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導讀：APS動態(tài)排程的實質(zhì)是隨需而變、柔性計劃，以實現(xiàn)面向業(yè)務(wù)變化的What If敏捷響應(yīng)。
01
在許多生產(chǎn)管理者眼中，生產(chǎn)作業(yè)計劃是不重要的，如果我們只停留在小加工作坊的規(guī)模，大腦就能把一個月的訂單、物料、資源記得清清楚楚，那么生產(chǎn)計劃排程的必要性確實不太大，但事實上，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，人腦已經(jīng)不可能完成如此大數(shù)據(jù)量的存儲功能，這時就到了生產(chǎn)管理的Excel時代，許多生產(chǎn)管理人員對Excel使用非常熟悉，并樂在其中，但如果要問他計劃的詳細信息，計劃的優(yōu)劣以及可執(zhí)行性問題，這就遇到了困難，道理很簡單，Excel只是將數(shù)據(jù)的存儲從大腦移到了電腦，增大了容量，卻仍然沒有實質(zhì)性的改進，但Excel的存儲作用卻是不言而喻的，它是生產(chǎn)計劃排程數(shù)據(jù)準備的重要手段,但Excel相對于文本來說只是多了一個方便操作的表格，并沒有嚴格的二維數(shù)據(jù)關(guān)系，這時就到了生產(chǎn)管理的ERP/MES時代。
這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括如下幾種：
（1）所有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息。
即生產(chǎn)管理中BOM管理，有了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)才能方便的進行訂單分解，分解成實際生產(chǎn)的任務(wù)。
（2）所有產(chǎn)品的制造工藝信息。
簡單來說，就是要能知道任何一個制造任務(wù)（如一個零件）可以分解為幾步以及每一步之間的邏輯關(guān)系，每一步用到哪些物料、需要哪種設(shè)備、需要哪些輔助工具，即是生產(chǎn)管理中常說的工藝流程。
（3）所有使用的資源信息。
資源是必備的生產(chǎn)主體，沒有資源，生產(chǎn)無從談起，所以需要對生產(chǎn)所需要的全部資源進行管理，這里所說的資源包含物料、設(shè)備、工具等。對資源的管理主要是對資源能力和成本的管理。
資源的能力分為兩個方面，一是資源的單位能力，即一個資源能同時加工的工序數(shù)，比如說有些設(shè)備只能加工一道工序，而有的設(shè)備能同時加工兩道同樣的工序，那么，這兩臺設(shè)備的單位能力是不同的，能力的另一方面是資源的數(shù)量，如果一種設(shè)備有同樣的五臺，另一種設(shè)備只有一臺，如果它們的單位能力都是相同的話，那么顯然，五臺的設(shè)備能力大于一臺的能力。這就是生產(chǎn)管理中常說的設(shè)備能力，比如有些數(shù)控設(shè)備是多主軸，可以同時加工多個零件，這就是設(shè)備的單位能力，另一方面資源的數(shù)量就是指資源庫存了。資源擁有生產(chǎn)的能力，使用能力則必定產(chǎn)生成本，成本的定義根據(jù)資源的類型決定，非消耗性的資源用時間定義成本，使用的時間越長，消耗的成本越大，消耗性資源則用消耗的數(shù)量進行定義，消耗的數(shù)量越多，消耗的成本越大。
（4）其它信息，包括訂單，日歷等信息。
訂單是生產(chǎn)計劃排程的源頭，所以重要性是不言而喻的，訂單主要信息包括數(shù)量，交貨期等；日歷是生產(chǎn)制造正常進行的規(guī)則，所以也是必須的數(shù)據(jù)。
上面所列出的數(shù)據(jù)需要完備性，缺少任意一種均不能進行有限資源能力的排程，同時所有數(shù)據(jù)也需要準確性，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準確性決定著計劃排程的可執(zhí)行性。
02
