生産計劃排程是個很複雜的問題，特别是對多品種、小批量的離散型生産。自動排程軟體，即進階計劃排程軟體，英文簡稱是APS（Advanced Planning and Scheduling）。APS軟體在中國的應用并不是很成功，因為排程軟體本身邏輯複雜，而且在實際應用中變數較多，例如裝置故障，原料供應不及時等。下面就生産計劃排程APS系統的幾大問題，與國内同行分享。
1、排程的目标
制造企業如果想實作生産計劃自動排程，或者說改進自己企業的生産計劃排程，就要明确排程中的一些重要問題。第一個問題就是生産目标，認為生産有以下三個目标：
- 第一個目标是滿足客戶的交貨期。隻有滿足了客戶交貨期要求，才能實作銷售收入。
- 第二個目标是裝置使用率。裝置使用率越高，生産成本越低，裝置投資回收也就越快。生産計劃排程的目标就是要設法提高裝置的使用率，降低生産成本。
- 第三個目标是控制合理的庫存。 一般說，庫存也不是越少越好。庫存多了占用企業資金，無益于企業經營；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産品，如電扇，夏季銷量多，冬季銷量少。這樣企業在冬季安排生産時就會留有庫存，以備夏季銷售旺季。
2、各項計劃安排的順序
生産型企業按照産品類型可分為兩類：一類是産品組裝型生産，例如電視機、自行車、汽車的生産都屬于這種類型，另一類是單品型生産，最終産品是單個的零件。從生産的複雜性來說，最終産品是組裝品的生産更複雜，而生産計劃排程這個課題的研究就要從複雜的問題入手。對于離散型的最終生産産品是組裝品的企業，它的整個生産計劃可以分為四個計劃：組裝計劃、外協零件采購計劃、公司内部零件加工計劃和原材料采購計劃。排程順序是先排組裝計劃，有組裝計劃之後，再引出公司内部零件的加工計劃，外協計劃和原材料采購計劃。
為什麼要先排組裝計劃？組裝品是将不同零件按照一定比例組裝而成，形成一個産品才能對客戶發貨。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。多的零件無法生産發貨也沒有意義，勢必會造成不必要的浪費，是以在排計劃時需遵循上述順序原則。
3、排程周期
從時間長度來分析，年計劃為長期計劃，月計劃為短期計劃。長期計劃是根據企業發展戰略制定的，而短期計劃關系到企業日常的生産經營活動，生産變數多，是難點所在，因而需要重點研究。短期計劃排程跨度是生産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，因為原材料采購需要周期，公司内部零件生産加工也需要周期。以機械加工為例，它的原材料是毛坯，給毛坯廠家下達毛坯的采購計劃，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。隻有組裝計劃排3個月，用第1個月的計劃指導組裝工廠中的房間生産，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采購計劃，在組裝前需要的零件才能到位。3個月組裝計劃滾動循環，實作從原材料到組裝産成品生産過程的緊密銜接。
4、瓶頸裝置的确定
瓶頸裝置指的是整個生産系統卡脖子的裝置，一個企業可能有很多裝置，但是不會所有的裝置都是瓶頸裝置。瓶頸裝置是對工序的能力有嚴重制約的裝置，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裝置就是瓶頸裝置，整個企業的生産能力實際上是由這些瓶頸裝置決定的。企業要實作裝置能力的充分利用，重點就在于發揮這些瓶頸裝置的最大産能。可以用excel圖表的方式這種簡單的手段來識别瓶頸裝置（圖表如下）。統計出一段時間，例如一個月，企業需要生産的産品，累積計算出各個裝置需要的裝置能力。圖中粉線表示裝置理論能力，柱形表示裝置需要能力。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中內建了甘特圖控件，可以輕松可視化負載情況，比excel圖表更清晰智能。
圖1 用excel圖表方式識别瓶頸裝置
5、排程的算法
排程的算法有很多，有啟發式算法，遺傳算法等。每種算法都有各自的特點。啟發式算法是基于設定的規則進行的算法，規則是基于直覺或經驗構造的。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。筆者認為啟發式算法較好，因為一般企業的資料計算量非常大，而且整個生産現場的形勢不斷變化，排程要在極短的時間内算出結果，最好在幾分鐘内完成計算。如果整個計算過程耗時過長，也就失去了它的指導意義，是以時間因素非常重要。啟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，首先要對不同形态的物料進行分類，不同類别的物料由不同的規則來控制。具體可以分為三類：
（1）産成品。完成了客戶訂單需要，可以發貨的，為産成品；
（2）公司内部的半成品。産成品之前的為半成品；
（3）外協品。直接采購的零件和采購原材料都算外協品。
産成品的庫存和客戶訂單的波動性有關系，如果客戶訂單在不同月份波動很大，那麼産成品的庫存相對要多。公司内部加工的半成品，原則上越少越好，零庫存最好，但是由于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。因為如果同時加工的話，後工序會是一種待料加工的狀态，會造成裝置能力的浪費，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。外協品的庫存跟采購周期有關，采購周期越長，庫存就越多。例如發出采購訂單後，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，才能保證生産不間斷。
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教育訓練，任何資訊系統都需要由人來操作。使用人員對APS的概念、功能和操作方法的了解程度，對實施效果有直接影響，可以采用集中教育訓練和個别教育訓練相結合的方式。
APS實施的總體原則是先易後難，先從簡單的子產品入手然後再擴充到更難的子產品。前面已經介紹過生産計劃的四個部分，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，因為組裝計劃是源頭，并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采購計劃，外協采購計劃不涉及生産能力計算，比公司内零件加工計劃簡單。第三步，是實施公司内零件加工計劃和原材料采購計劃，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，将複雜問題分解為多個小問題，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，開發時劃分多個子產品，實施時分多個步驟，這樣才能獲得成功。