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面向航空装备的物料缺件影响程度自动评价方法

2024-07-17 10 上传者：管理员

摘要：在国资委对军工制造业低成本、低库存的要求下，生产物料缺件不齐套是影响复杂装备产线运行及订单准时交付的非常规问题.针对采购人员无差别跟踪缺件物料进展的现象，本文提出一种面向航空装备的物料缺件影响程度自动评价方法，通过对物料缺件影响程度进行量化，为业务人员提供采购优先级的支持，以实现缺件、欠料问题的敏捷反应，推动物料管控水平转型升级。

关键词：
物料齐套
缺件影响评估
航空复杂装备产品制造业
航空装备
零部件
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航空复杂装备产品制造业属于典型的多品种小批量生产模式，其产品具有零部件种类和数量繁多、装配复杂、物资配套周期长的特点，一般依据客户订单定制生产[1]。由于产品物料层级多，各层级环环相扣，为保证产线正常运转需要一定的零部件库存；但在低库存、低成本的发展要求下，原有的物料管理能力同国资委精准管控、精准供应的要求不相适应[2]。物料缺件由此成为最常见和造成交付时间滞后的主要因素[3]。物资采购过程中，采购部门不了解实际物料装配需求，大多无差别进行跟踪处理，分不清物料采购的急缓程度；或依靠人工经验判断缺件处理的优先级，无法适应精准管控的要求，物料频繁拖期的现象时有发生，配套问题得不到高效解决。

针对以上问题，本文对航空复杂装备产品生产过程进行研究，为实现缺件、欠料问题的敏捷反应，提高装配齐套率与生产计划的准时完成率，围绕按时交付的缺件风险判断，提出一种相关物料缺件影响程度的评价方法，将缺件影响分析作为产品生产的常态化管控模块，为物料采购提供敏捷反应的主动式判断手段，在问题发生时精准开展重点物料的采购调度工作，提高企业抵抗缺件影响的能力。

1、缺件影响度模型概述

在航空复杂装备生产制造过程中，将缺件影响度定义为物料影响后续工序装配的范围和危害产品准时交付的程度。模型从物料采购优先级的角度出发，以BOM物料清单为主线，梳理产品、部件、组件、零件、原材料之间的结构层次关系，为业务人员安排原材料采购入库顺序优先级提供最直接的依据[4]；以不同层级的产品生产计划为拉动，逐层抑制物料拖期对准时交付带来的波动。BOM与生产计划共同作为缺件影响度模型的主线，为业务人员判断物料采购优先级提供量化的手段，从而有针对性地进行生产任务的协同调度与资源调整，最大限度地提高物料缺件问题的处理能力。缺件影响度评价流程如图1所示。

2、缺件影响度评价实现方法

2.1 缺件明细表

关联产品物料BOM、物料库存清单与物料需求计划，通过配套检查判断各个批次内已经缺件或预计缺件的物料，输出包含批次、计划节点、图号、缺件数量、拖期天数和预计到货天数等内容的缺件明细表。

2.2 缺件物料影响范围

将缺件物料影响范围定义为当前物料通过BOM结构树对其他父子节点物料的影响路径。从BOM中提取缺件物料的父子节点，利用节点关系构造有向图，遍历各缺件物料节点到产品根节点的影响路径，如图2所示。同时，输出包含产品名称、链路索引、节点索引等字段的物料影响链路表。由于物料短缺对生产的影响会沿着父件链路向上传递，链路内零部件同时不齐套会加深缺件的影响，故需要考虑影响路径上各节点的缺件情况并进行标记，物料缺件标为0，未缺件则标为1。

图1 缺件影响度评价流程

图2 BOM有向图

2.3 缺件物料权重

物料权重wi指单个物料在整个BOM结构中的重要程度。借用Page Rank算法计算物料权重，将BOM清单各层级看作一个整体的有向图，原材料、零件、组件、部件或成品是有向图中的各个节点，各物料节点之间通过链接关系传递重要性，如果一个物料被许多其他父件/子件物料链接，说明这个物料重要程度即权重较高，定义物料重要程度公式为：

其中，i为待评估的物料，N为物料总数，Bi为物料i的子件物料集合，u为Bi内的任一物料，d为阻尼因子，在[0,1]上取值，防止物料因没有子件或没有父件而使权重为0的情况。

