其思想：工作流程中计划要完成的工序存在先后顺序及逻辑关系，将这些关系用节点、带箭头线段连接构成网络图。网络计划图按表达形式可分为单代号网络图和双代号网络图；按时间表示方法又可分为无时间坐标网络图和带时间坐标网络图。双代号网络图是目前我国推广应用较为广泛的一种网络计划形式[3]。时标网络计划图具有直观、明了、便于绘制资源曲线和进行优化等优点。但是在工序较多、工序持续时间相差悬殊时，时标网络计划图就显得庞大复杂，甚至无法体现。笔者在对单个装备技术准备流程分析时，工序数目不多、工序持续时间相差不大。为便于分析与优化，笔者采用双代号时标网络计划图。运用网络计划法进行优化时需要先找出关键路线，双代号时标网络图基于时间坐标轴用箭线表示工序以及工序之间的相互关系，箭线长度表示工序持续时间，必要时引入虚工作(不消耗资源和时间)。可利用网络计划法优化过程，按照图1所示的流程进行[4]。

2基于网络计划法流程建模

2.1任务确定与分解

海军防空部队战备等级转进时的技术准备过程由部队战士(各车车长、号手)、军械装备实体(各作战或作战支援车辆)、保障设备(检查工具、测试设备等)构成。其中部队战士、保障设备是战备转进过程中的资源。装备实体在技术阵地和发射阵地都要进行技术准备工作。防空部队在技术阵地的内容包括装备检查、话音、数传系统联调、系统信标联动和系统撤收等，通过陆路或水路运输将武器系统转运至发射阵地。在发射阵地的内容包括系统展开、话音、数传系统联调、系统标定和系统信标联动等，经过上述战备等级转进以后武器系统才能执行战备任务。在上述战备等级转进过程中武器系统装备数量多、设备资源种类多样、人员号手分工详细，由于各型号装备战备转进流程相似，可以通过优化单一某型装备的转进流程，进而推广到其他装备；因此，笔者着重研究某型高炮车行军前检查流程，并对其进行优化，以提高整个武器系统的战备转进速度。

2.2工序时间的确定

根据网络计划法的编制步骤，笔者按照部队组织训练实况和现行操作方案，对某型高炮车行军前检查流程进行分析研究，将各号手不间断的具体操作分解成为各个具体的工序，并列出全部工序的活动明细表，如表1。各工序间逻辑关系根据装备特性和实际操作情况确定，在优化时不能改变逻辑关系约束。需要指出的是，尽管有些工序在逻辑上不存在紧前、紧后的关系，但是由于共用同一个号手的工序不可能同时进行，导致操作过程中的紧前紧后关系。例如，虽然工序H不是工序I的紧前工序，工序D不是工序E的紧前工序，但这2项工序的号手相同，不可同时进行，因而也就形成了H→I，D→E的关系。工序的持续时间D采用三点时间估计法[5]。乐观估计时间a表示工序在最顺利的条件下完成的时间估计；保守估计时间b表示工序在最不利的情况下完成的时间估计；可能估计时间m表示工序在正常条件下完成的时间估计。然后用下式求时间：46ambD。(1)经计算，各工序的持续时间如表1。

2.3关键路线的确定

找出网络图中关键路线和关键工序，需要计算图中节点和活动的时间参数[6]。网络计划图中的时间参数计算方法可以分为手算法和电算法，手算法又分为图算法、表算法和公式算法。笔者采用公式算法，利用计算时间参数的公式来计算。

2.4网络图的绘制

根据所列明细表中各工序的持续时间和相互关系，以及关键路线的计算，绘制双代号时标网络图，如图2。

3基于网络计划法的流程优化

3.1关键路线优化法

资源约束流程优化问题可以描述如下：一个流程中包含许多相互关联的工序，其中每一个工序都有确定的持续时间和给定的资源要求；资源和人员的数量是有限的。问题的解是确定满足逻辑约束和资源约束的最小工期[8]；因此，基于网络计划法的流程优化必须遵守如下前提条件：1)不能改变工序间的逻辑关系；2)优化时工序的持续时间保持不变；3)各工序所需资源量不变；4)工序不允许中断。根据上述条件建立优化模型。

