自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)排程優(yōu)化的實(shí)用方法與工具

我在工廠里看到的排程問(wèn)題現(xiàn)狀

排程亂的根源其實(shí)不在軟件

作為長(zhǎng)期在產(chǎn)線一線跑的顧問(wèn)，我進(jìn)廠最常見(jiàn)的現(xiàn)象就是：設(shè)備已經(jīng)高度自動(dòng)化了，但排程還停留在人工經(jīng)驗(yàn)加表格軟件，計(jì)劃每天改，車間每天吵，老板每天問(wèn)“為什么按不了交期”。很多企業(yè)誤以為只要上一個(gè)系統(tǒng)就能解決排程問(wèn)題，結(jié)果系統(tǒng)上線了，生產(chǎn)還是靠拉群、打電話、現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)。本質(zhì)原因在于三點(diǎn)：，工藝約束和換型規(guī)則沒(méi)有被顯性化，系統(tǒng)里根本沒(méi)有完整、準(zhǔn)確的排程規(guī)則；第二，產(chǎn)能數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真，標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)、稼動(dòng)率、良率不是沒(méi)有，就是沒(méi)人敢用；第三，缺少一個(gè)可視化、可模擬的排程機(jī)制，計(jì)劃員只能憋著一肚子經(jīng)驗(yàn)在腦子里排程。要想真正在自動(dòng)化產(chǎn)線上把排程做扎實(shí)，思路一定要從“先把規(guī)則和數(shù)據(jù)講清楚，再談自動(dòng)化”和“先求夠用穩(wěn)定，再談優(yōu)化”這兩件事做起，否則做什么工具都是空中樓閣。

實(shí)用核心建議概覽

先搭框架，再挑工具

我做排程項(xiàng)目，通常會(huì)先和老板、計(jì)劃、生產(chǎn)幾個(gè)角色講清楚一個(gè)框架：排程優(yōu)化不是一上來(lái)搞高大上的算法，而是按照“厘清約束、規(guī)范數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)規(guī)則、搭建工具、持續(xù)校準(zhǔn)”這五步走。對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)線，我給企業(yè)的核心建議集中在以下幾條：一是把產(chǎn)線的硬約束和瓶頸資源梳理清楚，形成可執(zhí)行的“可排程產(chǎn)能”；二是把工藝路線、工時(shí)、換型規(guī)則等關(guān)鍵數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，為后續(xù)自動(dòng)排程打基礎(chǔ)；三是采用分層和滾動(dòng)排程的思路，把長(zhǎng)期計(jì)劃、周計(jì)劃與日排程區(qū)分開(kāi)，減少頻繁推倒重來(lái)；四是利用可視化甘特圖和仿真工具，在電腦上先“演練”計(jì)劃，再丟給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行；五是用簡(jiǎn)單、可解釋的排程規(guī)則開(kāi)始，先做到比人工更穩(wěn)定，再考慮用更復(fù)雜的優(yōu)化算法。下面我就按這些建議，結(jié)合項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)展開(kāi)說(shuō)說(shuō)怎么落地。

梳理瓶頸資源與硬約束，形成可排程產(chǎn)能邊界
統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和排程規(guī)則，讓系統(tǒng)“看得懂”現(xiàn)場(chǎng)
分層滾動(dòng)排程，穩(wěn)定中長(zhǎng)期，靈活短期
用可視化和仿真工具驗(yàn)證計(jì)劃，減少現(xiàn)場(chǎng)試錯(cuò)

自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)排程優(yōu)化的實(shí)用方法與工具

建議一：先把約束講清楚，做出“可排程產(chǎn)能”

識(shí)別瓶頸與換型約束是步

在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，排程做不穩(wěn)，往往不是因?yàn)楫a(chǎn)能不夠，而是大家壓根沒(méi)搞清楚哪些是不能碰的“硬約束”。我在項(xiàng)目里通常先帶團(tuán)隊(duì)做一件事：把關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵工序、關(guān)鍵人力列出來(lái)，問(wèn)三個(gè)問(wèn)題：，這些資源的班次、可用時(shí)間、維護(hù)窗口分別是什么，哪些時(shí)間不能安排生產(chǎn)；第二，工藝有沒(méi)有嚴(yán)格順序和配套要求，比如必須連續(xù)生產(chǎn)、不能中斷、必須同批走完整條線；第三，換型需要多少時(shí)間，換色、換模、換產(chǎn)品規(guī)格是否可以合并，能不能規(guī)定最小批量。基于這些答案，我們會(huì)算出一個(gè)“可排程產(chǎn)能”，也就是在遵守所有硬約束前提下，真正可以用來(lái)排產(chǎn)的時(shí)間。很多時(shí)候企業(yè)名義產(chǎn)能看起來(lái)很大，但剔除維護(hù)、試產(chǎn)、清潔和必須的換型后，能排的時(shí)間就沒(méi)那么多了。只有先把這個(gè)邊界算清楚，后面不論是人工還是系統(tǒng)排程，才不會(huì)天天撞墻。

