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相鄰兩個生産計劃之間的銜接問題

本文章主要探讨在生産計劃的“編制 -> 執行”過程中,遇到的計劃與實際生産活動,相鄰兩個計劃之間的銜接問題,及常見的方案建議。

本文主要探讨在生産計劃的“編制 -> 執行”過程中,遇到的計劃與實際生産活動,相鄰兩個計劃之間的銜接問題,及常見的方案建議。

生産計劃是通過對生産環境的整體評估,并基于評估結果對生産活動的推導和仿真,進而獲得的工作安排,用于指導生産活動。計劃人員對生産條件掌握越準确,編制出來的計劃越貼近實際情況、越具有可操作性。但無論對計劃的内部因素(例如産能、工藝)還是外部因素(例如交期、插單)的把握,均建立在對未來的預期的基礎上,必定具有不确定性和可變性。是以,計劃的“編制->執行”過程,排産人員除了需要盡可能掌握訂單、工藝、裝置和資源的現狀、變更外,還需要在對生産活動、計劃變更等方面有一定的經驗和應變能力。

因為生産活動并不一定能完全按照計劃的既定預想的(當然編制計劃時也會為此預留一定程度的緩沖),當生産活動與計劃的差異少于預留的緩沖區時,不會對計劃産生根本性改變;一但差異超過緩沖餘量,實際情況與計劃不再比對 - 即計劃失控。通過APS生成的計劃,往往已對各種情況進行過優化,特别是進度和資源方面的優化,相對人工計劃更精益。當餘量無法容納變更時時,計劃就會被從根本上推翻。但真實的生産活動,這種變更是時刻發生的。當環境因素發生變化時, 人工對計劃進行修改就必不可少。因為不可能任何變更都需要或容許即時重新生成計劃;這種修改隻能成為下一輪計劃的額外輸入。

上述計劃的不确定性需要盡可以掌控外,從計劃到執行,再将執行結果回報到下一輪計劃的整個循環過程,還存在大量時效性問題。盡管理想情況下,不考慮現實情況的變化,計劃與實際生産之間仍然存在時間上的間隙。即生成的計劃在生産機關開始執行,有可能已經過一定時間,時效性有所缺失。是以,計劃與實際生産活動之間的銜接,是每個企業的計劃體系必須考慮的因素之一。部署了基于APS的自動計劃系統後,編制計劃所需的時間和計劃的周全程度在一定程度上得到縮減和完善;但這種提效和優化,并無法完全消除計劃與實際生産的差異,隻能起來緩解作用。對于這種時間差異導緻的計劃與實際生産活動脫節的問題,我們通常采用鎖定一定時間範圍内生産任務作為過渡區,或通過實時規劃方式提高時效性來應對。

一、 在計劃與實際生産活動之間設定緩沖區

進行每輪計劃時,将與目前時間相近的未來一定時間範圍内的計劃任務設定為鎖定狀态,這些任務不納入新一輪計劃,在新一輪計劃釋出到生産機關前,這些鎖定狀态的任務用于保證生産活動持續進行。

傳統的計劃編制方式是以指定的頻率,對指定範圍内的生産任務,進行定時計劃編制。例如每天生成一次計劃,每次對未來三天的生産活動進行計劃編制。常見的制造業場景中,“計劃->執行”過程具有連貫性需求。每次産生新的計劃時,因為計算系統運算、人工對計劃的查核确認等工作,需要消耗一定的時間。若計劃以目前實時編制,而不考慮計劃與生産的時間空隙問題、計劃部門與生産部門對接問題、生産機關執行延時問題,計劃下發到生産機關那一刻有可能已逾時,存在“先天性脫離計劃要求”的現象。是以,計劃必須確定在下發給生産機關時,其時效性是合理的。

此外,實際生産中有可能部分企業因為工藝、資源、裝置等特殊原因,在執行計劃任務前所需時間無法包含任務的預處理時間,例如特殊工件備料、專業操作人員班組配置設定等準備工作等。而這些額外的工作往往在實踐操作中,是客觀存在的,需要預留相應的時間。是以,為確定生産機關可完全按照計劃編定的時間、進度來執行,在确定計劃的起止時間和起始任務時必須劃出一定的緩沖區。這個緩沖區在新舊計劃的過渡過程中,起到避免生産活動停滞的作用。是以,在生成新一輪計劃時,除了需要把上一輪計劃周期内未執行完成的任務在新一輪計劃考慮進來外,還需要根據上一周期任務的執行情況(包括但不限于備料情況、機台裝置就緒情況等)将計劃中部分已排定但未開始執行的一部分任務鎖定,供生産機關繼續按既定計劃執行,并将這些任務排除在新一輪計劃範圍内。存在這些被鎖定的任務,不需參與新一輪計劃的規劃運算,留給生産機關繼續執行,有助于確定這部分任務在時間(開始、結束時間)和空間(使用哪個機台哪些資源)上的穩定性。避免新一輪計劃的變化導緻這些任務的前期預備工作的浪費。具體的鎖定時間長度、任務範圍需要根據實際情況而定。

二、通過實時連續計劃,保證計劃的連貫性

該方法使用了OptaPlanner的實時規劃功能(Real Time Planning),通過規劃服務程式的全程線上、實時處理特性。當計劃各種因素發生變更時(例如任務完成、任務廢棄、資源可用性變更等),APS系統能即時作出響應,将變更因素納入考慮範圍,并基于已有的計劃方案找出新的方案,最大程度上保證計劃的連貫性。

該方法雖然可以實作計劃工作的持續性,可實時更新計劃;但這種連貫性也隻是基于變更前後兩個方案承接關系,來實作最大程度連貫性。當變更内容過于巨大時,前後的變化還是足以讓生産活動出現斷層,進而引發上述提到的部分任務的前期預準備工作廢棄。是以,同樣需要使用類似于設定緩沖區的方法,防止生産活動因為計劃變更過大,而導緻部分任務的預處理工作浪費。隻不過因為實時規劃的變更通常是連接配接、小規模逐漸進行的。是以,每個變更産生的差異,相對傳統的定時分批計劃必然小得多;進而産生更小的前後計劃間跳躍。在OptaPlanner使用者手冊中,有專門的章節介紹這處情況,其描述就是我們項目管理中,項目計劃常用的滾動計劃模型。将任務分為“未計劃”,“草拟”“已釋出”和“曆史”四種狀态。憶出現,但在目前計劃時間内未予以考慮的任務可列為“未計劃”,下一輪将要納入規劃運算的任務列為“草拟”,經過規劃運算已排定任務執行時空、且需要釋出給生産機關執行的任務清單“已釋出”,已開始執行或已執行完成的任務列為“曆史”;随着時間推移任務遵循上述四種狀态進行轉換。可以看出,對于已釋出的任務,其時間跨度通常會大于計劃的周期(也即計劃頻率)。是以,每一輪釋出的計劃,可能在下一輪計劃會被重新納入,也有部分任務将會鎖定,這些任務雖然未開始執行,但不再納入下一輪計劃;進而確定生産活動的連貫性。如下圖。

相鄰兩個生産計劃之間的銜接問題

滾動計劃

綜上,部署了APS系統後,計劃編制和釋出工作,同樣遵循平緩過渡、預留緩沖的原則,以實作計劃與生産的無縫接洽;APS系統對計劃起到優化和增效的作用。

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