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導讀：APS動(dòng)態(tài)排程的實(shí)質(zhì)是隨需而變、柔性計劃，以實(shí)現面向業(yè)務(wù)變化的What If敏捷響應。
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模，大腦就能把一個(gè)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(shí)不太大，但事實(shí)上，隨著(zhù)生產(chǎn)規模的擴大，人腦已經(jīng)不可能完成如此大數據量的存儲功能，這時(shí)就到了生產(chǎn)管理的Excel時(shí)代，許多生產(chǎn)管理人員對Excel使用非常熟悉，并樂(lè )在其中，但如果要問(wèn)他計劃的詳細信息，計劃的優(yōu)劣以及可執行性問(wèn)題，這就遇到了困難，道理很簡(jiǎn)單，Excel只是將數據的存儲從大腦移到了電腦，增大了容量，卻仍然沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，但Excel的存儲作用卻是不言而喻的，它是生產(chǎn)計劃排程數據準備的重要手段,但Excel相對于文本來(lái)說(shuō)只是多了一個(gè)方便操作的表格，并沒(méi)有嚴格的二維數據關(guān)系，這時(shí)就到了生產(chǎn)管理的ERP/MES時(shí)代。
這些基礎數據主要包括如下幾種：
（1）所有產(chǎn)品結構信息。
即生產(chǎn)管理中BOM管理，有了產(chǎn)品結構才能方便的進(jìn)行訂單分解，分解成實(shí)際生產(chǎn)的任務(wù)。
（2）所有產(chǎn)品的制造工藝信息。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是要能知道任何一個(gè)制造任務(wù)（如一個(gè)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、需要哪種設備、需要哪些輔助工具，即是生產(chǎn)管理中常說(shuō)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(méi)有資源，生產(chǎn)無(wú)從談起，所以需要對生產(chǎn)所需要的全部資源進(jìn)行管理，這里所說(shuō)的資源包含物料、設備、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(gè)方面，一是資源的單位能力，即一個(gè)資源能同時(shí)加工的工序數，比如說(shuō)有些設備只能加工一道工序，而有的設備能同時(shí)加工兩道同樣的工序，那么，這兩臺設備的單位能力是不同的，能力的另一方面是資源的數量，如果一種設備有同樣的五臺，另一種設備只有一臺，如果它們的單位能力都是相同的話(huà)，那么顯然，五臺的設備能力大于一臺的能力。這就是生產(chǎn)管理中常說(shuō)的設備能力，比如有些數控設備是多主軸，可以同時(shí)加工多個(gè)零件，這就是設備的單位能力，另一方面資源的數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，成本的定義根據資源的類(lèi)型決定，非消耗性的資源用時(shí)間定義成本，使用的時(shí)間越長(cháng)，消耗的成本越大，消耗性資源則用消耗的數量進(jìn)行定義，消耗的數量越多，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量，交貨期等；日歷是生產(chǎn)制造正常進(jìn)行的規則，所以也是必須的數據。
上面所列出的數據需要完備性，缺少任意一種均不能進(jìn)行有限資源能力的排程，同時(shí)所有數據也需要準確性，基礎數據的準確性決定著(zhù)計劃排程的可執行性。
02
在具備了生產(chǎn)計劃排程的數據條件之后，如何能制定出一個(gè)可執行的計劃，成為生產(chǎn)計劃排程人員頭痛的問(wèn)題，因為面對紛繁復雜的工序邏輯關(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(wú)法準確的計算出每道工序的工作時(shí)間。
這時(shí)，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備，再結合優(yōu)先級按照工藝流程的邏輯順序將瓶頸設備上的工序先進(jìn)行排程，再安排其它上設備上的工序，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(gè)理論可行的計劃，在因為其本身存在著(zhù)一些沖突，實(shí)際執行中經(jīng)常需要調度進(jìn)行調整，但由于瓶頸資源始終處于高負荷，所以總體上沒(méi)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(gè)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)現場(chǎng)執行，這就是計劃的多樣性。
其次，生產(chǎn)實(shí)際的需求多樣化。