3.2人力资源平衡法

在进行流程优化的同时考虑逻辑约束条件下的人力资源平衡。资源平衡问题是一种组合优化问题，问题的复杂度会随着问题规模的增大而急剧增长。在问题并不复杂的单车流程中可以通过逻辑分析来调整工序，这种方法简便快捷并且能够达到要求。

4算例分析

4.1对关键路线的优化

以防空装备某型高炮车为例，上面已完成流程分析与建模，通过图2可以得出流程总时间T=164min。显然，这个时间对现代战争条件下的海军防空装备战备转进来说是一个相当长的过程，必须进行流程优化，尽可能地缩短检查时间，措施如下：1)提高号手通用性。通过分析发现图2中关键工序H、I、D、E在逻辑上并不存在紧前紧后的关系，但这2项工序都有2号手参加，不可同时进行，导致产生了先后顺序。通过培训号手的专业技能，使得工序H由1、4号手来完成，工序E由2号手来操作。经过这样培训后可以消除由人员限制造成的约束，从而使H和I，D和E可以并行操作，分别缩短流程时间15min和10min。2)提高号手操作熟练度。关键工序K、G仅需要人员手动操作而与设备耗时无关，可以通过提高这些关键工序号手的熟练程度，加强号手之间配合来缩短工序时间。根据工序时间确定的方法，工序K、G可以分别缩短3min和5min。通过以上措施对关键工序持续时间的调整，有效压缩了整个网络图的总工期，计算网络图的各时间参数，可得出优化后网络图的关键路线：1→2→3→4→7→12→14→16→17。优化后某型高炮车行军前检查的时间T=131min。

4.2对人力资源的平衡

继续对优化后的网络图分析发现：整个流程人力资源分布不均，时而高峰，时而低谷，这样会使人员在低峰时闲置，在高峰时供应不足；因此，必须使每个时段内合理安排工序活动时间，使人力资源均衡分布。根据图3发现，从第22～47min需要号手数目超过总人数，而在第51min以后所需号手又远低于总人数，并且非关键工序L、M、N、H、J、P、O都有工序时差可以调整。根据资源平衡优化方法，可以将工序P的实际开始时间推迟至第77min，工序O为工序P的紧后工序；因此,实际开始时间也被推迟至第97min，推迟后工序情况如图4。同理可以将工序H实际开始时间推迟至第51min。通过工序实际开始时间的调整，人力资源分布更加平衡，如图4。

5结论

笔者以海军防空装备某型高炮车为例，通过优化行军前检查流程，提高了人员效率。在确定检查流程中的关键工序后，通过人员培训提高号手通用性和操作熟练度，可有效缩短流程时间，进而提高整个技术准备效率。根据对人力资源平衡的分析，可以解决单型装备的人力资源平衡问题。虽然着重研究的是某型高炮车行军前流程优化问题，但该技术也可应用到其他型号装备的检查、展开、撤收以及系统联调等任务，有效提高防空装备战备转进的效率。但是，对于整个系统装备的资源平衡，再采用上述方法进行就十分困难。需要采取智能算法来搜索出优化方案，这也是笔者以后继续研究的方向。

参考文献：

[1]朱文斌.遗传算法在武器装备保障资源优化中份的应用[J].四川兵工学报,2011,32(5):85-87.

[2]王诺.网络计划技术及其拓广研究[M].北京:人民交通出版社,1999:32-34.

[3]林知言,潘宝根.网络计划技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1987:57-68.

[4]高福聚.工程网络计划技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008:29-31.

[5]马登武,郭小威,吕晓峰.基于网络计划技术的舰载机航空导弹转运流程[J].兵工自动化,2010,29(9):48-51.

[6]王众托.系统工程引论[M].北京:电子工业出版社,2006:15-17.

[7]李明雨,杨萍,毕义明.网络计划在导弹批量测试中的应用[J].兵工自动化,2005,24(4):19-21.

[8]谭伟.基于遗传算法的多项目网络计划优化研究[D].武汉:中国地质大学,2009:14-15.

作者:谢芝亮 陈维义 彭英武 程晗 王高泉 单位:海军工程大学兵器工程系