在具備了生產(chǎn)計劃排程的數(shù)據(jù)條件之后，如何能制定出一個可執(zhí)行的計劃，成為生產(chǎn)計劃排程人員頭痛的問題，因為面對紛繁復(fù)雜的工序邏輯關(guān)系，面對有限能力的資源競爭，再聰明、再有豐富經(jīng)驗的生產(chǎn)計劃排程人員也無法準確的計算出每道工序的工作時間。
這時，生產(chǎn)計劃排程人員總是靠經(jīng)驗找出負荷最重的瓶頸設(shè)備，再結(jié)合優(yōu)先級按照工藝流程的邏輯順序?qū)⑵款i設(shè)備上的工序先進行排程，再安排其它上設(shè)備上的工序，這樣制定出的生產(chǎn)計劃排程代表生產(chǎn)計劃排程人員的經(jīng)驗，但是這并不是一個理論可行的計劃，在因為其本身存在著一些沖突，實際執(zhí)行中經(jīng)常需要調(diào)度進行調(diào)整，但由于瓶頸資源始終處于高負荷，所以總體上沒有太大的沖突，但做這樣的計劃已經(jīng)需要耗費生產(chǎn)計劃排程人員很大的精力。
03
首先，生產(chǎn)計劃排程本身具有多樣性。
由于訂單具體靈活的先后順序，工藝流程中存在并行流程，資源具有可選、可替換性等因素，生產(chǎn)計劃排程往往不是唯一的，正如讓兩個生產(chǎn)計劃排程人員做生產(chǎn)計劃排程，他們做出的計劃是不同的，但都可以去生產(chǎn)現(xiàn)場執(zhí)行，這就是計劃的多樣性。
其次，生產(chǎn)實際的需求多樣化。
企業(yè)的不同部門分別從自己的利益出發(fā)對車間調(diào)度決策寄予不同的期望：銷售部門希望更好地滿足對客戶承諾的交貨期；制造部門希望提高設(shè)備的利用率；經(jīng)營管理部門希望降低成本；企業(yè)高層希望盡可能的提高生產(chǎn)資源的利用率，產(chǎn)出更多的產(chǎn)品。如果單獨按各部門的要求做出的計劃肯定是不同的，而且忽略任何一個部門的利益對企業(yè)整體的發(fā)展都是不利的，尋求多方利益的合理折中成為生產(chǎn)調(diào)度對策的關(guān)鍵。
在做出一套可行生產(chǎn)計劃排程尚且如此困難，如何能反復(fù)權(quán)衡計劃的優(yōu)劣并做出最終生產(chǎn)現(xiàn)場執(zhí)行的計劃呢？很顯然，靠人腦這時已無能為力，而計算機卻有這種處理能力。APS軟件可提供多目標的優(yōu)化方案供生產(chǎn)計劃排程人員反復(fù)權(quán)衡比較，可計算一套制造周期最短的生產(chǎn)計劃排程、一套資源利用率最高的計劃、一套最能滿足交貨期（延遲訂單最少）的計劃、一套計劃成本最小的計劃，并比較每套計劃的優(yōu)劣，然后平衡各方利益做出一套多種目標都能滿足的綜合計劃。
04
計劃不如變化快！正如現(xiàn)實總與理想的差異，實際生產(chǎn)執(zhí)行與生產(chǎn)計劃排程有出入是正常的也是必然的。生產(chǎn)現(xiàn)場是復(fù)雜多變的，可能某道工序延遲了，也可能某臺設(shè)備壞了，也可能物料供應(yīng)晚了等等這些不可預(yù)知的突發(fā)情況會打亂正在執(zhí)行的生產(chǎn)計劃排程，那這時要忙碌的就是現(xiàn)場的調(diào)度員了，可是調(diào)度員面對復(fù)雜多變的生產(chǎn)現(xiàn)場往往無能為力解決所有問題，調(diào)換一臺可用設(shè)備解決了設(shè)備故障的問題，可是這臺臨時調(diào)用設(shè)備上面的工序安排又被打亂了，調(diào)度員又得為這些工序計劃的錯亂而奔波了，反復(fù)調(diào)整反復(fù)解決眼前的問題，整個生產(chǎn)計劃排程被完全打亂，其優(yōu)化目標早已遠遠低于最初值，這就是生產(chǎn)計劃排程網(wǎng)絡(luò)連鎖反應(yīng)給生產(chǎn)管理人員帶來的煩惱。
實際的生產(chǎn)調(diào)度模式是動態(tài)生產(chǎn)調(diào)度。
