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

制造業多數企業為中小企業，中小企業的生産特點一般是多品種、小批量。因企業生産規模小，一般難以接到生産批量大的訂單。對于多品種、小批量生産類型，企業生産計劃排程一直是個難題。因為品種多，導緻數據計算量大，而批量小又會導緻換線頻繁。

APS（advanced planning and scheduling）是針對生産計劃排程的解決方案。APS将生産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産效率，提高生産資源利用率，從而增加企業競争力。

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

對生産型企業，一般說零件每次生産批量都會達到一定數量，例如每批幾百或者幾千個。一些特殊行業生産批量較少，例如模具行業，針對某個模具，雖然工序很多，但隻生産一個或者數個。

大批量生産零件在不同工序前後流轉時，就會有一個不同于小批量生産的流轉問題。生産小批量零件特别是單個數量，肯定是前工序完工後再開始後工序。但是大批量生産就會出現多種選擇，可以這一批零件前工序都完工後再開始後工序的生産，也可以這批零件的前工序完成一部分後，後工序就開始生産。

一般來說，我們可以将成批零件前後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後，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産，完成一個小批量後就開始下一道工序的生産；第三種方式是平行順序移動，它的特點是零件生産不做批量分割，等零件前工序完成部分時，後工序開始生産，但後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後再開始後工序，避免如果後工序加工速度比前工序快，後工序出現等待前工序零件加工情況。下面将詳細介紹這三種方式。

順序移動是指一批零件有多個生産工序，一道工序的整批零件都加工完後，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、排生産計劃簡單，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，後工序就要開始加工。

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

3、減少車間内搬運量。因為前工序整批零件都加工完後，才開始下工序。可以整批零件都加工後，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：

生産周期長；因為後工序需要等待前工序全都加工完畢後才能開始，當工序數量超過兩個時，後面工序等待時間長，整體生産周期長。

順序移動适用的場合：

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。它适用于産品交貨期比較富餘的情況。

順序移動的生産周期計算方式：

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，各工序時間分别為：

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）

平行移動是指一批零件中的部分零件一道工序完工後，就轉移到下一道工序生産的移動方式。例如一批零件400個，第 一工序加工完200個後，這200個就轉入二工序加工。當然也可以加工一個零件後，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，筆者認為這麼定義平行移動過于狹義，因為實際生産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，浪費設備産能。将平行移動定義為完成一批中部分零件後，再轉移到下一道工序更符合實際情況，更合理。

因為平行移動生産方式，下一道工序開始時間早，類推最後一道工序開始時間也早，零件的生産周期短。它的生産周期也比下面要介紹的平行順序生産方式短，是三種生産方式中生産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後，就可以開始後面工序，類推整個加工周期也短了。

2、滞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。

平行移動的适用場合：

相對于順序移動，平行移動加工周期短，但設備利用率低些。它适用于産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産周期。

平行移動生産周期的計算方式較順序移動要複雜，它的計算公式如下：

• 整批數量Q0

• 整批的分段數n

• 分段後批量數量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，各工序時間分别為：

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　　

三種生産方式将平行順序放在最後介紹，因為它是既綜合前兩種生産方式的優點，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，才開始後到工序，而是在一定程度上，前後工序并行生産。如果前工序生産速度快，後工序慢，這兩道工序同時開始生産，後面工序也不會出現等待物料加工情況。如果前工序慢，後工序快，則需要計算，前工序加工到什麼程度，後工序再開始加工，避免後工序出現等待物料加工情況。

不同于平行移動，它不對零件生産進行批量分隔，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，其生産周期長。

2、 設備利用率高。因為平行順序生産方式，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、生産排程麻煩。當前工序生産的慢，而後工序生産的快，需要計算前工序完成多少數量後，後工序才能開始加工，有一定計算量。

平行順序的适用場合：

當客戶交貨期足夠，生産企業又希望降低設備切換成本，可以采用此種生産方式。

平行順序生産周期計算方式： 

注：

• T：平行順序移動方式加工周期；

• n：零件批量數量；

• ti ：第i道工序的生産時間；

• tl ：單件生産工時，比前後兩相鄰工序加工時間長的單件工時；可以在第 一工序前和最後一道工序後設置時間為0的虛拟工序。

• ts ：與前後兩相鄰工序中單件工時比，比前後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，各工序時間分别為：

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

這3種流轉方式中，最複雜的是平行移動，因為平行移動中有個批量分隔的問題。平行移動在生産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，一次生産1000個零件，如果分成4個批次，每批生産250個，開始下一個工序；如果分成5個批次，每批生産200個，就開始下一個工序。分隔成不同的批次數量，影響着兩個生産評價因素：

• 切換成本；

  
  

• 生産周期。

從生産計劃安排的角度，我們希望生産成本低、生産周期短，可實際中，這兩個目标又存在矛盾。往往生産周期短，就意味着需要頻繁切換，生産成本高；反之，如果希望生産成本低，就需要減少切換次數，生産周期就長。

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緻，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産特點。事實上不同工序切換成本是不一樣的甚至差别相當大，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，就意味着成本高。而很多主要依靠手工操作的工序切換就很快，例如鑽床，耗時才幾分鐘；如果是完全依靠手工的工序，就幾乎沒有什麼切換成本。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産周期情況下，切換成本更少，進而生産成本更低。

設法求解零件在平行移動生産過程中，不同工序設置不同的批量分隔數量，進而達到生産周期滿足客戶訂單要求的情況下，生産成本最小的目标。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，然後比較這些方案的生産周期和生産成本，選擇在生産周期滿足客戶交貨期要求情況下，生産成本低的方案；

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個之後，就開始下一工序；

3、先人工設置若幹模式，然後程序在模式中選擇批量分隔方式。例如設置一種模式，當生産批量大于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。