柔性生产计划和控制

一、前言

随着“产品时尚化”、“订单碎片化”、“供应链复杂化”的到来，更加由于成本、费用的刚性增加，对工厂管理提出了极高的要求，希望实现工厂运作的“交付好”、“产出高”、“库存低”，这对生产计划和控制提出了严峻的挑战。

二、理解工厂物流系统

工厂本质上是一个物料流动的系统，是依据客户订单需求，将物料从供应链购入，经过制造和组装出运至客户的系统。这个物料流动的系统，具有以下特征：

1、相依性的限制

工厂的物料流动，受到客户订单需求的限制，也受到供应商来料的限制。

其次，工厂的物料流动还受到BOM、工艺路线的限制，必须按照工艺路线的要求顺序加工。

除此外，还需要受到质量要求、设计标准等相关的限制，不得随意突破。

2、流动性的制约

工厂既然是物料流动的系统，自然工厂管理的核心是流动性的管理。物料的流动受到两个因素的制约：

第一，是工厂瓶颈产能的制约

根据TOC理论，工厂的产出=瓶颈产出。所以，识别和管理瓶颈是流动性管理的关键环节。

第二，是工厂瓶颈的产出速度制约

如果瓶颈产出的平稳性不佳，时断时续，则瓶颈产出效率不高。如何确保瓶颈的产出成为关键。

TOC（约束理论）针对瓶颈的高效产出，有“四原则”和“聚焦五步骤”，通过“识别”、“挖掘”、“迁就”、“扩大”、“回头”，确保瓶颈的产出。

3、变动性的影响

产品时尚化、需求碎片化、供应链复杂化本身就是一个变化，更由于劳动力短缺引起的员工不稳定，对内部的产品质量、设备保养等产能的变动性带来严重的负面影响，使得工厂处于一个VUCA（不稳定、不确定、复杂、多变）的环境中，而生产系统需要稳定才能高效。

三、生产计划和控制过程

生产计划和控制是一个复杂过程，简化的大致过程为“需求确定”、主计划、相关需求、CTP（交期承诺/交期回复）、投料控制几个部分。

当然，其中还包括粗产能评估、细产能评估。但是，在非APS高级计划和排程的环境下，粗产能评估、细产能评估都是一个大致估算值，无法做到相对的正确。

交期承诺，一般也是或固定交期，或估算值+缓冲得出的结论，准确性存在较大问题。

交期回复，自然也是一样的，不仅麻烦而且不准确，评审的周期会非常长。

图1 生产计划和控制示意图

谈到生产计划必然会谈到控制，但是我看到的关于生产计划类的书籍中，均没有谈到控制问题。而是撰写了精益生产和TOC理论，其实还是没有讲到生产计划的控制问题。

其实，TOC（约束理论）的SDBR方法，谈到了如何控制投料的问题。SDBR的场景中，一般讲销售订单的状态分为五个优先等级：黑、红、黄、绿、兰（黑、兰或许有不同的定义）。投料的点，是兰绿的分解点。而精益生产的所谓拉动，是由库存消耗来拉动，在实际中，尤其在一般离散的MTO场景中的应用需要调整和优化。

红框内的这点，是我的首创，投料控制。投料控制的方法是“倒排顺投”，在投料时间，由PMC开领料单（车间级工单），仓库发料开始。

四、生产计划和控制的重要性

生产系统的稳定性，首先是生产计划的稳定性。生产计划成为生产系统运作的最核心环节之一，是制造业企业的指挥和控制中心。生产计划和控制水平的高低，不仅直接影响订单的交付，还直接影响着企业的高产出和低成本。

五、生产计划和控制方法论

生产计划过程，其实是流程为主的管理动作，但是投料的控制是有方法的，通常是倒排、顺排和瓶颈排。其实，倒排、顺排和瓶颈排是大排程的工单下达规则。

图2 倒排/顺排/瓶颈排示意图

倒排，是JIT排程，是依据销售订单的需求，按照工序任务的时间确定开工时间。倒排的优点是，少库存但可能会浪费产能。

图3 倒排示意图

顺排，是根据MRP的前置确定的计划开始时间，依据物料的到料情况开工。顺排的优点是：库存会堆积但是不会浪费产能。

图4 顺排示意图

瓶颈排，是在瓶颈资源前设置库存或时间缓冲，并根据缓冲的消耗控制第一道工序的投料。瓶颈后的工序任务顺排下达。瓶颈排程是最佳方式，既不堆积库存，也不浪费产能。但困难的是，瓶颈会漂移，而且需要将瓶颈的节奏做前后工序的协同，没有非常好软件，无法实现协同。

图5 瓶颈排示意图

经过本人多年的时间，采用“倒排顺投”的投料控制是最好适应中小制造企业常见的方式：

“倒排”，以销售订单的优先顺序，对车间工单和工序任务进行优先顺序的排程。

“顺投”，根据车间工单和工序任务的齐套状态投料开工。

“倒排顺投”既满足了“交付好”的绩效要求，“顺投”可以满足“产出高”的绩效。再加上实现车间的常量在制品投料，则可以控制库存。