对重要程度指标作归一化处理，作为物料权重指标wi。

2.4 物料缺件程度

缺件程度指标主要依据物料生产周期、库存状态和物料在产品生产计划中的节点位置判定，其值定义为装配不齐套时对应物料采购的紧急程度。定义li为物料生产周期，mi为物料缺件等级，ni为物料缺件比例，其中a1,a2,a3为根据实际业务情况确定的生产周期、缺件等级、缺件比例的重要程度，则物料缺件程度：

由于航空复杂装备产品技术难度大、齐套要求高，企业为保证产品最终按时交付给用户，在生产过程中以总装时间为节点设计有不同层级的生产计划[5]：拉动计划、企业考核计划、集团合同计划，其中，各计划间的交付节点关系为拉动计划<考核计划<集团计划。低层级生产计划内物料一旦拖期，则通过提高计划层级、放宽交付时间进行追赶。记缺件物料到达时间为ti，物料缺件等级mi以物料拖期到达时间所在的生产装配需求计划节点区间判定：

物料缺件比例ni以物料缺件数量ci与实际需求数量di之比表示。物料缺件数量越多，于采购部门而言，到货的压力就越大，安排采购业务的紧急程度、优先级就越高。

物料生产周期同样可以用来表征缺件程度，物料生产周期越长，相应的物料结构就越复杂，在短期内完成交付要求的概率就越低；对于构造简单的短生产周期物料而言，在发生紧急物料需求时就有较高的响应程度。由于生产周期为正数，故使用max-min标准化方法使其分布在0和1之间，记xi为物料生产周期，则

2.5 物料缺件影响度

在同一影响链路索引下，由上述物料节点缺件程度、物料权重、链路缺件情况等因子可计算物料对影响链路的总影响度

由于物料及其父件同时缺件会加深缺件的影响，下层物料缺件的影响会向上层传递，故对同一物料不同影响链路下的总影响度Q进行加总，得到物料对批次产品的缺件影响度，记为

缺件影响度评价模型与算法通过遍历物料BOM与各层级产品生产计划，输出相应的影响度数值列表，并对缺件影响程度进行分级，其识别原则如表1。

表1 危害度识别原则

3、应用效果

在某航空机载武器研究所应用以上缺件影响程度算法并与现行的生产运营管控看板进行集成，动态跟踪产品生产进度差距、质量问题、缺件问题，提高生产过程管控水平。基于批次型号进展实时定位物料拖期、装配不齐套等生产堵点问题，利用算法量化缺件对各个批次的影响程度，为物料采购调度提供决策优先级的支撑；同时，明确责任单位、最新进展及扣款金额，以增强责任单位物料采购的紧迫性。重点缺件管控系统看板如图3所示。

4、结论

本文针对军工制造企业装配物料不齐套影响产品准时交付的问题，提出了一种基于优先级的缺件物料判断手段。通过建立物料BOM与生产计划的关联关系，构造了包含物料影响链路、权重、缺件程度等因子的物料影响度评价模型，实现了缺件物料采购紧急程度的量化预警；同时，应用于某航空复杂装备生产过程，以实例证明了该方法可有效为物资采购部门提供缺件采购优先级的支持，在减少任务堵塞、提高产品生产效率方面取得较好效果。

图3 重点缺件管控系统界面

参考文献:

[1]伍伟民,刘检华,等.复杂产品装配物料精细化管控系统[J].计算机集成制造系统,2017,23(4):769-780.

[2]席海涛.全面预算视角下的国有制造企业存货管控研究[J].中国总会计师,2023(1):82-85.

[3]李占丞,刘晓冰,等.装配型企业订货量分配与订单排产联合决策研究[J].运筹与管理,2017(7):92-103.

[4]彭组成.面向大规模定制可配置物料清单全程管理研究[J].制造业自动化,2013,35(15):140-143.

[5]李海川.基于信息化的装备制造业物资配套模式[J].机械,2009,36(10):76-70.

文章来源:郭依兰,李亮,罗剑,等.面向航空装备的物料缺件影响程度自动评价方法[J].科学技术创新,2024,(15):9-12.