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生产计划排程是个很复杂的问题，特别是对多品种、小批量的离散型生产。自动排程软件，即高级计划排程软件，英文简称是APS（Advanced Planning and Scheduling）。APS软件在中国的应用并不是很成功，因为排程软件本身逻辑复杂，而且在实际应用中变数较多，例如设备故障，原料供应不及时等。下面就生产计划排程APS系统的几大问题，与国内同行分享。

1、排程的目标

制造企业如果想实现生产计划自动排程，或者说改进自己企业的生产计划排程，就要明确排程中的一些重要问题。第一个问题就是生产目标，认为生产有以下三个目标：

• 第一个目标是满足客户的交货期。只有满足了客户交货期要求，才能实现销售收入。
• 第二个目标是设备利用率。设备利用率越高，生产成本越低，设备投资回收也就越快。生产计划排程的目标就是要设法提高设备的利用率，降低生产成本。
• 第三个目标是控制合理的库存。 一般说，库存也不是越少越好。库存多了占用企业资金，无益于企业经营；如果没有库存可能无法满足客户增加的需求。客户的需求，往往具有波动性。例如季节性很明显的产品，如电扇，夏季销量多，冬季销量少。这样企业在冬季安排生产时就会留有库存，以备夏季销售旺季。

2、各项计划安排的顺序

生产型企业按照产品类型可分为两类：一类是产品组装型生产，例如电视机、自行车、汽车的生产都属于这种类型，另一类是单品型生产，最终产品是单个的零件。从生产的复杂性来说，最终产品是组装品的生产更复杂，而生产计划排程这个课题的研究就要从复杂的问题入手。对于离散型的最终生产产品是组装品的企业，它的整个生产计划可以分为四个计划：组装计划、外协零件采购计划、公司内部零件加工计划和原材料采购计划。排程顺序是先排组装计划，有组装计划之后，再引出公司内部零件的加工计划，外协计划和原材料采购计划。

为什么要先排组装计划？组装品是将不同零件按照一定比例组装而成，形成一个产品才能对客户发货。如果不先从组装计划去分解很难保证零件齐套，会出现有的零件多、有的零件少、比例不协调的情况。多的零件无法生产发货也没有意义，势必会造成不必要的浪费，所以在排计划时需遵循上述顺序原则。

3、排程周期

从时间长度来分析，年计划为长期计划，月计划为短期计划。长期计划是根据企业发展战略制定的，而短期计划关系到企业日常的生产经营活动，生产变数多，是难点所在，因而需要重点研究。短期计划排程跨度是生产企业需要考虑的问题，有一个月、两个月或者三个月几种选择。依据四个排程的先后顺序，先考虑组装计划。

笔者的观点是排三个月的组装计划，因为原材料采购需要周期，公司内部零件生产加工也需要周期。以机械加工为例，它的原材料是毛坯，给毛坯厂家下达毛坯的采购计划，毛坯厂家可能一个月才能交货。毛坯加工到零件加工完，或许又要10多道工序，需要1个月。只有组装计划排3个月，用第1个月的计划指导组装车间生产，第2个月的组装计划安排本月的零件加工计划，第3个月的组装计划安排本月原材料采购计划，在组装前需要的零件才能到位。3个月组装计划滚动循环，实现从原材料到组装产成品生产过程的紧密衔接。

4、瓶颈设备的确定

瓶颈设备指的是整个生产系统卡脖子的设备，一个企业可能有很多设备，但是不会所有的设备都是瓶颈设备。瓶颈设备是对工序的能力有严重制约的设备，例如一个零件有二三十道工序，可能有两三个工序是瓶颈工序，这两三个工序所使用的设备就是瓶颈设备，整个企业的生产能力实际上是由这些瓶颈设备决定的。企业要实现设备能力的充分利用，重点就在于发挥这些瓶颈设备的最大产能。可以用excel图表的方式这种简单的手段来识别瓶颈设备（图表如下）。统计出一段时间，例如一个月，企业需要生产的产品，累积计算出各个设备需要的设备能力。图中粉线表示设备理论能力，柱形表示设备需要能力。如果柱形突破粉线表示能力不足，反之，未达到粉线表示能力尚有富余。APS中集成了甘特图控件，可以轻松可视化负载情况，比excel图表更清晰智能。

图1 用excel图表方式识别瓶颈设备

5、排程的算法

排程的算法有很多，有启发式算法，遗传算法等。每种算法都有各自的特点。启发式算法是基于设定的规则进行的算法，规则是基于直观或经验构造的。遗传算法是对非线性问题求解比较好的可行解，但计算量很大。笔者认为启发式算法较好，因为一般企业的数据计算量非常大，而且整个生产现场的形势不断变化，排程要在极短的时间内算出结果，最好在几分钟内完成计算。如果整个计算过程耗时过长，也就失去了它的指导意义，因此时间因素非常重要。启发式算法可以根据特定的问题设定特定的规则，相对来说是计算快速，比较实用的算法。

6、库存控制的原则

研究库存问题，首先要对不同形态的物料进行分类，不同类别的物料由不同的规则来控制。具体可以分为三类：

（1）产成品。完成了客户订单需要，可以发货的，为产成品；

（2）公司内部的半成品。产成品之前的为半成品；

（3）外协品。直接采购的零件和采购原材料都算外协品。

产成品的库存和客户订单的波动性有关系，如果客户订单在不同月份波动很大，那么产成品的库存相对要多。公司内部加工的半成品，原则上越少越好，零库存最好，但是由于零件有前后工序的制约往往做不到。举个例子，如果零件前工序快后工序慢，那么通常前后工序可以同时加工，前工序半成品的库存数就是零。但是如果前工序慢后工序快，往往就不能同时加工。因为如果同时加工的话，后工序会是一种待料加工的状态，会造成设备能力的浪费，必须前工序库存累积到一定的程度，后面的工序才能开始加工。加工节拍的不平均势必会造成半成品库存，这是无法避免的事情。外协品的库存跟采购周期有关，采购周期越长，库存就越多。例如发出采购订单后，外协厂如果一个月才能供应到货，那就意味着企业自己至少需要一个月库存，才能保证生产不间断。

7、APS的实施

企业购买APS系统或者自行开发之后，接下来的问题就是具体实施。

首先是对使用人员的培训，任何信息系统都需要由人来操作。使用人员对APS的概念、功能和操作方法的了解程度，对实施效果有直接影响，可以采用集中培训和个别培训相结合的方式。

APS实施的总体原则是先易后难，先从简单的模块入手然后再扩展到更难的模块。前面已经介绍过生产计划的四个部分，在实施时也存在一定的先后顺序。第一步，先实施组装计划部分，因为组装计划是源头，并且组装品数量相对少，实施容易。第二步，组装计划之后实施外协采购计划，外协采购计划不涉及生产能力计算，比公司内零件加工计划简单。第三步，是实施公司内零件加工计划和原材料采购计划，这两部分可以一起推进。

APS是一个复杂系统，无论开发还是实施都相当复杂，对复杂问题的解决方法是分而治之，将复杂问题分解为多个小问题，每个小问题依次处理。APS的开发和实施需要遵循这样的方法，开发时划分多个模块，实施时分多个步骤，这样才能获得成功。

慧都科技是智能工厂整体解决方案提供商的先行者，其独立自主研发的EV-APS被誉为供应链优化引擎，在满足企业各种生产资源约束的基础上，实时、同步地给出在不同生产阶段的生产排程计划，最大化优化用户目标。

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