企業(yè)的不同部門(mén)分別從自己的利益出發(fā)對車(chē)間調度決策寄予不同的期望：銷(xiāo)售部門(mén)希望更好地滿(mǎn)足對客戶(hù)承諾的交貨期；制造部門(mén)希望提高設備的利用率；經(jīng)營(yíng)管理部門(mén)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(mén)的要求做出的計劃肯定是不同的，而且忽略任何一個(gè)部門(mén)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，如何能反復權衡計劃的優(yōu)劣并做出最終生產(chǎn)現場(chǎng)執行的計劃呢？很顯然，靠人腦這時(shí)已無(wú)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)計劃排程人員反復權衡比較，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(mǎn)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(mǎn)足的綜合計劃。
04
計劃不如變化快！正如現實(shí)總與理想的差異，實(shí)際生產(chǎn)執行與生產(chǎn)計劃排程有出入是正常的也是必然的。生產(chǎn)現場(chǎng)是復雜多變的，可能某道工序延遲了，也可能某臺設備壞了，也可能物料供應晚了等等這些不可預知的突發(fā)情況會(huì )打亂正在執行的生產(chǎn)計劃排程，那這時(shí)要忙碌的就是現場(chǎng)的調度員了，可是調度員面對復雜多變的生產(chǎn)現場(chǎng)往往無(wú)能為力解決所有問(wèn)題，調換一臺可用設備解決了設備故障的問(wèn)題，可是這臺臨時(shí)調用設備上面的工序安排又被打亂了，調度員又得為這些工序計劃的錯亂而奔波了，反復調整反復解決眼前的問(wèn)題，整個(gè)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 )連鎖反應給生產(chǎn)管理人員帶來(lái)的煩惱。
實(shí)際的生產(chǎn)調度模式是動(dòng)態(tài)生產(chǎn)調度。
生產(chǎn)調度分為動(dòng)態(tài)調度和靜態(tài)調度兩大類(lèi)，靜態(tài)調度是在調度環(huán)境和任務(wù)已知的前提下的事前調度方案。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，雖然在調度之前進(jìn)行了盡可能的符合實(shí)際的預測，但由于生產(chǎn)過(guò)程的諸多因素，如處理單元和物料等資源的變化，難以預先精確估計，往往影響調度計劃，使實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)度與靜態(tài)調度的進(jìn)度表不符，需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整。特別是在市場(chǎng)經(jīng)濟供需變化快速，全球供應鏈競爭激烈的情況下，沒(méi)有一種預測方法能夠完全預測生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化。
事實(shí)上，由于市場(chǎng)需求變化會(huì )引起產(chǎn)品訂單變化，如產(chǎn)品數量的變化、交貨期的變化等；另一方面，生產(chǎn)設備故障、能源的短缺和加工周期的變化等，都可能使原來(lái)的調度不符合實(shí)際要求。
為了適應實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的不確定性和隨機性，一般采用周期性的調度和再調度相結合的策略，定義一些關(guān)鍵事件，如設備故障、訂單改變等，當關(guān)鍵事件發(fā)生時(shí)，立即重新調度，這也稱(chēng)為基于事件的調度方式；否則，周期性調度，即進(jìn)行所謂的動(dòng)態(tài)調度，或者稱(chēng)為再調度、重調度。動(dòng)態(tài)調度是指在調度環(huán)境和任務(wù)存在著(zhù)不可預測的擾動(dòng)情況下的調度方案，它不僅依賴(lài)于事前調度環(huán)境和任務(wù)，而且與當前狀態(tài)有關(guān)。
動(dòng)態(tài)調度有兩種形式：滾動(dòng)調度和被動(dòng)調度。滾動(dòng)調度是指調度優(yōu)化時(shí)間隨著(zhù)時(shí)間的推移，在一個(gè)接一個(gè)的時(shí)間段內動(dòng)態(tài)進(jìn)行生產(chǎn)調度。被動(dòng)調度是指當生產(chǎn)過(guò)程發(fā)生變化，原來(lái)的調度不再可行時(shí)所進(jìn)行的調度修正。被動(dòng)調度是在原有的靜態(tài)調度的基礎上進(jìn)行的，它的調度目標是盡量維持原調度水平，性能指標下降越小越好。滾動(dòng)調度既可以在原有的靜態(tài)調度的基礎上進(jìn)行，也可以直接進(jìn)行，其最終目的都是在當前優(yōu)化區域內得到最優(yōu)或次優(yōu)調度。
動(dòng)態(tài)調度必須符合實(shí)時(shí)性要求，所以更關(guān)心在線(xiàn)計算能力問(wèn)題。為了能夠在有效的時(shí)間內得到一個(gè)較為合理的調度，一般希望將問(wèn)題的規模減少，在一個(gè)較小時(shí)間段的問(wèn)題空間內，得到一個(gè)較好的解。因此，大多數采用啟發(fā)式方法和基于預測的滾動(dòng)化方法。