建議二：用統(tǒng)一數(shù)據(jù)和簡(jiǎn)單規(guī)則讓排程“自動(dòng)跑起來(lái)”

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化比算法更重要

排程系統(tǒng)好不好用，七成取決于數(shù)據(jù)是否靠譜。我在很多工廠里看到的情況是：工藝路線在一個(gè)系統(tǒng)里，標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)躺在另一個(gè)表格里，換型時(shí)間靠老師傅記在腦子里，良率干脆沒(méi)人維護(hù)。結(jié)果是，不管你用什么工具，排出來(lái)的計(jì)劃都不敢直接執(zhí)行。我的做法是，先把排程最關(guān)鍵的幾類數(shù)據(jù)收攏進(jìn)一個(gè)統(tǒng)一的“排程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表”，只要包含工序順序、標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)、設(shè)備可選集合、換型時(shí)間規(guī)則、批量上下限就夠用，然后組織工藝、生產(chǎn)、計(jì)劃一起開(kāi)會(huì)，把這些數(shù)字逐條對(duì)過(guò)一遍，先做到“差不多可信”。在規(guī)則層面，不要一開(kāi)始就搞很復(fù)雜，可以先定幾個(gè)簡(jiǎn)單、易理解的排程策略，例如同類產(chǎn)品盡量集中排，同顏色集中排，盡量填滿瓶頸設(shè)備，非瓶頸適度空擋，用這些規(guī)則驅(qū)動(dòng)一個(gè)半自動(dòng)排程工具。很多企業(yè)做到這一步，就已經(jīng)能把排程員從低價(jià)值的機(jī)械排表工作中解放出來(lái)了。

自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)排程優(yōu)化的實(shí)用方法與工具

建議三：滾動(dòng)排程與分層決策，減少頻繁改計(jì)劃

把“定得住”和“調(diào)得動(dòng)”分清楚

自動(dòng)化產(chǎn)線的特點(diǎn)是啟停成本高，一旦頻繁插單、插試產(chǎn)，整體效率很容易被打穿。所以我在設(shè)計(jì)排程方案時(shí)，都會(huì)強(qiáng)調(diào)分層和滾動(dòng)兩個(gè)原則。分層就是把計(jì)劃分成月度或周期主生產(chǎn)計(jì)劃、周排程和日排程三個(gè)層次：上層更關(guān)注產(chǎn)能平衡和交期承諾，一旦凍結(jié)就盡量不動(dòng)；下層更多處理臨時(shí)異常，例如設(shè)備故障、來(lái)料異常、緊急訂單，允許在一定窗口內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)整。滾動(dòng)則是規(guī)定一個(gè)固定節(jié)奏，例如每周滾動(dòng)一次周計(jì)劃，每天滾動(dòng)一次未來(lái)三天的日排程，每次只動(dòng)“滾動(dòng)窗”內(nèi)的部分，不去頻繁推翻遠(yuǎn)期計(jì)劃。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上，我會(huì)建議用不同顏色區(qū)分“已凍結(jié)”“可調(diào)整”“待規(guī)劃”的時(shí)間段，讓生產(chǎn)和計(jì)劃一眼就知道哪塊能動(dòng)哪塊不能動(dòng)。這樣做的好處是，一方面給客戶一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的交期承諾，另一方面又給現(xiàn)場(chǎng)留出一定靈活度，避免大家天天圍著一個(gè)表反復(fù)改。

建議四：借助工具做仿真驗(yàn)證，而不是在現(xiàn)場(chǎng)試錯(cuò)

兩種落地工具和一個(gè)實(shí)用做法

很多老板會(huì)問(wèn)我，“到底要不要上排程系統(tǒng)”。我的回答是，工具可以分兩步走。步，用表格軟件或簡(jiǎn)單的排程小工具配合可視化甘特圖，把前面說(shuō)的規(guī)則和數(shù)據(jù)固化下來(lái)，讓計(jì)劃員能在電腦上拖拽訂單、實(shí)時(shí)看到各設(shè)備負(fù)荷和交期影響，做到“看得見(jiàn)”“算得清”。第二步，當(dāng)規(guī)則穩(wěn)定下來(lái)、數(shù)據(jù)質(zhì)量也可靠后，再考慮引入帶有優(yōu)化算法的排程或制造執(zhí)行系統(tǒng)，讓系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)優(yōu)先級(jí)、交期、換型成本生成候選排程方案。這里我非常建議多用仿真思路，不要一拍腦袋就把新規(guī)則丟給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行。可以抽取一段歷史訂單數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)里模擬不同排程策略下的設(shè)備負(fù)荷、在制品、平均交期，用數(shù)據(jù)說(shuō)話，現(xiàn)場(chǎng)也更容易接受。我在項(xiàng)目里常用的一種做法是，先以一條產(chǎn)線、一個(gè)典型產(chǎn)品族為試點(diǎn)，用仿真和小范圍試運(yùn)行驗(yàn)證排程規(guī)則，效果跑順了，再逐步推廣到全廠，而不是一口氣“大爆炸”上線。