生產(chǎn)調(diào)度分為動態(tài)調(diào)度和靜態(tài)調(diào)度兩大類，靜態(tài)調(diào)度是在調(diào)度環(huán)境和任務(wù)已知的前提下的事前調(diào)度方案。在實際生產(chǎn)過程中，雖然在調(diào)度之前進行了盡可能的符合實際的預(yù)測，但由于生產(chǎn)過程的諸多因素，如處理單元和物料等資源的變化，難以預(yù)先精確估計，往往影響調(diào)度計劃，使實際生產(chǎn)進度與靜態(tài)調(diào)度的進度表不符，需要進行動態(tài)調(diào)整。特別是在市場經(jīng)濟供需變化快速，全球供應(yīng)鏈競爭激烈的情況下，沒有一種預(yù)測方法能夠完全預(yù)測生產(chǎn)過程的動態(tài)變化。
事實上，由于市場需求變化會引起產(chǎn)品訂單變化，如產(chǎn)品數(shù)量的變化、交貨期的變化等；另一方面，生產(chǎn)設(shè)備故障、能源的短缺和加工周期的變化等，都可能使原來的調(diào)度不符合實際要求。
為了適應(yīng)實際生產(chǎn)過程的不確定性和隨機性，一般采用周期性的調(diào)度和再調(diào)度相結(jié)合的策略，定義一些關(guān)鍵事件，如設(shè)備故障、訂單改變等，當關(guān)鍵事件發(fā)生時，立即重新調(diào)度，這也稱為基于事件的調(diào)度方式；否則，周期性調(diào)度，即進行所謂的動態(tài)調(diào)度，或者稱為再調(diào)度、重調(diào)度。動態(tài)調(diào)度是指在調(diào)度環(huán)境和任務(wù)存在著不可預(yù)測的擾動情況下的調(diào)度方案，它不僅依賴于事前調(diào)度環(huán)境和任務(wù)，而且與當前狀態(tài)有關(guān)。
動態(tài)調(diào)度有兩種形式：滾動調(diào)度和被動調(diào)度。滾動調(diào)度是指調(diào)度優(yōu)化時間隨著時間的推移，在一個接一個的時間段內(nèi)動態(tài)進行生產(chǎn)調(diào)度。被動調(diào)度是指當生產(chǎn)過程發(fā)生變化，原來的調(diào)度不再可行時所進行的調(diào)度修正。被動調(diào)度是在原有的靜態(tài)調(diào)度的基礎(chǔ)上進行的，它的調(diào)度目標是盡量維持原調(diào)度水平，性能指標下降越小越好。滾動調(diào)度既可以在原有的靜態(tài)調(diào)度的基礎(chǔ)上進行，也可以直接進行，其最終目的都是在當前優(yōu)化區(qū)域內(nèi)得到最優(yōu)或次優(yōu)調(diào)度。
動態(tài)調(diào)度必須符合實時性要求，所以更關(guān)心在線計算能力問題。為了能夠在有效的時間內(nèi)得到一個較為合理的調(diào)度，一般希望將問題的規(guī)模減少，在一個較小時間段的問題空間內(nèi)，得到一個較好的解。因此，大多數(shù)采用啟發(fā)式方法和基于預(yù)測的滾動化方法。
大多數(shù)動態(tài)調(diào)度由加工時間的變化引起，少數(shù)由訂單的變化和設(shè)備故障等引起。對于由加工時間的變化而引起的動態(tài)調(diào)度，由于批量的加工順序一般是根據(jù)最早的最優(yōu)（或者可行）調(diào)度設(shè)定好的，在這種情況下，一般不再需要重新分配批量和加工順序，只是調(diào)整各加工任務(wù)的加工起始時間，盡量得到一個較優(yōu)的調(diào)度，或者保持原有調(diào)度的性能指標。
支持動態(tài)生產(chǎn)調(diào)度是APS軟件的核心功能之一，也是APS理論走向?qū)嵺`應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)！APS采用基于內(nèi)存的快速計算能實時響應(yīng)各種現(xiàn)場不可預(yù)測的擾動，計算由擾動引起的連鎖反應(yīng)，實時生成新的生產(chǎn)計劃排程以適應(yīng)現(xiàn)場變化。
05