大多數動(dòng)態(tài)調度由加工時(shí)間的變化引起，少數由訂單的變化和設備故障等引起。對于由加工時(shí)間的變化而引起的動(dòng)態(tài)調度，由于批量的加工順序一般是根據最早的最優(yōu)（或者可行）調度設定好的，在這種情況下，一般不再需要重新分配批量和加工順序，只是調整各加工任務(wù)的加工起始時(shí)間，盡量得到一個(gè)較優(yōu)的調度，或者保持原有調度的性能指標。
支持動(dòng)態(tài)生產(chǎn)調度是APS軟件的核心功能之一，也是APS理論走向實(shí)踐應用的關(guān)鍵技術(shù)！APS采用基于內存的快速計算能實(shí)時(shí)響應各種現場(chǎng)不可預測的擾動(dòng)，計算由擾動(dòng)引起的連鎖反應，實(shí)時(shí)生成新的生產(chǎn)計劃排程以適應現場(chǎng)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(gè)觀(guān)點(diǎn)，只是因為這個(gè)觀(guān)點(diǎn)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，目前國內制造業(yè)的現狀還不能體現出生產(chǎn)計劃排程的真正作用，所以也沒(méi)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(zhù)生產(chǎn)規模的擴大，設備增多，訂單不停變化，成本壓力，客戶(hù)對交貨期的要求越來(lái)越短，這些種種原因導致了生產(chǎn)管理復雜度不斷上升，導致現場(chǎng)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(mǎn)足客戶(hù)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(jìn)行，有利于提高資源利用率，降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本。
生產(chǎn)計劃排程的作用是多個(gè)維度的。
（1）工序，生產(chǎn)調度的最小單位，在沒(méi)有生產(chǎn)計劃排程時(shí)，因為沒(méi)有具體的工序開(kāi)始、結束時(shí)間，生產(chǎn)調度是盲目的，同時(shí)也導致資源準備和資源配送的盲目性。這對想要實(shí)現精細化管理的企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是難以接受的。
（2）設備，生產(chǎn)制造的主要載體，有些設備貴重，折舊費高昂，需要日夜工作提高其利用率，有些設備功能特殊，其它設備不可替代，也需要盡最大的能力工作才能確保生產(chǎn)任務(wù)。如果沒(méi)有詳細的生產(chǎn)作業(yè)計劃，無(wú)法預估資源的利用率和負荷，無(wú)法讓瓶頸設備發(fā)揮出最大的能力。
物料，成品的來(lái)源，物料的采購時(shí)間是能否確保交貨期的最重要因素，因為設備故障可以更換設備來(lái)臨時(shí)調整，重要的工序可以調整優(yōu)先級讓其它工序讓路來(lái)保證交貨期，但是如果物料無(wú)法按時(shí)就位，那么一切努力的機會(huì )都沒(méi)有，所以對物料的到貨情況進(jìn)行預測，并準確預測生產(chǎn)現場(chǎng)何種物料將在何時(shí)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，庫存現在的情況能否滿(mǎn)足？不滿(mǎn)足還需要采購多少？何時(shí)采購？這些都無(wú)從得知，也就是說(shuō)，對于庫存的管理是被動(dòng)的，所以也就無(wú)法實(shí)現庫存控制。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(dòng)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)計劃能夠預測資源的使用情況，可以預測哪道工序在何時(shí)使用哪些資源，何時(shí)再釋放哪種資源，這樣就預測了資源在每一個(gè)時(shí)刻的動(dòng)態(tài)庫存狀態(tài)，可以發(fā)現資源庫存降為零的時(shí)刻，并預先做好準備在這些時(shí)刻補充資源，按照生產(chǎn)計劃排程進(jìn)行資源的準備，可以將庫存保持在接近于零的一個(gè)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計，這個(gè)月消耗了多少物料，設備折舊了多少這些都是月末統計得知的，所做的工作只是事后收集數據的過(guò)程，成本產(chǎn)生于生產(chǎn)過(guò)程，產(chǎn)生于資源的消耗，如果沒(méi)有準確的生產(chǎn)過(guò)程記錄，成本的計算將無(wú)從談起，而生產(chǎn)作業(yè)計劃能給出準確的工序開(kāi)始、結束時(shí)間，工序所用到的資源，也就是說(shuō)在生產(chǎn)執行之前就能準確的預測出每道工序的所消耗的成本，有了這種預測，就可以在生產(chǎn)之前就進(jìn)行一些成本規劃，進(jìn)而進(jìn)行成本控制，形成成本計劃，這樣就可以跟成本統計進(jìn)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(jiǎn)單的說(shuō)就是用邏輯模型模仿實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程。反復進(jìn)行試排程，就是反復模擬生產(chǎn)過(guò)程，從各個(gè)方面進(jìn)行仿真預測，以得到最符合實(shí)際需要的生產(chǎn)計劃排程。仿真工序的加工時(shí)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)執行時(shí)的情況，評估當前生產(chǎn)狀態(tài)，改善生產(chǎn)管理。
