生產計劃排程是個很複雜的問題，特別是對多品種、小批量的離散型生產。自動排程軟件，即高級計劃排程軟件，英文簡稱是APS（Advanced Planning and Scheduling）。APS軟件在中國的應用並不是很成功，因爲排程軟件本身邏輯複雜，而且在實際應用中變數較多，例如設備故障，原料供應不及時等。下面就生產計劃排程APS系統的幾大問題，與國內同行分享。
1、排程的目標
製造企業如果想實現生產計劃自動排程，或者說改進自己企業的生產計劃排程，就要明確排程中的一些重要問題。第一個問題就是生產目標，認爲生產有以下三個目標：
第一個目標是滿足客戶的交貨期。只有滿足了客戶交貨期要求，才能實現銷售收入。
第二個目標是設備利用率。設備利用率越高，生產成本越低，設備投資回收也就越快。生產計劃排程的目標就是要設法提高設備的利用率，降低生產成本。
第三個目標是控制合理的庫存。 一般說，庫存也不是越少越好。庫存多了佔用企業資金，無益於企業經營；如果沒有庫存可能無法滿足客戶增加的需求。客戶的需求，往往具有波動性。例如季節性很明顯的產品，如電扇，夏季銷量多，冬季銷量少。這樣企業在冬季安排生產時就會留有庫存，以備夏季銷售旺季。
2、各項計劃安排的順序
生產型企業按照產品類型可分爲兩類：一類是產品組裝型生產，例如電視機、自行車、汽車的生產都屬於這種類型，另一類是單品型生產，最終產品是單個的零件。從生產的複雜性來說，最終產品是組裝品的生產更復雜，而生產計劃排程這個課題的研究就要從複雜的問題入手。對於離散型的最終生產產品是組裝品的企業，它的整個生產計劃可以分爲四個計劃：組裝計劃、外協零件採購計劃、公司內部零件加工計劃和原材料採購計劃。排程順序是先排組裝計劃，有組裝計劃之後，再引出公司內部零件的加工計劃，外協計劃和原材料採購計劃。
爲什麼要先排組裝計劃？組裝品是將不同零件按照一定比例組裝而成，形成一個產品才能對客戶發貨。如果不先從組裝計劃去分解很難保證零件齊套，會出現有的零件多、有的零件少、比例不協調的情況。多的零件無法生產發貨也沒有意義，勢必會造成不必要的浪費，所以在排計劃時需遵循上述順序原則。
3、排程週期
從時間長度來分析，年計劃爲長期計劃，月計劃爲短期計劃。長期計劃是根據企業發展戰略制定的，而短期計劃關係到企業日常的生產經營活動，生產變數多，是難點所在，因而需要重點研究。短期計劃排程跨度是生產企業需要考慮的問題，有一個月、兩個月或者三個月幾種選擇。依據四個排程的先後順序，先考慮組裝計劃。
筆者的觀點是排三個月的組裝計劃，因爲原材料採購需要週期，公司內部零件生產加工也需要週期。以機械加工爲例，它的原材料是毛坯，給毛坯廠家下達毛坯的採購計劃，毛坯廠家可能一個月才能交貨。毛坯加工到零件加工完，或許又要10多道工序，需要1個月。只有組裝計劃排3個月，用第1個月的計劃指導組裝車間生產，第2個月的組裝計劃安排本月的零件加工計劃，第3個月的組裝計劃安排本月原材料採購計劃，在組裝前需要的零件才能到位。3個月組裝計劃滾動循環，實現從原材料到組裝產成品生產過程的緊密銜接。
4、瓶頸設備的確定