生產(chǎn)計劃排程是生產(chǎn)管理中的核心工作，或許很多人不同意這個觀點，只是因為這個觀點的前提是生產(chǎn)計劃排程在生產(chǎn)管理中真正起到了作用，目前國內(nèi)制造業(yè)的現(xiàn)狀還不能體現(xiàn)出生產(chǎn)計劃排程的真正作用，所以也沒有人認為它是最核心的工作，但為何生產(chǎn)計劃排程卻引起了生產(chǎn)管理人員的重視？隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，設(shè)備增多，訂單不停變化，成本壓力，客戶對交貨期的要求越來越短，這些種種原因?qū)е铝松a(chǎn)管理復(fù)雜度不斷上升，導致現(xiàn)場往往顧此失彼，最終消耗更多的資源，付出更多的成本，卻仍然不能滿足客戶的需求。這些原因終使生產(chǎn)管理人員認識到生產(chǎn)計劃排程的重要性，好的計劃可讓生產(chǎn)有條不紊的進行，有利于提高資源利用率，降低生產(chǎn)經(jīng)營成本。
生產(chǎn)計劃排程的作用是多個維度的。
（1）工序，生產(chǎn)調(diào)度的最小單位，在沒有生產(chǎn)計劃排程時，因為沒有具體的工序開始、結(jié)束時間，生產(chǎn)調(diào)度是盲目的，同時也導致資源準備和資源配送的盲目性。這對想要實現(xiàn)精細化管理的企業(yè)來說無疑是難以接受的。
（2）設(shè)備，生產(chǎn)制造的主要載體，有些設(shè)備貴重，折舊費高昂，需要日夜工作提高其利用率，有些設(shè)備功能特殊，其它設(shè)備不可替代，也需要盡最大的能力工作才能確保生產(chǎn)任務(wù)。如果沒有詳細的生產(chǎn)作業(yè)計劃，無法預(yù)估資源的利用率和負荷，無法讓瓶頸設(shè)備發(fā)揮出最大的能力。
物料，成品的來源，物料的采購時間是能否確保交貨期的最重要因素，因為設(shè)備故障可以更換設(shè)備來臨時調(diào)整，重要的工序可以調(diào)整優(yōu)先級讓其它工序讓路來保證交貨期，但是如果物料無法按時就位，那么一切努力的機會都沒有，所以對物料的到貨情況進行預(yù)測，并準確預(yù)測生產(chǎn)現(xiàn)場何種物料將在何時短缺是非常重要的，而詳細生產(chǎn)作業(yè)計劃可以提供對物料的庫存預(yù)測和管理。
（3）降低庫存，庫存關(guān)乎資金的占用，是企業(yè)的負擔，如何降低庫存，一直是生產(chǎn)管理面對的難題。面對一批訂單，需要多少資源，庫存現(xiàn)在的情況能否滿足？不滿足還需要采購多少？何時采購？這些都無從得知，也就是說，對于庫存的管理是被動的，所以也就無法實現(xiàn)庫存控制。這種情況下，只能靠經(jīng)驗將庫存保持一定的庫存量，保證庫存量就占用了流動資金，這就與追求零庫存的生產(chǎn)管理理想背道而弛了。
詳細的生產(chǎn)作業(yè)計劃能夠預(yù)測資源的使用情況，可以預(yù)測哪道工序在何時使用哪些資源，何時再釋放哪種資源，這樣就預(yù)測了資源在每一個時刻的動態(tài)庫存狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)資源庫存降為零的時刻，并預(yù)先做好準備在這些時刻補充資源，按照生產(chǎn)計劃排程進行資源的準備，可以將庫存保持在接近于零的一個很低的水平。
（4）精細成本管理，許多企業(yè)的成本管理只能是月末年末的成本統(tǒng)計，這個月消耗了多少物料，設(shè)備折舊了多少這些都是月末統(tǒng)計得知的，所做的工作只是事后收集數(shù)據(jù)的過程，成本產(chǎn)生于生產(chǎn)過程，產(chǎn)生于資源的消耗，如果沒有準確的生產(chǎn)過程記錄，成本的計算將無從談起，而生產(chǎn)作業(yè)計劃能給出準確的工序開始、結(jié)束時間，工序所用到的資源，也就是說在生產(chǎn)執(zhí)行之前就能準確的預(yù)測出每道工序的所消耗的成本，有了這種預(yù)測，就可以在生產(chǎn)之前就進行一些成本規(guī)劃，進而進行成本控制，形成成本計劃，這樣就可以跟成本統(tǒng)計進行比較，做到真正的精細成本管理。
（5）生產(chǎn)仿真，生產(chǎn)仿真簡單的說就是用邏輯模型模仿實際的生產(chǎn)過程。反復(fù)進行試排程，就是反復(fù)模擬生產(chǎn)過程，從各個方面進行仿真預(yù)測，以得到最符合實際需要的生產(chǎn)計劃排程。仿真工序的加工時間，何處加工，所用哪些資源，資源使用的分布如何，這些可以從總體上模擬生產(chǎn)執(zhí)行時的情況，評估當前生產(chǎn)狀態(tài)，改善生產(chǎn)管理。