另外，動(dòng)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(dòng)態(tài)排程的思想進(jìn)行宣傳，其實(shí)這兩者有著(zhù)本質(zhì)的區別。
排程試算是反復進(jìn)行重新排程試計算，是在各種不同條件下的預排程，是提前進(jìn)行的試計算，是為了在實(shí)際生產(chǎn)之前確定一套最好的排程方案；而動(dòng)態(tài)排程是指一次排程方案的局部調整，具體是計劃在執行過(guò)程中因為生產(chǎn)實(shí)際情況發(fā)生改變而進(jìn)行的適應改變的調整計算，這種調整計算是為了響應某些環(huán)境擾動(dòng)，對于已經(jīng)完成的計劃不會(huì )改變，而對于沒(méi)有完成而受環(huán)境影響的計劃需要進(jìn)行調整。
動(dòng)態(tài)排程主要是由于生產(chǎn)中出現一些異于計劃的情況，這些情況主要有幾下三種：
工序自身的調整。
包括工序時(shí)間的調整，工序交貨期的調整，工序數量調整，工序所使用資源，工序優(yōu)先級等。工序自身調整的情況一般出現在一定的時(shí)間周期內要進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)際與計劃的比對，如果出現了偏差，則進(jìn)行調整。
資源的調整。
包括增加、減少資源，改變資源數量，改變資源日歷。有生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì )出現資源異常情況，比如設備故障就是最常見(jiàn)的例子，還有如某些工具推遲到貨等等情況均屬于資源調整。
插單、刪單是生產(chǎn)管理中最常見(jiàn)的異常情況。
當生產(chǎn)正在進(jìn)行的時(shí)候，由于客戶(hù)的追加訂單，經(jīng)常會(huì )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(hù)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(huì )被打亂成面目全非，這時(shí)APS的動(dòng)態(tài)排程、實(shí)時(shí)調整的功能就顯得異常重了。
一個(gè)生產(chǎn)計劃排程在實(shí)際執行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )遇到許許多多臨時(shí)性的調度，即所謂What If中的If，如設備故障，急件插單等，這樣迫使生產(chǎn)實(shí)際情況偏離了原計劃，這時(shí)APS能否及時(shí)、動(dòng)態(tài)地響應這種臨時(shí)性的調度就顯得特別關(guān)鍵，即需要用APS的動(dòng)態(tài)排程來(lái)回答What，設備故障后此設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備？許多依賴(lài)此設備上任務(wù)的一些后續任務(wù)影響如何？這些都是需要APS的動(dòng)態(tài)排程來(lái)回答。
當然，響應這些生產(chǎn)中的擾動(dòng)有許多不同的策略，有些基于這些事件實(shí)時(shí)計算調整，有些是基于一定的周期全局進(jìn)行環(huán)境狀態(tài)更新與計劃調整，這種策略在生產(chǎn)管理上也稱(chēng)為“滾動(dòng)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(guò)常駐內存的高速計算，迅速得出這種改變所帶來(lái)的復雜連鎖反應，實(shí)時(shí)取得現場(chǎng)的更新數據，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的調整、更新計劃排產(chǎn)，以達到計劃與執行的一致性。實(shí)際生產(chǎn)不可能完全按照生產(chǎn)計劃排程執行，這是正常的，也是現實(shí)的，如果APS不具備動(dòng)態(tài)排程的能力，不能實(shí)時(shí)響應業(yè)務(wù)變化與實(shí)際執行擾動(dòng)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(shí)際生產(chǎn)，APS做出的生產(chǎn)計劃排程還有什么實(shí)際意義？所以APS動(dòng)態(tài)排程是APS從理論走向實(shí)踐的關(guān)鍵技術(shù)。
APS動(dòng)態(tài)排程的實(shí)質(zhì)是隨需而變、柔性計劃，以實(shí)現面向業(yè)務(wù)變化的What If敏捷響應。
