在經濟領域，生產型企業是經濟的根基，有了生產型企業生產出的各種產品，才有物流、網上購物和金融融資等活動。對于生產型企業，其制造能力是其核心競爭力。如何提升制造能力一直是生產型企業面臨的課題。制造能力提升包括很多方面，例如提高設備精度，改進產品品質，降低不良率，生產合理安排調度。企業要改進生產管理，使得生產安排更合理，就需要改進生產計劃排程。

制造業多數企業為中小企業，中小企業的生產特點一般是多品種、小批量。因企業生產規模小，一般難以接到生產批量大的訂單。對于多品種、小批量生產類型，企業生產計劃排程一直是個難題。因為品種多，導致數據計算量大，而批量小又會導致換線頻繁。

APS是針對生產計劃排程的解決方案。APS將生產計劃排程的規則固化到計算機軟件上，利用計算機高速計算能力提高排產效率，提高生產資源利用率，從而增加企業競爭力。

筆者就職于一家典型的機械加工企業，零件超過2000種，其生產類型屬于典型的多品種、小批量。針對本企業生產計劃排程的難題，筆者開發了用于本企業的生產計劃排程APS系統。本文將結合筆者開發經驗，介紹生產計劃排程APS中的生產流轉方式和批量問題，供相關職業者開發APS系統時參照。

02、三種生產流轉方式

對生產型企業，一般說零件每次生產批量都會達到一定數量，例如每批幾百或者幾千個。一些特殊行業生產批量較少，例如模具行業，針對某個模具，雖然工序很多，但只生產一個或者數個。

大批量生產零件在不同工序前后流轉時，就會有一個不同于小批量生產的流轉問題。生產小批量零件特別是單個數量，肯定是前工序完工后再開始后工序。但是大批量生產就會出現多種選擇，可以這一批零件前工序都完工后再開始后工序的生產，也可以這批零件的前工序完成一部分后，后工序就開始生產。

一般來說，我們可以將成批零件前后工序流轉分成三種情況。第一種方式被稱為順序移動，它的特點是成批零件的前工序都完工后，再開始下一道工序；第二種方式是平行移動，它的特點是一整批零件前工序分成幾個小批量間斷性生產，完成一個小批量后就開始下一道工序的生產；第三種方式是平行順序移動，它的特點是零件生產不做批量分割，等零件前工序完成部分時，后工序開始生產，但后工序不會有等待加工情況，需要計算好前工序加工完多少數量后再開始后工序，避免如果后工序加工速度比前工序快，后工序出現等待前工序零件加工情況。下面將詳細介紹這三種方式。

03、順序移動

順序移動是指一批零件有多個生產工序，一道工序的整批零件都加工完后，再開始下一道工序。如果用圖示表示，圖示如下：

采用順序移動方式的優點是：

1. 排生產計劃簡單，不用花時間計算是否需要批量分隔，也不需要計算，是否前工序未完工時，后工序就要開始加工。

2. 設備利用率高。因為加工后工序時，前工序所有零件都已經加工完畢，即使后工序加工速度更快，也不會出現等待料加工的情況。

3. 減少車間內搬運量。因為前工序整批零件都加工完后，才開始下工序。可以整批零件都加工后，再轉移到下工序所在設備處，搬運效率更高。

順序移動的缺點是：

生產周期長；因為后工序需要等待前工序全都加工完畢后才能開始，當工序數量超過兩個時，后面工序等待時間長，整體生產周期長。

順序移動適用的場合：

因順序移動減少了設備出現等待物料加工的情況，也減少了切換次數，降低了設備切換成本，但其加工周期長。它適用于產品交貨期比較富余的情況。

順序移動的生產周期計算方式：

它的零件加工周期計算非常簡單，就是零件各工序加工周期做簡單加和就可。

例：一批制品，批量為4件，須經四道工序加工，各工序時間分別為：

t1 = 9,t2 = 5,t3 = 15,t4 = 10。

加工周期采用順序移動方式計算

T=4*（9+5+15+10）

04、平行移動

平行移動是指一批零件中的部分零件一道工序完工后，就轉移到下一道工序生產的移動方式。例如一批零件400個，第一工序加工完200個后，這200個就轉入二工序加工。當然也可以加工一個零件后，就這一個加工好的零件就轉入下一道工序。

當前多數資料介紹平行移動為加工完一個零件，就轉移到下一道工序，筆者認為這么定義平行移動過于狹義，因為實際生產中不同類型設備可能位于不同地點，如果完成一個零件某工序就轉移到下一道工序搬運太頻繁，搬運成本太高，并且如果下工序加工速度快，其等待物料加工情況會很頻繁，浪費設備產能。將平行移動定義為完成一批中部分零件后，再轉移到下一道工序更符合實際情況，更合理。

因為平行移動生產方式，下一道工序開始時間早，類推最后一道工序開始時間也早，零件的生產周期短。它的生產周期也比下面要介紹的平行順序生產方式短，是三種生產方式中生產周期最短的移動方式。

平行移動圖示如下：

平行移動的優點是：

1. 加工周期短，因為不用等待整批零件都加工完，前面工序加工完一部分后，就可以開始后面工序，類推整個加工周期也短了。

2. 滯留車間的在制品少了，在制品減少有利于減少空間占用，加快資金周轉。

平行移動的缺點:

降低了設備利用率。有的工序因為加工速度快，會有設備空閑等待前工序的情況。如果在等待期間不安排其它零件加工，設備會有一段時間閑置。如果在空閑時間安排其它零件加工，設備加工不同零件會有來回切換的時間成本。