另外，動態(tài)排程與排程試算，許多人將這兩者混為一談，甚至許多APS軟件也用排程試算等于動態(tài)排程的思想進行宣傳，其實這兩者有著本質(zhì)的區(qū)別。
排程試算是反復(fù)進行重新排程試計算，是在各種不同條件下的預(yù)排程，是提前進行的試計算，是為了在實際生產(chǎn)之前確定一套最好的排程方案；而動態(tài)排程是指一次排程方案的局部調(diào)整，具體是計劃在執(zhí)行過程中因為生產(chǎn)實際情況發(fā)生改變而進行的適應(yīng)改變的調(diào)整計算，這種調(diào)整計算是為了響應(yīng)某些環(huán)境擾動，對于已經(jīng)完成的計劃不會改變，而對于沒有完成而受環(huán)境影響的計劃需要進行調(diào)整。
動態(tài)排程主要是由于生產(chǎn)中出現(xiàn)一些異于計劃的情況，這些情況主要有幾下三種：
工序自身的調(diào)整。
包括工序時間的調(diào)整，工序交貨期的調(diào)整，工序數(shù)量調(diào)整，工序所使用資源，工序優(yōu)先級等。工序自身調(diào)整的情況一般出現(xiàn)在一定的時間周期內(nèi)要進行生產(chǎn)實際與計劃的比對，如果出現(xiàn)了偏差，則進行調(diào)整。
資源的調(diào)整。
包括增加、減少資源，改變資源數(shù)量，改變資源日歷。有生產(chǎn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)資源異常情況，比如設(shè)備故障就是最常見的例子，還有如某些工具推遲到貨等等情況均屬于資源調(diào)整。
插單、刪單是生產(chǎn)管理中最常見的異常情況。
當生產(chǎn)正在進行的時候，由于客戶的追加訂單，經(jīng)常會有緊急的插單，或是一些生產(chǎn)報廢的原因也可能造成重新插單，客戶的退單是造成生產(chǎn)刪單的主要原因。由于頻繁的插單、刪單，生產(chǎn)計劃排程經(jīng)常會被打亂成面目全非，這時APS的動態(tài)排程、實時調(diào)整的功能就顯得異常重了。
一個生產(chǎn)計劃排程在實際執(zhí)行過程中，經(jīng)常會遇到許許多多臨時性的調(diào)度，即所謂What If中的If，如設(shè)備故障，急件插單等，這樣迫使生產(chǎn)實際情況偏離了原計劃，這時APS能否及時、動態(tài)地響應(yīng)這種臨時性的調(diào)度就顯得特別關(guān)鍵，即需要用APS的動態(tài)排程來回答What，設(shè)備故障后此設(shè)備上原計劃安排的任務(wù)如何處理？哪些是可以替換它的設(shè)備？許多依賴此設(shè)備上任務(wù)的一些后續(xù)任務(wù)影響如何？這些都是需要APS的動態(tài)排程來回答。
當然，響應(yīng)這些生產(chǎn)中的擾動有許多不同的策略，有些基于這些事件實時計算調(diào)整，有些是基于一定的周期全局進行環(huán)境狀態(tài)更新與計劃調(diào)整，這種策略在生產(chǎn)管理上也稱為“滾動排程”。
面對業(yè)務(wù)需要及生產(chǎn)環(huán)境的不斷變化，APS通過常駐內(nèi)存的高速計算，迅速得出這種改變所帶來的復(fù)雜連鎖反應(yīng)，實時取得現(xiàn)場的更新數(shù)據(jù)，并實時動態(tài)的調(diào)整、更新計劃排產(chǎn)，以達到計劃與執(zhí)行的一致性。實際生產(chǎn)不可能完全按照生產(chǎn)計劃排程執(zhí)行，這是正常的，也是現(xiàn)實的，如果APS不具備動態(tài)排程的能力，不能實時響應(yīng)業(yè)務(wù)變化與實際執(zhí)行擾動的需求，那么可以想像這樣的生產(chǎn)計劃排程根本不能指導實際生產(chǎn)，APS做出的生產(chǎn)計劃排程還有什么實際意義？所以APS動態(tài)排程是APS從理論走向?qū)嵺`的關(guān)鍵技術(shù)。
APS動態(tài)排程的實質(zhì)是隨需而變、柔性計劃，以實現(xiàn)面向業(yè)務(wù)變化的What If敏捷響應(yīng)。
