生產計劃排程

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生產計劃排程(Production Planning and Scheduling)

　　生產計劃排程是在有限產能的基礎上，綜合來自市場、物料、產能、工序流程、資金、管理體制、員工行為等多方的對生產的影響，經過APS的優化得出合理有效的生產計劃。

　　1、交貨期先後原則：交期越短，交貨時間越緊急的產品，越應安排在最早時間生產。

　　2、客戶分類原則：客戶有重點客戶，一般客戶之分，越重點的客戶，其排程應越受到重視。如有的公司根據銷售額按ABC法對客戶進行分類，A類客戶應受到最優先的待遇，B類次之。C類更次。

　　3、產能平衡原則：各生產線生產應順暢，半成品生產線與成品生產線的生產速度應相同，機器負荷應考慮，不能產生生產瓶頸，出現停線待料事件。

　　4、工藝流程原則：工序越多的產品，製造時間愈長，應重點予以關註。

　　生產計劃排程的目的是為車間生成一個詳細的短期生產計劃。排產計劃(Productionschedule)指明瞭計劃範圍內的每一個定單在所需資源上的加工開始時間和結束時間，也即指出了在給定資源上定單的加工工序。排產計劃可以通過直觀的甘特圖(Gantt-chart)形式給出。

　　排產計劃的計劃間隔可以從一天到幾周，取決於具體的工業生產部門。合理的計劃長度取決於幾個因素：一方面，它至少應當涵蓋與一個定單在生產單元中最大的流動時間(flowtime)相對應的時間間隔；另一方面，計劃間隔受到已知顧客定單或可靠需求預測的可用性限制。很顯然，只有當排產計劃適度穩定時，在一個資源上進行定單排程才是有用的。也就是說，它們不應受不期望事件經常變化的影響(如定單數量改變或中斷)。

　　對某些生產類型(如job shop)，生產計劃排程需要對(潛在)瓶頸資源上的任務定單進行排序和計劃；而對另一些生產類型(如成組技術)，生產計劃排程要能自動地、按時段檢查資源組的能力，看其是否能夠在下一個時間段內完成成組加工的一組定單。然後，可以手工排序這組定單在下一個時間段內的加工次序。

　　排產計劃任務能夠而且也應當分散來做，這樣可以利用每個地點人們的專業知識和車間當前狀況的知識(例如人員的可用性)。

　　生產計劃排程受到上層主生產計劃的約束，主生產計劃設立了在分散的決策單位中執行生產計劃排程的框架。從主計劃中可獲得的相應指導包括：使用超時或加班的數量；在不同時間點上來自供應鏈上游設施物料項的可用性；涉及來自供應商輸入物料的採購協議。此外，由於主生產計劃在供應鏈上有更寬的視點和更長的計劃區間，從中我們還可以得到：

　　——計劃結束時需要建立的各物料項的季節性庫存量；

　　——交付給供應鏈下游設施的定單截止日期(下游設施可以是緊接著的下一級生產單位，分銷商或最終顧客)。

　　由車間模型生成排產計劃的一般程式可簡單地描述為下麵6個步驟(如圖1所示)。

　　1、建模

　　車間模型必須詳細地捕捉生產流程的特征和相應的物流，以便以最小的成本生成可行的計劃。

　　由於一個系統的產出率只受潛在瓶頸資源的限制，因此，我們只需對車間現有全部資源的一部分–也即那些可能成為瓶頸的資源，建立一個清晰的模型。關於建模方法的細節我們將在後面進一步闡述。

　　2、提取需要的數據

　　生產計劃排程使用的數據來自ERP系統、主生產計劃和需求計劃。生產計劃排程僅利用這些模塊中可用數據的一個子集，因此，在建立一個給定生產單元的模型時，必須指明它實際需要哪些數據。

　　3、生成一組假定(生產狀況)

　　除了從ERP系統、主生產計劃和需求計劃這些數據源中接收的數據之外，車間或生產單位的決策者或許對車間當前或未來的狀況會有更進一步的知識或期望，這些信息在其它地方(如軟體模塊中)是不能得到的。再者，對車間的可用能力或許也可以有多種選擇(如柔性的倒班安排等)。因此，決策人員必須有能力修改數據和建立某種生產狀況(見圖1中的第三步，點劃線框表示這一步必須由決策人員執行，並且是可選的)。

　　4、生成一個(初始)排產計劃

　　在有了模型和數據之後，就可以針對給定的生產狀況，利用線性規劃、啟髮式演算法和基因演算法等各種複雜的優化方法來生成排產計劃。這項工作可以一步完成，也可以通過兩級計劃層次(先綜合的生產計劃，後詳細的排產計劃)完成。

　　5、排產計劃分析和交互修改

　　如果通過兩級計劃層次完成，也即先生成綜合資源的上層生產計劃。那麼，在生成一個詳細的排產計劃之前，人們或許首先要對這個生產計划進行分析。特別地，如果生產計劃不可行，決策人員可以交互地指定一些計劃途徑來平衡生產能力(如增加班時或指定不同的加工路徑)。這或許要比修改在單個資源上的加工工序(下層排產計劃)更加容易。

　　APS採用了例外管理(management-by-exception)的技術，如果出現問題和不可行性(如超過定單交貨期或資源過載)，APS就會發出警告(alerts)。這些警告首先被“過濾”，然後，正確的警告被傳遞到供應鏈中正確的組織單位。

　　此外，針對一種生產狀況產生的排產方案還可以通過結合決策者的經驗和知識交互地改進。當然，為了提供真正的決策支持，必要的修改次數應當受到限制。

　　6、生產狀況核准

　　當決策人員確定已經評估了所有可選方案時，他/她將選擇那個體現最佳生產狀況的排產計划去執行。

　　7、執行和更新排產計劃

　　決策人員選定的排產計劃將被傳遞給：MRP模塊(分解計劃)、ERP系統(執行計劃)和運輸計劃模塊(在顧客定單完成時安排裝運車輛)。

　　MRP模塊把在瓶頸資源上計劃的所有活動分解成在非瓶頸資源上生產的那些物料或由供應商交付的物料；此外，對某些加工定單所必需的物料也將被預定。

　　排產計劃將持續執行到某個事件信號發生時才進行更新，也即直到修改一個排產計劃看來是可取的時候(見圖1中的LoopII)。這個事件可以是一個新定單的到來、機器故障或凍結的計劃部分已執行完畢(後面我們還將對排產計劃的更新作詳細討論)。

　　改變車間生產模型的情況不太經常(如圖1中的LoopI)。如果結構保持不變和只是數量上受到影響(例如一個機床組中的機床數或某些已知產品的新變種)，那麼，通過下載ERP系統中的數據，APS能自動更新模型。但當變化很大時(例如具有某些新特征的新生產階段的引入)，那麼，由專家對模型進行手動調整則是可取的。

　　下麵我們將對車間生產流程模型的建模方法作更詳細的闡述。