平行移動的適用場合：

相對于順序移動，平行移動加工周期短，但設備利用率低些。它適用于產品交貨期短的緊急情況，為了滿足客戶交貨期，采用平行移動縮短生產周期。

平行移動生產周期的計算方式較順序移動要復雜，它的計算公式如下：

• 整批數量Q0

• 整批的分段數n

• 分段后批量數量Qn

• 加工工序數量m

• 最長工序加工一件的時間tL

例：一批制品，批量為4件，須經四道工序加工，各工序時間分別為：

t1 = 11,t2 = 5,t3 = 15,t4 = 10。

采用平行移動方式計算，其加工周期

T=（11+5＋15＋10）＋（4-1）×15＝86

05、平行順序

三種生產方式將平行順序放在最后介紹，因為它是既綜合前兩種生產方式的優點，也綜合了它們的缺點。

不同于順序移動，它并不是一定要前道工序整批零件都加工完了，才開始后到工序，而是在一定程度上，前后工序并行生產。如果前工序生產速度快，后工序慢，這兩道工序同時開始生產，后面工序也不會出現等待物料加工情況。如果前工序慢，后工序快，則需要計算，前工序加工到什么程度，后工序再開始加工，避免后工序出現等待物料加工情況。

不同于平行移動，它不對零件生產進行批量分隔，不論每個工序加工速度快或慢，都是整批零件一次加工完。

平行順序移動圖示如下：

平行順序的優點：

1. 加工周期相對短。因為工序之間在時間上有并行加工的情況，所以它的加工周期比順序移動短，和平行移動相比，其生產周期長。

2. 設備利用率高。因為平行順序生產方式，零件批量不分隔，整批一次性加工完，所以設備切換成本低。

缺點：

1. 生產排程麻煩。當前工序生產的慢，而后工序生產的快，需要計算前工序完成多少數量后，后工序才能開始加工，有一定計算量。

平行順序的適用場合： 當客戶交貨期足夠，生產企業又希望降低設備切換成本，可以采用此種生產方式。

平行順序生產周期計算方式：

注：

T：平行順序移動方式加工周期；

n：零件批量數量；

ti ：第i道工序的生產時間；

tl ：單件生產工時，比前后兩相鄰工序加工時間長的單件工時；可以在第一工序前和最后一道工序后設置時間為0的虛擬工序。

ts ：與前后兩相鄰工序中單件工時比，比前后工序都短的工序的單件工時；

例：一批制品，批量為4件，須經四道工序加工，各工序時間分別為：

t1=11,t2=5,te=15,t4=10

采用平行順序移動方式計算：

=（11+5+15+10）+（4-1）×（11+15-5）=104

06、平行移動最優批量分隔方式

這3種流轉方式中，最復雜的是平行移動，因為平行移動中有個批量分隔的問題。平行移動在生產過程中需要進行批量分隔，最簡單的批量分隔方式是各個工序批量分隔數量相同，本文上面介紹的例子就是這種方式。

平行移動的例子，一次生產1000個零件，如果分成4個批次，每批生產250個，開始下一個工序；如果分成5個批次，每批生產200個，就開始下一個工序。分隔成不同的批次數量，影響著兩個生產評價因素：

• 切換成本；

• 生產周期。

從生產計劃安排的角度，我們希望生產成本低、生產周期短，可實際中，這兩個目標又存在矛盾。往往生產周期短，就意味著需要頻繁切換，生產成本高；反之，如果希望生產成本低，就需要減少切換次數，生產周期就長。

各工序分隔批量一樣是可行方法，但不是最優批量分隔方法，因為不同工序切換成本不一致，更合理的是切換成本高的工序批量分割次數少，或者不分隔，切換成本低的工序可以多分隔工序。第一工序和加工時間最長的工序不需要批量分隔。

平行移動需要求解最優分隔次數，前面介紹用的例子是各個工序分隔次數相同，是為了說明平行移動的生產特點。事實上不同工序切換成本是不一樣的甚至差別相當大，以筆者所在機械加工廠為例，加工中心因為其自動化程度高，一次加工尺寸多，切換繁瑣，一般需要幾個小時。企業經營時間就是金錢，切換時間長，就意味著成本高。而很多主要依靠手工操作的工序切換就很快，例如鉆床，耗時才幾分鐘；如果是完全依靠手工的工序，就幾乎沒有什么切換成本。所以說，不考慮零件不同工序切換成本的不同，零件各個工序按照同樣的數量分隔工序不是最優的平行移動方式，對于切換成本高的工序減少批量分隔數量，對于切換成本低的工序可以有更多的批量分隔數量，這種方式可以在同樣的生產周期情況下，切換成本更少，進而生產成本更低。

設法求解零件在平行移動生產過程中，不同工序設置不同的批量分隔數量，進而達到生產周期滿足客戶訂單要求的情況下，生產成本最小的目標。筆者認為有三種求解方式可以采用：

1. 窮舉法。該方法是通過計算機程序列出零件不同工序各種可能批量分隔方案，然后比較這些方案的生產周期和生產成本，選擇在生產周期滿足客戶交貨期要求情況下，生產成本低的方案；

2. 提前人工設置好各個工序流轉的批量。例如，不論一個工序總加工數量是多少，加工好500個之后，就開始下一工序；

3. 先人工設置若干模式，然后程序在模式中選擇批量分隔方式。例如設置一種模式，當生產批量大于200并小于500個時，一工序不分隔，二工序分隔三次，三工序分隔二次。

07、后記

在本文，筆者結合自己開發生產計劃排程APS系統的開發經驗，介紹了生產排產中三種移動方式，并且探討了有些資料中介紹平行移動過于狹隘的定義，提出了更符合實際情況的定義，也探討了平行移動中的復雜情況，不同工序分隔次數不一樣，這點目前尚未見到其它資料探討該問題。文中筆者觀點供同業者參考。

08、慧都APS介紹

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