瓶頸設備指的是整個生產系統卡脖子的設備，一個企業可能有很多設備，但是不會所有的設備都是瓶頸設備。瓶頸設備是對工序的能力有嚴重製約的設備，例如一個零件有二三十道工序，可能有兩三個工序是瓶頸工序，這兩三個工序所使用的設備就是瓶頸設備，整個企業的生產能力實際上是由這些瓶頸設備決定的。企業要實現設備能力的充分利用，重點就在於發揮這些瓶頸設備的最大產能。可以用excel圖表的方式這種簡單的手段來識別瓶頸設備（圖表如下）。統計出一段時間，例如一個月，企業需要生產的產品，累積計算出各個設備需要的設備能力。圖中粉線表示設備理論能力，柱形表示設備需要能力。如果柱形突破粉線表示能力不足，反之，未達到粉線表示能力尚有富餘。APS中集成了甘特圖控件，可以輕鬆可視化負載情況，比excel圖表更清晰智能。
圖1 用excel圖表方式識別瓶頸設備
5、排程的算法
排程的算法有很多，有啓發式算法，遺傳算法等。每種算法都有各自的特點。啓發式算法是基於設定的規則進行的算法，規則是基於直觀或經驗構造的。遺傳算法是對非線性問題求解比較好的可行解，但計算量很大。筆者認爲啓發式算法較好，因爲一般企業的數據計算量非常大，而且整個生產現場的形勢不斷變化，排程要在極短的時間內算出結果，最好在幾分鐘內完成計算。如果整個計算過程耗時過長，也就失去了它的指導意義，因此時間因素非常重要。啓發式算法可以根據特定的問題設定特定的規則，相對來說是計算快速，比較實用的算法。
6、庫存控制的原則
研究庫存問題，首先要對不同形態的物料進行分類，不同類別的物料由不同的規則來控制。具體可以分爲三類：
（1）產成品。完成了客戶訂單需要，可以發貨的，爲產成品；
（2）公司內部的半成品。產成品之前的爲半成品；
（3）外協品。直接採購的零件和採購原材料都算外協品。
產成品的庫存和客戶訂單的波動性有關係，如果客戶訂單在不同月份波動很大，那麼產成品的庫存相對要多。公司內部加工的半成品，原則上越少越好，零庫存最好，但是由於零件有前後工序的制約往往做不到。舉個例子，如果零件前工序快後工序慢，那麼通常前後工序可以同時加工，前工序半成品的庫存數就是零。但是如果前工序慢後工序快，往往就不能同時加工。因爲如果同時加工的話，後工序會是一種待料加工的狀態，會造成設備能力的浪費，必須前工序庫存累積到一定的程度，後面的工序才能開始加工。加工節拍的不平均勢必會造成半成品庫存，這是無法避免的事情。外協品的庫存跟採購週期有關，採購週期越長，庫存就越多。例如發出採購訂單後，外協廠如果一個月才能供應到貨，那就意味着企業自己至少需要一個月庫存，才能保證生產不間斷。
7、APS的實施
企業購買APS系統或者自行開發之後，接下來的問題就是具體實施。
首先是對使用人員的培訓，任何信息系統都需要由人來操作。使用人員對APS的概念、功能和操作方法的瞭解程度，對實施效果有直接影響，可以採用集中培訓和個別培訓相結合的方式。
APS實施的總體原則是先易後難，先從簡單的模塊入手然後再擴展到更難的模塊。前面已經介紹過生產計劃的四個部分，在實施時也存在一定的先後順序。第一步，先實施組裝計劃部分，因爲組裝計劃是源頭，並且組裝品數量相對少，實施容易。第二步，組裝計劃之後實施外協採購計劃，外協採購計劃不涉及生產能力計算，比公司內零件加工計劃簡單。第三步，是實施公司內零件加工計劃和原材料採購計劃，這兩部分可以一起推進。
APS是一個複雜系統，無論開發還是實施都相當複雜，對複雜問題的解決方法是分而治之，將複雜問題分解爲多個小問題，每個小問題依次處理。APS的開發和實施需要遵循這樣的方法，開發時劃分多個模塊，實施時分多個步驟，這樣才能獲得成功。
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